DE102016216749A1

DE102016216749A1 - Tool change gear

Info

Publication number: DE102016216749A1
Application number: DE102016216749.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schiek; Klaus Przyklenk
Original assignee: KTC HANDHABUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: KTC HANDHABUNGSTECHNIK GmbH
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2018-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugwechselgetriebe zur Bereitstellung einer kombinierten Linear- und Schwenkbewegung, mit einem Getriebegehäuse (2), mit einer Eingangswelle (3), die drehbeweglich am Getriebegehäuse (2) gelagert ist, mit einer Ausgangswelle (9), die schwenk- und linearbeweglich am Getriebegehäuse (2) gelagert ist, sowie mit einer im Getriebegehäuse (2) aufgenommenen Steuereinrichtung (8, 24), die mit Steuernuten (23) für eine Umsetzung einer Drehbewegung der Eingangswelle (3) in eine kombinierte Schwenk- und Linearbewegung der Ausgangswelle (9) versehen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ausgangswelle (9) eine Lagereinrichtung (10, 11, 17) zugeordnet ist, die ein am Getriebegehäuse (2) angeordnetes Schwenklager (10, 11) sowie ein dem Schwenklager (10, 11) zugeordnetes Wälzkörper-Linearlager (17) umfasst, wobei das Wälzkörper-Linearlager (17) für eine drehfeste und schiebebewegliche Kopplung der Ausgangswelle (9) mit der Steuereinrichtung (8, 24) ausgebildet ist.The invention relates to a tool change gear for providing a combined linear and pivotal movement, with a transmission housing (2) having an input shaft (3) which is rotatably mounted on the transmission housing (2), with an output shaft (9) which is pivotally and linearly movable is mounted on the transmission housing (2), and with a in the transmission housing (2) recorded control means (8, 24) with control grooves (23) for a conversion of a rotational movement of the input shaft (3) in a combined pivotal and linear movement of the output shaft ( 9) is provided. According to the invention, the output shaft (9) is assigned a bearing device (10, 11, 17) which has a pivot bearing (10, 11) arranged on the transmission housing (2) and a rolling element linear bearing (10, 11) associated with the pivot bearing (10, 11). 17), wherein the rolling element linear bearing (17) for a rotationally fixed and slidingly movable coupling of the output shaft (9) with the control device (8, 24) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselgetriebe zur Bereitstellung einer kombinierten Linear- und Schwenkbewegung, mit einem Getriebegehäuse, mit einer Eingangswelle, die drehbeweglich am Getriebegehäuse gelagert ist, mit einer Ausgangswelle, die schwenk- und linearbeweglich am Getriebegehäuse gelagert ist, sowie mit einer im Getriebegehäuse aufgenommenen Steuereinrichtung, die mit Steuernuten für eine Umsetzung einer Drehbewegung der Eingangswelle in eine kombinierte Schwenk- und Linearbewegung der Ausgangswelle versehen ist.The invention relates to a tool change gear for providing a combined linear and pivotal movement, with a transmission housing, with an input shaft which is rotatably mounted on the transmission housing, with an output shaft which is pivotally and linearly movably mounted on the transmission housing, and with a recorded in the transmission housing control device , which is provided with control grooves for implementing a rotational movement of the input shaft in a combined pivotal and linear movement of the output shaft.

Aus der DE 10 2013 006 606 A1 ist ein Werkzeugwechsler bekannt, bei dem sich am Ende einer Stellstange ein Kopf mit zwei seitlich abstehenden Greiferarmen befindet, an deren Enden jeweils Werkzeuggreifvorrichtungen angeordnet sind. Die Stellstange verläuft axial verschiebbar in der Greiferachse einer Greiferbasis, die drehfest mit der Stellstange verbunden ist. Die Drehung der Greiferbasis, die ein Verschwenken der Greifeinrichtungen bewirkt, erfolgt über ein Globoidgetriebe, das aus einem Steuerrad mit einer Steuerkurve und einer senkrecht zum Steuerrad verlaufenden Welle mit seitlich abstehenden Rollen besteht, die aufeinanderfolgend in die Steuerkurve eingreifen. Um zu einem kompakten Aufbau zu gelangen, wird vorgeschlagen, dass die Welle koaxial zur Greiferachse angeordnet ist, und dass die Rollenachsen der Rollen schräg zur Greiferachse verlaufen. Eine solche Anordnung erlaubt es, auch in einem kleinen Gehäuse einen ausreichenden Hub für die Stellstange zur Verfügung zu stellen.From the DE 10 2013 006 606 A1 a tool changer is known in which at the end of a control rod is a head with two laterally projecting gripper arms, at the ends of each tool gripping devices are arranged. The control rod extends axially displaceable in the gripper axis of a gripper base, which is rotatably connected to the control rod. The rotation of the gripper base, which causes pivoting of the gripping devices, via a globoid gear consisting of a steering wheel with a control cam and a perpendicular to the steering wheel extending shaft with laterally projecting rollers which engage successively in the control cam. In order to arrive at a compact structure, it is proposed that the shaft is arranged coaxially to the gripper axis, and that the roller axes of the rollers extend obliquely to the gripper axis. Such an arrangement makes it possible to provide a sufficient stroke for the control rod even in a small housing.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Werkzeugwechselgetriebe mit verbesserter Dauerfestigkeit bereitzustellen.The object of the invention is to provide a tool change gear with improved fatigue strength.

Diese Aufgabe wird für ein Werkzeugwechselgetriebe der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Ausgangswelle eine Lagereinrichtung zugeordnet ist, die ein am Getriebegehäuse angeordnetes Schwenklager sowie ein dem Schwenklager zugeordnetes Wälzkörper-Linearlager umfasst, wobei das Wälzkörper-Linearlager für eine drehfeste und schiebebewegliche Kopplung der Ausgangswelle mit der Steuereinrichtung ausgebildet ist.This object is achieved for a tool change gearbox of the type mentioned above with the features of claim 1. In this case, it is provided that the output shaft is associated with a bearing device comprising a pivot bearing arranged on the transmission housing and a roller bearing associated rolling element linear bearing, wherein the rolling element linear bearing is designed for a rotationally fixed and slidingly movable coupling of the output shaft with the control device.

Die Aufgabe des Wälzkörper-Linearlagers besteht darin, von der Steuereinrichtung bereitgestellte Kräfte, die zur Einleitung einer Schwenkbewegung auf die Ausgangswelle vorgesehen sind, bei gleichzeitiger Gewährleistung der Linearbeweglichkeit der Ausgangswelle möglichst reibungs- und verschleißarm auf die Ausgangswelle zu übertragen. Hierzu umfasst das Wälzkörper-Linearlager wenigstens einen Wälzkörper, der dazu ausgebildet ist, in axialer Richtung der Ausgangswelle eine reibungsarme Abwälzbewegung des Wälzkörper-Linearlagers gegenüber der Ausgangswelle zu ermöglichen. Ferner ist der Wälzkörper derart angeordnet, dass in Umfangsrichtung der Ausgangswelle eine Krafteinleitung in formschlüssiger Weise ermöglicht wird, die zu der gewünschten Drehmomentübertragung für die Ausgangswelle führt. Vorteilhaft ist es, wenn das Wälzkörper-Linearlager genau einen Freiheitsgrad der Bewegung, nämlich einen linearen Bewegungs-Freiheitsgrad, für die Ausgangswelle gewährleistet, während eine Schwenkbeweglichkeit der Ausgangswelle durch eine gesonderte Lagereinrichtung ermöglicht wird.The task of the rolling element linear bearing is provided by the control device provided forces to initiate a pivotal movement on the output shaft, while ensuring the linear motion of the output shaft as friction and wear as possible to transmit to the output shaft. For this purpose, the rolling element linear bearing comprises at least one rolling body, which is designed to allow in the axial direction of the output shaft, a low-friction rolling movement of the rolling element linear bearing relative to the output shaft. Further, the rolling element is arranged such that in the circumferential direction of the output shaft, a force introduction is made possible in a positive manner, which leads to the desired torque transmission for the output shaft. It is advantageous if the roller bearing linear ensures exactly one degree of freedom of movement, namely a linear degree of freedom of movement, for the output shaft, while a pivoting mobility of the output shaft is made possible by a separate bearing device.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Zweckmäßig ist es, wenn die Steuereinrichtung eine drehfest mit der Eingangswelle gekoppelte Kulissenscheibe mit Umfangsnuten für eine Einleitung einer Schwenkbewegung auf die Ausgangswelle sowie einen Schwenkhebel umfasst, der für eine Kopplung einer Axialnut der Kulissenscheibe mit der Ausgangswelle zur Einleitung einer Linearbewegung auf die Ausgangswelle ausgebildet ist. Die an der Kulissenscheibe ausgebildeten Umfangsnuten bilden eine wesentliche Komponente für eine rotatorische Zwangskopplung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ausgelegt. Beispielhaft ist vorgesehen, dass mehrere Umfangsnuten an der Kulissenscheibe in einer Weise angeordnet sind, dass bei einer vollständigen Umdrehung der Kulissenscheibe eine oder mehrere 180 Grad-Drehungen der Ausgangswelle stattfindeen. Die ebenfalls an der Kulissenscheibe an einer axial ausgerichteten Oberfläche vorgesehene Axialnut dient in Verbindung mit einem Schwenkhebel, der beispielsweise schwenkbeweglich am Getriebegehäuse gelagert ist und der in kinematische Kopplung mit der Ausgangswelle steht, eine Einleitung einer axialen Zwangsbewegung auf die Ausgangswelle.It is expedient if the control device comprises a non-rotatably coupled to the input shaft link plate with circumferential grooves for initiation of a pivoting movement to the output shaft and a pivot lever which is designed for coupling an axial groove of the link plate with the output shaft for initiating a linear movement to the output shaft. The circumferential grooves formed on the link plate form an essential component for a rotational forced coupling between the input shaft and the output shaft. By way of example, it is provided that a plurality of circumferential grooves are arranged on the crank disk in such a way that one or more 180-degree rotations of the output shaft take place during a complete rotation of the crank disk. The Axialnut also provided on the link disc on an axially aligned surface is used in conjunction with a pivot lever, which is for example mounted pivotably on the transmission housing and which is in kinematic coupling with the output shaft, an initiation of an axial forced movement on the output shaft.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wälzkörper-Linearlager mehrere, insbesondere kugelförmig ausgebildete, Wälzkörper sowie wenigstens eine an einen Querschnitt der Wälzkörper angepasste, an der Ausgangswelle eingebrachte Lagernut umfasst, die eine Wälzfläche für die Wälzkörper bildet. Die Wälzkörper des WälzkörperLinearlagers sollen einerseits die reibungsarme Linearbewegung der Ausgangswelle und andererseits eine Drehmomenteinleitung auf die Ausgangswelle ermöglichen, dies kann wahlweise mit kugelförmig ausgebildeten Wälzkörpern oder auch mit tonnenförmig, insbesondere als kreiszylindrische Nadeln, ausgebildeten Wälzkörpern und entsprechend in der Ausgangswelle eingebrachten Lagernuten gewährleistet werden. Vorzugsweise ist eine Profilierung der Lagernut derart vorgesehen, dass eine Drehachse des Wälzkörpers während der Abwälzbewegung in der Lagernut außerhalb einer Hüllkurve für einen Querschnitt eines mit der wenigstens einen Lagernut versehenen Abschnitts der Ausgangswelle liegt. Hierdurch wird die gewünschte geringe Reibung für die Wälzkörper in der Lagernut begünstigt. Ferner ist es vorteilhaft, dass jeweils mehrere Wälzkörper in die wenigstens eine Lagernut eingreifen, um eine verschleißarme Drehmomentübertragung zwischen der Steuereinrichtung und der Ausgangswelle zu erzielen.In an advantageous development of the invention, it is provided that the rolling element linear bearing comprises a plurality of, in particular spherical, rolling elements and at least one bearing groove adapted to a cross section of the rolling elements and introduced on the output shaft, which forms a rolling surface for the rolling elements. The rolling elements of WälzkörperLinearlagers are on the one hand to enable the low-friction linear movement of the output shaft and on the other hand, a torque input to the output shaft, this can be ensured either with ball-shaped rolling elements or with barrel-shaped, especially as circular cylindrical needles, trained rolling elements and introduced correspondingly in the output shaft bearing grooves. Preferably, a profiling of the bearing groove is provided such that a Is the axis of rotation of the rolling body during the rolling movement in the bearing groove outside an envelope for a cross section of a provided with the at least one bearing groove portion of the output shaft. As a result, the desired low friction for the rolling elements in the bearing groove is favored. Furthermore, it is advantageous that in each case a plurality of rolling elements engage in the at least one bearing groove in order to achieve a low-wear torque transmission between the control device and the output shaft.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wälzkörper in einem Führungskäfig aufgenommen sind und/oder dass mehrere, insbesondere gleichverteilt angeordnete, Lagernuten an der Ausgangswelle ausgebildet sind. Die Aufgabe des Führungskäfigs besteht darin, eine vorgebbare Anordnung und Ausrichtung der Wälzkörper gegenüber der wenigstens einen Lagernut in sämtlichen Betriebszuständen des Wälzkörper-Linearlagers zu gewährleisten und somit stets eine reibungsarme Linearlagerung der Ausgangswelle sowie eine verschleißarme Drehmomenteinleitung auf die Ausgangswelle sicherzustellen. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Wälzkörper bezogen auf den Führungskäfig stets an der gleichen Position angeordnet sind, beispielsweise bilden die Wälzkörper zusammen mit dem Führungskäfig eine Wälzkörper-Käfigführung, insbesondere eine Kugelkäfigführung. Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass mehrere Lagernuten an der Ausgangswelle ausgebildet sind, wodurch zum einen die Führungseigenschaften des Wälzkörper-Linearlagers, insbesondere im Hinblick auf eine Verkippung der Ausgangswelle, verbessert werden können, und zum anderen bei einer Drehmomenteinleitung auf die Ausgangswelle eine Verteilung der hierbei auftretenden Kräfte auf mehrere Wälzkörper des Wälzkörper-Linearlagers gewährleistet werden kann.It is preferably provided that the rolling elements are received in a guide cage and / or that a plurality, in particular uniformly distributed, bearing grooves are formed on the output shaft. The object of the guide cage is to ensure a predeterminable arrangement and alignment of the rolling elements relative to the at least one bearing groove in all operating states of the rolling element linear bearing and thus always ensure a low-friction linear bearing of the output shaft and a low-wear torque introduction to the output shaft. By way of example, it is provided that the rolling elements are always arranged at the same position relative to the guide cage, for example, the rolling elements form together with the guide cage a rolling element cage guide, in particular a ball cage guide. Additionally or alternatively, it is provided that a plurality of bearing grooves are formed on the output shaft, whereby on the one hand, the guiding properties of the rolling element linear bearing, in particular with regard to a tilting of the output shaft can be improved, and on the other hand at a torque input to the output shaft, a distribution of In this case, forces can be ensured on several rolling elements of the rolling element linear bearing.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Führungskäfig für eine zirkulierende Wälzkörperführung ausgebildet ist. Aufgrund der Abwälzbewegung führen die Wälzkörper bei einer Relativbewegung der Ausgangswelle gegenüber dem Getriebegehäuse ebenfalls eine Relativbewegung gegenüber dem Führungskäfig durch. Um einen ausreichend großen Hub für die Ausgangswelle gegenüber dem Getriebegehäuse zu ermöglichen, werden Wälzkörper an einem bezogen auf die Bewegungsrichtung vorderen Ende des Führungskäfigs zugeführt und an einem bezogen auf die Bewegungsrichtung hinteren Ende des Führungskäfigs abgeführt. Die abgeführten Wälzkörper werden abseits der Ausgangswelle im Führungskäfig nach vorne gefördert, um dort neuerlich zugeführt zu werden. Eine derartige Anordnung kann als Wälzkörper-Umlaufführung, insbesondere als Kugelumlaufführung, bezeichnet werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the guide cage is designed for a circulating rolling element guide. Due to the rolling movement, the rolling elements also perform a relative movement with respect to the guide cage during a relative movement of the output shaft relative to the transmission housing. In order to allow a sufficiently large stroke for the output shaft relative to the gear housing, rolling elements are fed to a front end relative to the direction of movement of the guide cage and discharged at a relative to the direction of movement of the rear end of the guide cage. The discharged rolling elements are conveyed away from the output shaft in the guide cage to the front to be fed there again. Such an arrangement may be referred to as a rolling element circulation guide, in particular as a recirculating ball guide.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Führungskäfig für die Wälzkörper ortsfest mit einem Koppelkörper verbunden ist, der Koppelelemente umfasst, die für einen Eingriff in Umfangsnuten der Kulissenscheibe zur Übertragung der Schwenkbewegung von der Steuereinrichtung auf den Führungskäfig und die Ausgangswelle ausgebildet sind. Die am Koppelkörper ausgebildeten Koppelelemente gewährleisten die Zwangskopplung zwischen der Kulissenscheibe und dem zugeordneten Führungskäfig in rotatorischer Hinsicht. Vorzugsweise sind die Koppelelemente für eine formschlüssige Bewegungskopplung in der Art einer Kulissenführung mit der Kulissenscheibe ausgebildet. It is preferably provided that the guide cage for the rolling elements is fixedly connected to a coupling body comprising coupling elements, which are designed for engagement in circumferential grooves of the link plate for transmitting the pivoting movement of the control device to the guide cage and the output shaft. The coupling elements formed on the coupling body ensure the positive coupling between the link plate and the associated guide cage in rotational terms. Preferably, the coupling elements are designed for a positive movement coupling in the manner of a slotted guide with the link plate.

Zweckmäßig ist es, wenn der Koppelkörper für die schwenkbewegliche Lagerung am Getriebegehäuse am Schwenklager aufgenommen ist. Hierdurch wird eine stabile Schwenklagerung für die Ausgangwelle am Getriebegehäuse ermöglicht.It is expedient if the coupling body is received for the pivotable mounting on the gear housing on the pivot bearing. As a result, a stable pivot bearing for the output shaft is made possible on the gear housing.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Führungskäfig für die schwenkbewegliche Lagerung am Getriebegehäuse am Schwenklager aufgenommen ist. Hierdurch wird eine kompakte Bauform für das Werkzeugwechselgetriebe ermöglicht.It is preferably provided that the guide cage is accommodated for the pivotable mounting on the gear housing on the pivot bearing. As a result, a compact design for the tool change gear is possible.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Führungskäfig an wenigstens einer Stirnseite eine Dichtungseinrichtung zugeordnet ist. Dies verhindert ein Vordringen von Verschmutzungen zu den Wälzkörpern, um eine langlebige und leichtgängige Linearführung der Ausgangswelle am Getriebegehäuse zu gewährleisten.In a further embodiment of the invention, it is provided that the guide cage is associated with at least one end face of a sealing device. This prevents contamination from entering the rolling elements in order to ensure a long-lasting and smooth linear guide of the output shaft on the gear housing.

Vorteilhaft ist es, wenn dem Führungskäfig eine Vorspanneinrichtung für eine Einleitung von Vorspannkräften auf die Wälzkörper des Wälzkörper-Linearlagers zugeordnet ist, um eine spielfreie Kopplung zwischen dem Führungskäfig, den Wälzkörpern und der Ausgangswelle zu gewährleisten. Alternativ können die Wälzkörper ein geringfügiges Übermaß gegenüber dem Führungskäfig und den Lagernuten aufweisen, um eine Vorspannung zu erzeugen, mit der die Spielfreiheit des Wälzkörper-Linearlagers in Umfangsrichtung bewirkt werden kann.It is advantageous if the guide cage is associated with a biasing device for an introduction of biasing forces on the rolling elements of the rolling element linear bearing to ensure a play-free coupling between the guide cage, the rolling elements and the output shaft. Alternatively, the rolling elements may have a slight excess with respect to the guide cage and the bearing grooves in order to generate a bias with which the backlash of the rolling element linear bearing can be effected in the circumferential direction.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:An advantageous embodiment of the invention is shown in the drawing. Hereby shows:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Werkzeugwechselgetriebes und 1 a schematic sectional view of a tool change gear and

2 eine Vorderansicht des Wälzkörper-Linearlagers und der darin aufgenommenen Ausgangswelle. 2 a front view of the rolling element linear bearing and the output shaft received therein.

Ein in der 1 rein schematisch dargestelltes Werkzeugwechselgetriebe 1 kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, Werkzeuge aus einer nicht dargestellten Speichereinrichtung an eine Werkzeugspindel bzw. von der Werkzeugspindel in die Speichereinrichtung zu transportieren. Hierzu kann vorgesehen sein, einen Hakengreifer einzusetzen, mit dessen Hilfe das Werkzeug während der Durchführung einer Schwenkbewegung des Hakengreifers in radialer Richtung gegriffen wird und aus der nicht dargestellten Speichereinrichtung, bei der es sich insbesondere um einen Speicherteller oder eine Speicherkette handeln kann, entnommen wird. Für eine Zuführung an die Werkzeugspindel, die beispielhaft einer nicht dargestellten Fräsmaschine zugehörig sein kann, ist in einem ersten Schritt vorgesehen, das Werkzeug zunächst fluchtend zu einer Rotationsachse der Werkzeugspindel anzuordnen, um dann in einem anschließenden zweiten Schritt eine Linearbewegung des Werkzeugs längs der Rotationsachse der Werkzeugspindel durchzuführen und somit ein Einsetzen des Werkzeugs in die Werkzeugspindel zu ermöglichen. Für ein Entnehmen des Werkzeugs aus der Werkzeugspindel ist die umgekehrte Vorgehensweise vorgesehen.An Indian 1 purely schematically illustrated tool change gear 1 can be used, for example, tools a storage device, not shown, to a tool spindle or to transport from the tool spindle into the storage device. For this purpose, it may be provided to use a hook gripper, with the help of which the tool is gripped during the implementation of a pivoting movement of the hook gripper in the radial direction and from the storage device, not shown, which may be in particular a storage plate or a storage chain, is removed. For a supply to the tool spindle, which may be an example of a milling machine, not shown, is provided in a first step to arrange the tool first aligned to a rotational axis of the tool spindle, then in a subsequent second step, a linear movement of the tool along the axis of rotation Perform tool spindle and thus allow insertion of the tool in the tool spindle. For removal of the tool from the tool spindle, the reverse procedure is provided.

Das in der 1 dargestellte Werkzeugwechselgetriebe 1 ist für die Durchführung des vorstehenden Werkzeugwechselvorgangs vorgesehen und kann hierzu mit einem nicht dargestellten Hakengreifer ausgerüstet sowie mit einer ebenfalls nicht dargestellten Antriebseinrichtung zur Einleitung einer Antriebsbewegung verbunden werden.That in the 1 illustrated tool change gear 1 is intended for carrying out the above tool change operation and can be equipped for this purpose with a hook gripper, not shown, and connected to a likewise not shown drive means for initiating a drive movement.

Das Werkzeugwechselgetriebe 1 ist zur Bereitstellung einer nachstehend näher beschriebenen, kombinierten Linear- und Schwenkbewegung ausgebildet und umfasst ein rein exemplarisch kastenförmig ausgebildetes Getriebegehäuse 2, das in nicht näher dargestellter Weise aus mehreren Einzelteilen aufgebaut sein kann. An dem Getriebegehäuse 2 ist eine Eingangswelle 3 drehbeweglich gelagert, die für eine Kopplung mit einer nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung vorgesehen ist, wobei sich bei der Antriebseinrichtung beispielsweise um einen Elektromotor handeln kann. Rein exemplarisch ist die Eingangswelle 3 mittels schematisch dargestellter Kugellager 4, 5 am Getriebegehäuse 2 gelagert und umfasst in einem mittleren Bereich eine nur schematisch angedeutete Schneckenverzahnung 6. Die Schneckenverzahnung 6 ist zum Eingriff in eine korrespondierende Umfangsverzahnung 7 einer als Steuereinrichtung dienenden Kulissenscheibe 8 vorgesehen, die nachstehend näher beschrieben wird. Dabei ist die Umfangsverzahnung 7 an einem zylinderabschnittsförmigen Absatz der Kulissenscheibe 8 ausgebildet, wie dies in der 1 zu erkennen ist. Alternativ zum Schneckengetriebe kann für die Zwangskopplung der Eingangswelle mit der Kulissenscheibe auch ein Stirnradgetriebe oder ein Winkelgetriebe oder ein Planetengetriebe vorgesehen werden.The tool change gearbox 1 is designed to provide a combined described below, combined linear and pivotal movement and includes a purely exemplary box-shaped transmission housing 2 , which can be constructed in a manner not shown from several items. On the gearbox 2 is an input shaft 3 rotatably mounted, which is provided for a coupling with a drive device, not shown, wherein the drive device may be, for example, an electric motor. By way of example only, the input shaft 3 by means of schematically illustrated ball bearings 4 . 5 on the gearbox 2 stored and includes in a central region only schematically indicated worm toothing 6 , The worm gearing 6 is to engage in a corresponding peripheral teeth 7 a serving as a control link frame 8th provided, which will be described in more detail below. Here is the peripheral teeth 7 on a cylindrical section-shaped shoulder of the crank disk 8th trained as in the 1 can be seen. As an alternative to the worm gear can be provided for the positive coupling of the input shaft with the link disc and a spur gear or an angle gear or a planetary gear.

Ferner ist am Getriebegehäuse 2 eine Ausgangswelle 9 schwenkbeweglich und linearbeweglich gelagert, die in kinematischer Kopplung mit der Kulissenscheibe 8 steht, wobei die Kulissenscheibe 8 für die Zwangskopplung zwischen der Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 9 dient. Für die Lagerung der Ausgangswelle 9 am Getriebegehäuse 2 ist eine Kombination von unterschiedlichen Lagereinrichtungen vorgesehen. Eine erste Lagereinrichtung umfasst rein exemplarisch zwei in Reihe angeordnete Kugellager 10, 11, die mit ihrem jeweiligen, nicht näher bezeichneten Außenring am Getriebegehäuse 2 festgelegt sind und an deren jeweiligem, nicht näher bezeichneten Innenring ein Koppelkörper 12 aufgenommen ist, der hiermit schwenkbeweglich am Getriebegehäuse 2 aufgenommen ist. Der Koppelkörper 12 ist von einer Bohrung 15 durchsetzt, an deren Innenoberfläche ein Führungskäfig 16 eines Wälzkörper-Linearlagers 17 in nicht näher dargestellter Weise ortsfest festgelegt ist. Ferner sind an einer exemplarisch kreiszylindrisch ausgebildeten Außenoberfläche 18 des Koppelkörpers 12 mehrere in gleicher Winkelteilung zu einer Rotationsachse 19 angeordnete, rein exemplarisch zylinderabschnittsförmig ausgebildete Koppelelemente 20 angebracht, die für eine bezogen auf die Rotationsachse 19 formschlüssige Kopplung mit der Kulissenscheibe 8 ausgebildet sind. Hierdurch wird eine Wandlung einer Rotationsbewegung der Kulissenscheibe 8 um eine senkrecht zur Darstellungsebene der 1 ausgerichtete Rotationsachse, deren Drehzentrum 21 dargestellt ist, in eine Rotationsbewegung des Koppelkörpers 12 um die Rotationsachse 19 ermöglicht.Further, on the transmission housing 2 an output shaft 9 pivotally mounted and linearly movable, in kinematic coupling with the link plate 8th stands, with the link disc 8th for the forced coupling between the input shaft 3 and the output shaft 9 serves. For the storage of the output shaft 9 on the gearbox 2 a combination of different storage facilities is provided. By way of example only, a first bearing device comprises two ball bearings arranged in series 10 . 11 , with their respective unspecified outer ring on the transmission housing 2 are fixed and at the respective, unspecified inner ring a coupling body 12 is received, which hereby pivotally mounted on the transmission housing 2 is included. The coupling body 12 is from a hole 15 interspersed, on the inner surface of a guide cage 16 a rolling element linear bearing 17 fixed in a manner not shown fixed. Furthermore, on an exemplary circular-cylindrical outer surface 18 of the coupling body 12 several in the same angular pitch to a rotation axis 19 arranged, purely exemplary cylinder section shaped coupling elements 20 appropriate for one related to the axis of rotation 19 positive connection with the link disc 8th are formed. As a result, a conversion of a rotational movement of the link plate 8th around a perpendicular to the plane of the 1 aligned axis of rotation, whose center of rotation 21 is shown in a rotational movement of the coupling body 12 around the axis of rotation 19 allows.

Um einen formschlüssigen Eingriff der Koppelelemente 20 in die Kulissenscheibe 8 zu ermöglichen, ist die beispielhaft zylinderabschnittsförmig ausgebildete Kulissenscheibe 8 an ihrer Umfangsoberfläche 22 mit Steuernuten 23 versehen. Die Steuernuten 23 weisen eine auf die Koppelelemente 20 angepasste, rein exemplarisch rechteckig ausgebildete Profilierung auf und erstrecken sich in nicht näher dargestellter Weise über die zylindermantelförmige Umfangsoberfläche 22 der Kulissenscheibe 8. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die Steuernuten 23 jeweils einen S-förmigen Verlauf aufweisen, so dass bei einer Rotation der Kulissenscheibe 8 um das Drehzentrum 21 die gewünschte Rotationsbewegung des Koppelkörper 12 stattfindet, wobei im Zuge dieser Rotationsbewegung jeweils aufeinanderfolgend angeordnete Koppelelemente 20 in Eingriff mit Steuernuten 23 kommen.To a positive engagement of the coupling elements 20 into the link disc 8th to allow, is the exemplary cylindrical section-shaped link plate 8th on its peripheral surface 22 with control grooves 23 Mistake. The tax people 23 have one on the coupling elements 20 adapted, purely exemplary rectangular trained profiling and extend in a manner not shown on the cylinder jacket peripheral surface 22 the link disc 8th , By way of example, it can be provided that the control grooves 23 each have an S-shaped curve, so that upon rotation of the link plate 8th around the turning center 21 the desired rotational movement of the coupling body 12 takes place, wherein in the course of this rotational movement in each case successively arranged coupling elements 20 in engagement with control grooves 23 come.

Für eine zusätzliche Linearbewegung der Ausgangswelle 9 ist die Kulissenscheibe 8 an einer in der 1 nicht sichtbaren Stirnfläche mit einer zusätzlichen, umlaufenden Steuernut versehen, die als Steuerkurve ausgebildet ist und abschnittsweise jeweils unterschiedliche Abstände zum Drehzentrum 21 aufweist. Ferner ist ein Schwenkhebel 24 vorgesehen, der in nicht näher dargestellter Weise mit einem ersten Hebelabschnitt 25 in die Steuernuten an der Stirnfläche der Kulissenscheibe 8 eingreift. Ferner umfasst der Schwenkhebel 24 einen zweiten Hebelabschnitt 26, der starr mit dem ersten Hebelabschnitt 25 verbunden ist und der endseitig mit einer Gabel 28 versehen ist. Zwischen dem ersten Hebelabschnitt 25 und dem zweiten Hebelabschnitt 26 ist eine mit dem Getriebegehäuse 2 verbundene Drehlagerung vorgesehen, deren Drehzentrum 27 in der 1 eingezeichnet ist. Die endseitig am zweiten Hebelabschnitt 26 angeordnete Gabel 28 ist derart ausgestaltet, dass sie die Ausgangswelle 9 an einem Endbereich umfasst, wobei am Endbereich der Ausgangswelle 9 zwei Koppelscheiben 29, 30 angebracht sind, die für eine axiale Kraftübertragung von der Gabel 28 auf die Ausgangswelle 9 ausgebildet sind. Die Kombination der Koppelscheiben 29, 30 und der Gabel 28 ermöglicht ferner eine ungestörte Rotationsbewegung der Ausgangswelle 9 um die Rotationsachse 19.For additional linear movement of the output shaft 9 is the backdrop disc 8th at one in the 1 invisible end face provided with an additional circumferential cam groove, which is designed as a control curve and sections each different distances to the center of rotation 21 having. Furthermore, a pivot lever 24 provided, in a manner not shown with a first lever portion 25 in the cam grooves on the end face of the link plate 8th intervenes. Furthermore, the pivot lever comprises 24 a second lever section 26 that is rigid with the first lever section 25 is connected and the end with a fork 28 is provided. Between the first lever section 25 and the second lever portion 26 is one with the gearbox 2 connected rotary bearing provided, whose center of rotation 27 in the 1 is drawn. The end of the second lever section 26 arranged fork 28 is configured to be the output shaft 9 at an end portion, wherein at the end portion of the output shaft 9 two coupling disks 29 . 30 attached, which are for an axial transmission of power from the fork 28 on the output shaft 9 are formed. The combination of coupling discs 29 . 30 and the fork 28 also allows undisturbed rotational movement of the output shaft 9 around the axis of rotation 19 ,

Wie aus den 1 und 2 entnommen werden kann, ist die Ausgangswelle 9 mit mehreren, beispielhaft in gleicher Winkelteilung um die Rotationsachse 19 angeordneten Lagernuten 31 versehen, die exemplarisch eine kreisabschnittsförmige Profilierung aufweisen. Das Wälzkörper-Linearlager 17 umfasst mehrere Wälzkörper 32, die beispielhaft kugelförmig ausgebildet sind, die in einem Führungskä16 zwangsgeführt aufgenommen sind und die in die Lagernuten 31 eingreifen. Exemplarisch ist vorgesehen, dass in jede der Lagernuten 31 jeweils zeitgleich drei Wälzkörper 32 eingreifen, während endseitig im Führungskäfig 16 angeordnete Wälzkörper 32 in nicht näher dargestellter Weise in eine ebenfalls nicht dargestellte Umlauföffnung abgeführt oder aus dieser zugeführt werden können und nicht im Eingriff mit den Lagernuten 31 sind. Hierdurch wird eine lineare Verschiebung der Ausgangswelle 9 gegenüber dem Koppelkörper 12 ermöglicht. Insoweit ist in axialer Richtung der Ausgangswelle 9 eine freie Beweglichkeit gegeben, demgegenüber ergibt sich aufgrund der Profilierung der Lagernuten 31 und korrespondierend in dem Wälzkörper-Linearlager 17 ausgebildeter Führungsnuten 33 in Umfangsrichtung der Ausgangswelle 9 eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Koppelkörper 12 und der Ausgangswelle 9, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Kulissenscheibe 8 über die Koppelelemente 20 auf den Koppelkörper 12 und von dort auf die Ausgangswelle 9 ermöglicht wird. Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Ausgangswelle sind die Lagernuten beispielhaft paarweise spiegelsymmetrisch angeordnet und die Paare von Lagernuten sind vorzugweise in gleicher Winkelteilung zueinander angeordnet.Like from the 1 and 2 can be taken, is the output shaft 9 with several, for example, in the same angular division about the axis of rotation 19 arranged Lagernuten 31 provided, which have an example of a circular section profiling. The rolling element linear bearing 17 includes several rolling elements 32 , which are exemplified spherical, in a Führungskä 16 are forcibly taken and in the Lagernuten 31 intervention. By way of example, it is provided that in each of the Lagernuten 31 at the same time three rolling elements 32 engage while end in the guide cage 16 arranged rolling elements 32 be discharged in a manner not shown in a likewise not shown circulation opening or can be supplied from this and not in engagement with the Lagernuten 31 are. This will cause a linear displacement of the output shaft 9 opposite the coupling body 12 allows. In that regard, in the axial direction of the output shaft 9 given a free mobility, in contrast, results from the profiling of Lagernuten 31 and correspondingly in the rolling element linear bearing 17 trained guide grooves 33 in the circumferential direction of the output shaft 9 a positive connection between the coupling body 12 and the output shaft 9 , whereby a torque transmission from the link plate 8th over the coupling elements 20 on the coupling body 12 and from there to the output shaft 9 is possible. In a non-illustrated embodiment of the output shaft, the bearing grooves are arranged in pairs mirror-symmetrical example and the pairs of bearing grooves are preferably arranged in the same angular pitch to each other.

Vorzugsweise bildet das Wälzkörper-Linearlager 17 mit dem hülsenförmigen Führungskäfig 16 und den im Führungskäfig 16 zwangsgeführten Wälzkörpern 32 eine Kugelumlaufbuchse. Ferner bildet die mit den Lagernuten 31 versehene Ausgangswelle 9 zusammen mit dem Wälzkörper-Linearlager 17 eine Geradführung, die auch als Ball-Spline bezeichnet wird und die eine präzise lineare Lagerung der Ausgangswelle 9 sowie eine Drehmomenteinkopplung über den Führungskäfig 16 und die zugeordneten Wälzkörper 32 auf die Ausgangswelle 9 ermöglicht.Preferably, the rolling element linear bearing forms 17 with the sleeve-shaped guide cage 16 and in the leadership cage 16 positively driven rolling elements 32 a ball screw bush. Furthermore, the forms with the Lagernuten 31 provided output shaft 9 together with the rolling element linear bearing 17 a linear guide, also referred to as a ball spline, which provides precise linear support of the output shaft 9 and a torque input via the guide cage 16 and the associated rolling elements 32 on the output shaft 9 allows.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013006606 A1 [0002]

Claims

Tool change gearbox for providing a combined linear and pivoting movement, with a gear housing ( 2 ), with an input shaft ( 3 ), which rotatably on the transmission housing ( 2 ) is mounted, with an output shaft ( 9 ), the pivotally and linearly movable on the transmission housing ( 2 ) is mounted, and with a in the transmission housing ( 2 ) ( 8th . 24 ), which are equipped with 23 ) for a conversion of a rotational movement of the input shaft ( 3 ) in a combined pivoting and linear movement of the output shaft ( 9 ), characterized in that the output shaft ( 9 ) a storage facility ( 10 . 11 . 17 ) is assigned to the one on the transmission housing ( 2 ) arranged pivot bearing ( 10 . 11 ) and a pivot bearing ( 10 . 11 ) associated rolling element linear bearing ( 17 ), wherein the rolling element linear bearing ( 17 ) for a rotationally fixed and sliding-movable coupling of the output shaft ( 9 ) with the control device ( 8th . 24 ) is trained.

Tool change gear according to claim 1, characterized in that the control device ( 8th . 24 ) a rotationally fixed to the input shaft ( 3 ) coupled link disc ( 8th ) with circumferential grooves ( 23 ) for an initiation of a pivoting movement on the output shaft ( 9 ) and a pivoting lever ( 24 ), which is for a coupling of an axial groove of the link plate ( 8th ) with the output shaft ( 9 ) for initiating a linear movement on the output shaft ( 9 ) is trained.

Tool change gear according to claim 1 or 2, characterized in that the rolling element linear bearing ( 17 ), in particular spherically formed, rolling bodies ( 32 ) and at least one of a cross section of the rolling elements ( 32 ), at the output shaft ( 9 ) bearing groove ( 31 ), which has a rolling surface for the rolling elements ( 32 ).

Tool change gear according to claim 3, characterized in that the rolling bodies ( 32 ) are received in a guide cage and / or that a plurality, in particular evenly distributed, bearing grooves ( 31 ) on the output shaft ( 9 ) are formed.

Tool change gear according to claim 4, characterized in that the guide cage ( 16 ) is designed for a circulating rolling element guide.

Tool change gear according to claim 4 or 5, characterized in that the guide cage ( 16 ) for the rolling elements ( 32 ) stationary with a coupling body ( 12 ), the coupling elements ( 20 ) adapted for engagement in circumferential grooves ( 23 ) the link disc ( 8th ) for transmitting the pivoting movement from the control device ( 8th . 24 ) on the guide cage ( 16 ) and the output shaft ( 9 ) are formed.

Tool change gear according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the coupling body ( 12 ) for the pivotable mounting on the transmission housing ( 2 ) on the pivot bearing ( 10 . 11 ) is recorded.

Tool change gear according to one of claims 4 to 7, characterized in that the guide cage for the pivotable mounting on the transmission housing ( 2 ) is received on the pivot bearing.

Tool change gear according to one of claims 4 to 8, characterized in that the guide cage ( 16 ) is assigned to at least one end face a sealing device.

Tool change gear according to one of claims 4 to 9, characterized in that the guide cage ( 16 ) a biasing device for an introduction of biasing forces on the rolling elements ( 32 ) of the rolling element linear bearing is assigned to a play-free coupling between the guide cage ( 16 ), the rolling elements ( 32 ) and the output shaft ( 9 ) to ensure.