-
Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zum Herstellen einer Antriebsverbindung zwischen einem Antriebsteil in einer Arbeitsstation der Werkzeugscheibe eines Werkzeugrevolvers und einem Abtriebsteil einer an der Werkzeugscheibe anbringbaren Bearbeitungseinheit, wobei an Antriebs- und Abtriebsteil komplementär ausgebildete, zum Herstellen der Antriebsverbindung miteinander in Eingriff bringbare Verzahnungen vorgesehen sind.
-
Kupplungseinrichtungen dieser Art sind Stand der Technik und werden zur Drehmomentübertragung zwischen dem Innenantrieb der Werkzeugscheibe von Werkzeugrevolvern und dem Abtriebsteil betreffender Bearbeitungseinheiten eingesetzt, die auswechselbar an der Arbeitsstation der Werkzeugscheibe anbringbar sind und ein rotatorisch antreibbares Bearbeitungswerkzeug aufweisen. Die
DE 42 28 946 C2 zeigt beispielhaft eine Bearbeitungseinheit in Form eines Spindelkopfes für ein rotatorisch antreibbares Bearbeitungswerkzeug, wobei zur Bildung der Antriebsverbindung am Abtriebsteil des Spindelkopfes eine Kupplungsverzahnung in Form eines Keilwellenprofils vorgesehen ist. Dieses kommt beim Einsetzen in die Arbeitsstation der Werkzeugscheibe durch Axialbewegung in Kupplungseingriff mit der zugeordneten Verzahnung am Antriebsteil der Werkzeugscheibe. Um den sicheren Kupplungsvorgang zu ermöglichen, ist bei der erwähnten, bekannten Lösung eine Verdrehsicherung vorgesehen, die für das Abtriebsteil eine definierte Drehposition vorgibt. Trotz festgelegter Drehposition von Abtriebs- und Antriebsteil ist es, um einen sicheren Kupplungseingriff durch axiales Zusammenfahren der Keilwellenprofile zu gewährleisten, unerlässlich, für die Verzahnungen verhältnismäßig grobe Toleranzen vorzusehen. Dies steht im Widerspruch zu der maßgeblichen Forderung, dass für die Erzielung höchster Bearbeitungsgüte und -präzision das jeweilige Bearbeitungswerkzeug möglichst spielfrei anzutreiben ist.
-
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die den bei Werkzeugantrieben von Bearbeitungseinheiten an Werkzeugrevolvern zu stellenden Anforderungen im besonderen Maße gerecht wird.
-
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Kupplungseinrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
-
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass eine Kompensationseinrichtung vorhanden ist, mittels deren das Spiel zwischen den in Eingriff befindlichen Verzahnungen verringerbar ist. Dadurch, dass das Verzahnungsspiel nachträglich, d.h. nach Herstellen des Kupplungseingriffs und der Antriebsverbindung, verringerbar ist, eröffnet sich die vorteilhafte Möglichkeit, ausreichend grobe Toleranzen für die Kupplungsverzahnungen vorzusehen, so dass ein störungsfreies Herstellen der Antriebsverbindung gewährleistet ist, gleichzeitig jedoch auch eine spielfreie oder zumindest spielverringerte Drehmomentübertragung ermöglicht sind. Bei der bei der Erfindung zulässigen gröberen Tolerierung eignet sich die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung auch bei Werkzeugrevolvern, bei denen ein automatischer Werkzeugwechsel vorgesehen ist.
-
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen sind Verzahnungen in Form eines Innen-Keilwellenprofils und eines Außen-Keilwellenprofils vorgesehen, die durch axiale Relativbewegungen von Antriebs- und Abtriebsteil miteinander in und außer Eingriff bringbar sind.
-
Die Keilwellenprofile können jeweils am Ende von das Abtriebs- und das Antriebsteil bildenden Wellen vorgesehen sein, wobei das Innen-Keilwellenprofil bevorzugt an der Welle des Antriebsteils und das Außen-Keilwellenprofil an der Welle des Abtriebsteils ausgebildet sein können.
-
Die Anordnung kann hierbei mit Vorteil so getroffen sein, dass das Außen-Keilwellenprofil an einem Endteil der Welle des Abtriebsteils ausgebildet ist, das mittels der Kompensationseinrichtung radial aufweitbar ist. Die Kompensationseinrichtung bildet dadurch ein Bestandteil der Bearbeitungseinheit und nicht der Werkzeugscheibe des Werkzeugrevolvers, so dass die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in Verbindung mit existierenden, herkömmlichen Werkzeugrevolvern einsetzbar ist.
-
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist das Abtriebsteil eine Hohlwelle auf, deren das Außen-Keilwellenprofil tragendes Endteil die Form einer eine verringerte Wandstärke aufweisenden Hülse besitzt, die mittels der Kompensationseinrichtung radial aufweitbar ist.
-
Die Anordnung kann mit besonderem Vorteil so getroffen sein, dass die Innenwand der Hülse einen sich zum Hülseneingang erweiternden Innenkonus bildet, wobei die Kompensationseinrichtung einen Spreizkörper in Form eines Ringkörpers mit kegelförmiger Umfangsfläche aufweist, die zum Aufweiten der Hülse mittels eines Spannmittels mit Axialkraft an den Innenkonus der Hülse anpressbar ist.
-
Mit besonderem Vorteil kann in der Hohlwelle des Abtriebsteils ein Innengewinde für eine das Spannmittel bildende, den Spreizkörper durchgreifende Spannschraube vorgesehen sein. Entsprechend dem Anzugsmoment der Spannschraube lässt sich dadurch der kegelförmige Ringkörper mit einer Spannkraft an der Innenwand der Hülse festspannen, um die Hülse in einem das Spiel minimierenden Maße aufzuweiten.
-
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Zentralschnitt einer Bearbeitungseinheit, die mittels eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in Antriebsverbindung mit dem inneren Antrieb der Werkzeugscheibe eines Werkzeugrevolvers bringbar ist;
- 2 einen gegenüber 1 in größerem Maßstab gezeichnete Längsschnitt des Ausführungsbeispiels der Kupplungseinrichtung, wobei der Zustand vor Herstellen der Antriebsverbindung gezeigt ist; und
- 3 einen der 2 entsprechenden Längsschnitt, wobei der Zustand der hergestellten Antriebsverbindung mit aktivierter Kompensationseinrichtung gezeigt ist.
-
Die 1 zeigt ein Beispiel einer Bearbeitungseinheit 2, die an einer Arbeitsstation der Werkzeugscheibe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Werkzeugrevolvers anbringbar ist, wobei mittels der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung die Antriebsverbindung zwischen dem inneren Antrieb der Werkzeugscheibe und einem in der Bearbeitungseinheit 2 aufgenommenen, rotierenden Bearbeitungswerkzeug (ebenfalls nicht dargestellt) herstellbar ist. Die Bearbeitungseinheit 2 weist auf einem Grundkörper 4 ein Getriebegehäuse 6 auf, an dem sich für das jeweilige Bearbeitungswerkzeug ein Werkzeughalter 8 üblicher Bauweise befindet. Eine seitlich von der Werkzeugaufnahme 8 angeordnete Rohrleitung 10 dient der Zufuhr von Schneidöl oder Kühlschmiermittel zum Bearbeitungsbereich. Im Getriebegehäuse 6 befindet sich eine Getriebeeinrichtung für die Drehmomentübertragung vom inneren Antrieb der (nicht gezeigten) Werkzeugscheibe zum betreffenden Bearbeitungswerkzeug im Werkzeughalter 8 der Bearbeitungseinheit 2. Hierfür ist die Antriebsverbindung mittels der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung zwischen einem der Bearbeitungseinheit zugehörigen Abtriebsteil 11 und einem in der Werkzeugscheibe befindlichen Antriebsteil 13, s. 2 und 3, herstellbar. Das Abtriebsteil 11 ist drehfest mit der Eingangswelle 12 der im Gehäuse 6 befindlichen Getriebeeinrichtung verbunden. Diese überträgt das Drehmoment der Eingangswelle 12 auf eine Ausgangswelle 14, die mit ihrem in 1 links gelegenen Wellenende das Aufnahmeteil des Werkzeughalters 8 mit Innenkonus 16 bildet und mit einem Wälzlager 18 im Getriebegehäuse 6 gelagert ist. Das andere Ende der Ausgangswelle 14, das ebenfalls mit einem Wälzlager 20 gelagert ist, ist mit einem ein Teil der Getriebeeinrichtung bildenden Kronrad 22 fest verbunden. Die Eingangswelle 12 der Getriebeeinrichtung ist im Grundkörper 4 in einer Wälzlagereinheit 28 gelagert und erstreckt sich von dort durch ein Anschlussteil 23 hindurch, das an der Unterseite des Grundkörpers 4 angeflanscht ist und einen in die Arbeitsstation der Werkzeugscheibe einsetzbaren Schaft 25 besitzt, an dessen freiem Ende das Abtriebsteil 11 vorsteht.
-
Am inneren Ende der Eingangswelle 12 befindet sich als Teil der Getriebeeinrichtung ein Stirnrad 26, das, wie das Kronrad 22 der Ausgangswelle 14, ein Übertragungszahnrad der Getriebeeinrichtung bildet. Für die Drehmomentübertragung zwischen dem Stirnrad 26 der Eingangswelle 12 als dem ersten Getrieberad der Getriebeeinrichtung, zum Kronrad 22, das das zweite Übertragungszahnrad der Getriebeeinrichtung bildet, ist eine als Ganzes mit 30 bezeichnete Ritzeleinheit vorgesehen, die mittels Wälzlagern 32 und 44 mit zur Eingangswelle 12 parallel und zur Ausgangswelle 14 senkrecht verlaufender Drehachse drehbar gelagert ist. Die Ritzeleinheit 30 weist zur Drehmomentübertragung drei Zahnräder 36, 38 und 40 auf.
-
Die 2 und 3 zeigen nähere Einzelheiten des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung. Abtriebsteil 11 und Antriebsteil 13 sind jeweils durch eine Hohlwelle mit gestuftem Innendurchmesser gebildet. Das Abtriebsteil 13, als Ausgangswelle des Innenantriebs der Werkzeugscheibe, ist axial unverschiebbar gelagert. Das Abtriebsteil 11 bewegt sich beim Einsetzen des Schaftes 25 beim Anbringen der Bearbeitungseinheit 2 an der Arbeitsstation der Werkzeugscheibe koaxial zum Antriebsteil 13 aus der in 2 gezeigten Position in die in 3 gezeigte gekuppelte Position. Die in ihrem Innendurchmesser gestufte Hohlwelle des Antriebsteils 13 ist auch in ihrem Außendurchmesser gestuft und weist an dem dem Abtriebsteil 11 zugewandten Ende einen im Außendurchmesser vergrößerten Bund 42 auf, innerhalb dessen, in einem im Innendurchmesser vergrößerten Endbereich der Hohlwelle, ein Innen-Keilwellenprofil 44 ausgebildet ist. Als zum Innen-Keilwellenprofil 44 komplementäre Verzahnung weist die Hohlwelle des Abtriebsteils 11 am Außenumfang ihres dem Antriebsteil 13 zugewandten Endbereichs ein Außen-Keilwellenprofil 46 auf. In dem das Außen-Keilwellenprofil 46 tragenden Endteil ist der Innendurchmesser der Hohlwelle in Richtung auf das freie Ende hin zunehmend erweitert, so dass das Endteil die Form einer Hülse 50 mit einer gegenüber dem sich anschließenden Wellenteil verringerten Wandstärke besitzt. Genauer gesagt, bildet die Innenwand der Hülse 50 einen Innenkonus 52, der sich zum freien Ende hin erweitert. In dem sich an die Hülse 50 anschließenden, im Innendurchmesser verringerten Abschnitt der Hohlwelle des Abtriebsteils 11 befindet sich ein Innengewinde 48.
-
Als Spreizkörper, mittels dessen die Hülse 50 aufweitbar ist, ist ein Ringkörper 54 vorgesehen, der eine kegelförmige Umfangsfläche 56 aufweist, deren Kegelwinkel dem Innenkonus 52 der Innenwand der Hülse 50 angepasst ist. Der Ringkörper 54 weist am außenliegenden Ende eine Einsenkung 58 auf, die die Anlage für den Kopf 60 einer Spannschraube 62 bildet. Der Schaft der Spannschraube 62 ist mit dem Innengewinde 48 im Abtriebsteil 11 in Gewindeeingriff. Der Kopf der Spannschraube 62 weist für das Aufbringen eines Anzugsmoments einen Innensechskant 64 auf.
-
Die 3 zeigt den eingekuppelten Zustand, bei dem Außen- und Innen-Keilwellenprofile 46 und 44 axial zusammengefahren sind. Durch Festschrauben der Spannschraube 62 mittels eines vom Inneren der Hohlwelle des Antriebsteils 13 her auf den Innensechskant 64 übertragenen Anzugsmoments ist die Kegelfläche des Ringkörpers 54 gegen den Innenkonus 52 der Hülse 50 derart verspannbar, dass durch Aufweiten der das Außen-Keilwellenprofil 46 tragenden Hülse 50 das Flankenspiel der in Eingriff befindlichen Keilwellenprofile 44, 46 aufgehoben oder zumindest verringert ist. Die gebotene Möglichkeit der nachträglichen Spielverringerung lässt für die zusammenwirkenden Verzahnungselemente größere Toleranzen zu, so dass Einkuppelvorgänge problemlos und sicher durchführbar sind.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
