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"Stahlhalter für spanabhebende Werkzeugmaschinen" Bei der spanabhebenden
Fertigung gleicher Teile in großer Stückzahl, insbesondere bei Massenfabrikation,
ist es notwendig, die Schneidwerkzeuge von Zeit zu Zeit wegen Abnutzung auszuwechseln.
Das erfordert jeweils eine Unterbrechung der Arbeit durch Ausspannen des alten Werkzeuges
und Wiedereinrichten und Spannen des neuen Werkzeuges. Aufgabe der Erfindung ist
es vor allem, diese Arbeitsunterbrechung zu vermeiden und einen möglichst kontinuierlichen
Arbeitsablauf zu ermöglichen. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin,
daß der Stahlhalter als Teilkopf ausgebildet ist bzw. von einem solchen getragen
wird und in Winkelabständen der Teilung angeordnete einander gleiche Schneidwerkzeuge
trägt, und daß ferner eine Schaltvorrchtung vorgesehen ist, welche-es gestattet,
bei Abnutzung eines Werkzeugstahls durch Weiterschaltung des Stahlhalters um eine
Teilung den nächsten Werkzeugstahl in Arbeitsstellung zu bringen. Je nach vorgesehener
Teilung lassen sich dadurch eine Vielzahl von gleichen Werkzeugstählen auf dem Teilkopf
unterbringen.
Ist ein Werkzeugstahl soweit abgenutzt, daß sich die
erforderliche Genauigkeit nicht mehr erreichen läßt, kann der Teilkopf um eine Schaltung
weiterbewegt werden, ohne daß eine Arbeitsunterbrechung stattfindet. Gegebenenfalls
lassen sich so viel Arbeitsstähle auf dem Umfang des Stahlhalters unterbringen,
daB im Verlaufe einer Arbeitsschicht bzw. eines Arbeitstages ein Umspannen von Stählen
nicht erforderlich ist. Bei geeigneter Ausbildung ist es u. U. auch möglich, während
der Arbeit eines Werkzeugstahles nicht in Arbeitsstellung befindliche Werkzeugstähle
auszuspannen und durch fertiggeschliffene Stähle zu ersetzen. Die Erfindung betrifft
des weiteren eine für derartige Teilköpfe besonders geeignete und vorteilhafte Schaltvorrichtung,
bei der das Schaltglied zum Weiterschaltendes Teilkopfes mit demselben gekuppelt
und nach dem Schalten unter Festlegung des Teilkopfes wieder entkuppelt wird. Die
Erfindung besteht hierbei im wesentlichen darin, daß durch einen einzigen hin- und
hergehenden Hub des Schaltgliedes sowohl das Entkuppeln des Teilkopfes vom feststehenden
Teil, hierauf das Weiterschalten des Teilkopfes um eine Teilung und alsdann das
Wiederfestlegen des Teilkopfes am feststehenden Teil bewirkt wird. Insbesondere
ist zu diesem Zweck das Schaltglied mittels Einweggesperres mit dem Teilkopf in
einer Drehrichtung kuppelbar und wirkt mittels@einer Steuerkurve mit dem Teilkopf
zur axialen Bewegung desselben-zusammen,indem zur Weiterschaltung des Teilkopfes
um eine Teilung dem Schaltglied ein Schalthub erteilt wird,der größer
als
der einer Teilung entsprechende Schalthub ist und die Kuppelelemente des Einweggesperres
und die Steuerkurve derart relativ zueinander angeordnet sind, daB bei einem hin-und
hergehenden Schalthub des Schaltgliedes der Teilkopf in einem ersten Abschnitt des
Schalthubes mittels Steuerung durch die Steuerkurve von einem feststehenden
Teil des Maschinentragteils entkuppelt und in einem zweiten Abschnitt des Schalthubes
mittels des Einweggesperres um den der Teilung entsprechenden Drehhub weiterbewegt
wird, worauf beim Rückwärtssehalten des Schaltgliedes der Teilkopf kraftschlüssig
arretiert und am Einweggesperre vom Schaltglied entkuppelt und hierauf dieses unter
Steuerung durch die Steuerkurve mit dem feststehenden Teil wieder gekuppelt wird:.
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Es wird also in einem einzigen Schalthub sowohl das axiale Entkuppeln
bzw» Kuppeln des Teilkopfes vom feststehenden Gestell als auch die Weiterschaltung
des Teilkopfes um jeweils eine Teilung vorgenommen, ohne daß es erforderlich ist,
zusätzlich zum Schalthub besondere Spannhübe auszuführen.
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Vorzugsweise ist das Schaltglied als Schaltring und das Einweggesperre
als Klinkengesperre ausgebildet, das aus einen mit dem Teilkopf fest verbundenen
Rasterring mit einseitig abgeschrägter Klinkenverzahnung und mit dieser zusammenwirkenden
Rastklinken im oder am Schaltring besteht, wobei der Schaltring in einem mittels
Steuerkurve zusammenwirkenden Eingriff mit einer Kurvenscheibe steht, die zusammen
mit dem Teilkopf axial verschiebbar, jedoch undrehbar am Maschinentragtel angeordnet
ist» In baulich möglichst gedrängter Anordnung ist vorzugsweise
der
Rasterring konzentrisch zwischen dem axial abgestützten Schaltring und der Welle
des Teilkopfes angeordnet, während die neben dem Schaltring. auf der Welle des Teilkopfes
gelagerte Kurvenscheibe gegen diese axial abgestützt und am Maschinentragteil durch
Halterungselemente, die ein axiales Verschieben zulassen, gegen Drehen gesichert
ist. _ Das Schalten kann beliebig, z.B, von Hand, oder automatisch, sowie durch
eine Hilfskraft, z.B. hydraulisch oder pneumatisch, erfolgen. Zur genauen Einstellung
der zum Spannen dienenden Kurvenscheibe kann diese einstellbar angeordnet sein.
Hierzu dient beispielsweise eine über die axiale Abstützung an der Teilkopfwelle
wirkende, auf dieser angeordnete Stellmutter.
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Zur Kupplung des Teilkopfes mit dem relativ feststehenden Maschinentragteil
ist vorzugsweise eine Stirnverzahnung vorgesehen, die auf' die erforderliche Teilung
des Teilkopfes abgestimmt ist. Das Entkuppeln des Teilkopfes geschieht zweckmäßig
unter Federwirkung, die den Teilkopf axial entgegen der Steuerung durch .die Steuerkurve
bewegt.
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Zum kraftschlüssigen Arretieren des Teilkopfes, welches verhindern
soll, daß der Teilkopf bei der Rückwärtsbewegung des Schaltgliedes von diesem durch
Reibungsschluß mitgenommen wird, kann die auch das Entkuppeln des Teilkopfes vom
feststehenden Maschinentragteil bewirkende federnde Vorrichtung herangezogen werden,
vorzugsweise dadurch, da.ß unter Federwirkung stehende
Stößel vorgesehen
sind, welche den Teilkopf zwecks axialer Verstellung axial belasten und in den jeweiligen,
den Teilungen entsprechenden Stellungen in Rastvertiefungen mittels Rollen od. dgl.
eingreifen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Hierbei zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt
durch den erfindungsgemäßen Stahlhalter mit zugehöriger Schaltvorrichtung, Fig.
2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der
Fig. 1 und Fig. 4 einen Abwicklungsschnitt durch die Steuerkurve der Kurvenscheibe
im Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 3. In dem bei 10 angedeuteten Maschinengestell
ist der als Maschinentragteil dienende Aufnahmekörper 11 durch Anflanschung od.
dgl. fest eingesetzt. Mit dem Aufnahmekörper 11 ist der feststehende Zahnkranz
12 mittels Schrauben 13 und Paßstiften befestigt. Er trägt eine Stirnverzahnung
14, mit der eine entsprechende Verzahnung 15 an der Zahnkranzscheibe 16 im
Eingriff steht, welche ihrerseits mittels Schrauben 17 und Stiften mit dem Aufnahmeflansch
18 fest.verbunden ist. Zahnkranzscheibe 16 und Aufnahmeflansch 18 mit Innenkegel
od. dgl. bilden einen Teilkopf 20 zur Aufnahme eines Werkzeugträgers, z. B. Messerkopfes
19, in welchen die einzelnen Werkzeugstähle entsprechend der gewählten Teilung (
z. B. zwölf auf dem Umfang ) einspannbar sind. Mit dem Aufnahmeflansch
18
ist die Teilkopfwelle 21 fest verbunden, z.B. mit ihm aus einem Stück gefertigt.
Sie ist in dem Aufnahmekörper 11 in Lagerbuchsen 22 und 23 drehbar gelagert und
trägt im Abstand von dem Teilkopf im Bereiche des diesem gegenüberliegenden Wellenendes
einen Rasterring 24, welcher als Klinkenzahnrad ausgebildet ist. Die einzelnen Klinkenzähne
25 sind hierbei, wie Fig. 3 zeigt, an einem Ende jeweils bei 25a in Umfangsrichtung
abgeschrägt, während sieam entgegengesetzten Ende bei 25b in radialer Richtung steil
begrenzt sind. Mit dem auf der Teilkopfwelle 21 fest verkeilten Klinkenzahnrad 24
wirkt der zu ihm konzentrisch angeordnete als Schaltglied dienende Schaltring 26
zusammen. Dieser ist z.B. auf den Zahnumfangsflächen des Klinkenzahnrades 24 lose
drehbar gelagert und durch ein Axialkuüellager 27 gegen den Aufnahmekörper 11 nach
Vorn (in Fig. 1 nach links) abgestützt. Er trägt eine Anzahl von Schaltklinken 28,
die durch Federn 29 in radialer Richtung belastet sind und mittels ihrer einseitig
abgeschrägten Klinkenzähne 30 mit der Verzahnung des Klinkenzahnrades 24 zusammenwirken,
indem sie mit den von den Zahnflanken 25b und 25a gebildeten Vertiefungen 31 des
Klinkenzahnrades in Eingriff gebracht werden können. Schrauben 32 (Fie. 1) od. dgl.
sichern die Schaltklinken 28 --egen Drehen. Durch eine Verschrauben- 33 kann die
Spannun, einer jeden Rastfeder 29 eingestellt werden. Das Klinkenzahnrad 24 mit
den Klinkenzähnen 25 und die federnden Schaltklinken 28 bilden ein Eintaeggesperre-,
das eine Mitnahme des Klinhenzahnrades öder Rasterringes 24 und damit der Teilkopfwelle
21 durch das Schaltglied 26 mittels der Schaltklinken 28 nur in Pfeilrichtung a,
nicht jedoch in Gegenrichtun- zulassen.
Auf der dem Axialkugellager
27 entgegengesetzten Stirnseite des Schaltringes 26 weist dieser eine Anzahl
von Nocken, z.B. drei Nocken 34, spiegelbildliche Steuerkurven 0d. dgl., auf, die
mit einer entsprechenden Anzahl vori Steuerkurven 35 an einer Kurvenscheibe 36 zusammenwirken.
Letztere ist axial beweglich auf Zapfen 37 geführt, welche in einer mit dem Aufnahmekörper
11 fest verbundenen Haube 38 fest verankert sind und gleichzeitig die Kurvenscheibe
36 gegen Drehen relativ zum Aufnahmekörper oder Maschinentragteil 11 sichern. Die
Ausbildung der einzelnen Steuerkurve 35 ist der Fig. 4 zu entnehmen. Sie weist einen
in Umfangsrichtung verlaufenden Kurvenabschnitt 35a, einen zur Umfangsrichtung verhältnismäßig
steil ansteigenden Kurvenabschnitt 35b, einen sich hieran anschließenden verhältnismäßig
flachen Kurventeil 35e und schließlich einen wieder in Umfangsrichtung verlaufenden
Abschnitt 35d auf, derart, daB der auf der Steuerkurve 35 in Pfeilrichtung x ablaufende
Nocken 34 nach dem Auflaufen auf den steilen Kurvenabschnitt 35b entgegen Pfeilrichtung
z eine relativ schnelle Axialbewegung der Kurvenscheibe 36 und hierauf mittels des
relativ flachen Kurvenabschnittes 35c eine lajngsame, zum Spannen des Teilkopfes
bestimmte Axialbewegung der Kurvenscheibe herbeiführt.
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Die Kurvenscheibe 36 stützt sicri@mittels einer balligen Fläche 39
auf einem Axialdrucklagerring 40 ab, der sich seinerseits gegen einen auf der Welle
21 fest verkeilten, axial beweglichen Zwischenring 41-abstützt, der z.8. auch als
verzahnter Sperrring, als Nockenring für einen Endschalter od. dgl. ausgebildet
sein kann: Zur axialen Einstellung der Lagerscheibe 40 und damit der Kurvenscheibe
36 ist auf das freie hintere Ende der Teilkopfwelle 21 eine Mutter 42 mit Gegenmutter
43 aufgeschraubt, so daß insbesondere bei Abnutzung der Steuerkurve
35
das Spiel zwischen dieser und dem Nocken 34 am Schaltring 26 ausgeglichen werden
kann.
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Mit dem Schaltring 26 ist ein Arm 44 fest verbunden, der durch einen
in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz 45 in der Haube 38 hindurchgeführt iuld
mittels Gelenkes 46 an eine Schubstange 47 angeschlossen ist, die durch einen hydraulisch
oder pneumatisch betätigten-Kolben innerhalb eines Winkelhubes (.betätigt werden
kann.
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Der als Stahlhalter ausgebildete Teilkopf 20 wird in Pfeilrichtung
z durch eine oder vorzugsweise mehrere federnde Einrichtungen 48 belastet, die je
aus einem in einer axialen Bohrung 49 im Aufnahmekörper 11 gleitend gelagerten Stößel
50, einer denselben in Pfeilrichtung z belastenden Ausrückfeder 51 und einer von
dem Stößel getragenen Rastrolle 52 besteht, wobei der Stößel 50 in geeigneter Weise,
z.B. durch einen Stift 53, gegen Drehen gesichert ist. Die Rastrolle bzw. Rastrollen
52 wirken mit Rastvertiefungen 54 in der Zahnkranzscheibe 16 zusammen. Diese Vertiefungen
sind, wie Fig. 2 zeigt, als kurze radiale Nuten ausgebildet und weisen abgeschrägte
Austrittskanten 55 auf,, um der Rolle 52 einen sicheren, keilförmigen Eingriff in
die Rastvertiefungen 54 zu gestatten.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Die
Einrichtung befindet sich in der in der Zeichnung dargestellten Lage, und der Teilkopf
soll um eine Teilung, z.B.
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um 300, weitergedreht werden. Zu diesem Zweck wird die Schubstange
47.
z.B. hydraulisch oder pneumatisch, betätigt, so daß der Arm 44 mit dem Schaltring
26 um den Winkel min Pfeilrichtung a gedreht wird. per Winkelhub 0(-setzt sich aus
einem Teilhub c1 z.B. von 25° und einem Teilhub 2 z.B. von 30o zusammen. Während
des Teilhubes OL stehen Klinkenzähne 30 und Klinkenzahnrad 25 außer Eingriff, d.h.
jeder Klinkenzahn 30 bewegt sich auf der äußeren zylindrischen Fläche eines Klinkenzahnes
25 bzw. in die Zahnvertiefung 31 hinein, ohne das Klinkenzahnrad 24 mitzunehmen.
Während dieses Teilhubes gleiten gleichzeitig die Nocken 34 jeweils relativ'entgegen
der Pfeilrichtung 4 über die Kurvenabschnitte 35c und 35b auf den Kurvenabschnitt
35a, was, da der Schaltring 26 mit den Nocken 34 axial unbeweglich ist,. bewirkt,
daß unter der Wirkung der federnden Einrichtungen 48 die Kurvenscheibe 36 und damit
auch die Teilkopfwelle 21 mit dem Teilkopf 20 in Pfeilrichtung z bewegt werden und
die Stirnverzahnung 14, 15 außer Eingriff bringen.
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Am Ende dieses Teilhubes liegen die Klinkenzähne 30 an den steilen
Zahnflanken 25b der Klinkenzähne 25 an, so daß bei Weiterbewegung des Schaltringes
26 im Teilhub c-2 in Pfeilrichtung a mittels der Rasterscheibe 24 die Teilkopfwelle
21 und der Teilkopf 20 um einen gleichen Winkel 0-2-mitgenommen wird, welcher dem
Teilungswinkel des Teilkopfes, z.B. 300 entspricht. Es wird also der bisherige
Werkzeugstahl aus seiner Arbeitsstellung entfernt und 4 _ der nächste Werkzeugstahl
in Arbeitsstellung gebracht.
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Nach Vollendung des vollen Winkelhubes 4- wird der Schaltring 26 mittels
der Schubstange 47 entgegen der Pfeilrichtung a wieder
zurückgenommen.
Hierbei rasten die Klinken 28 mit den Klinkenzähnen 30 aus den Vertiefungen 31 der
Klinkenverzahnung 25 aus, so daB zunächst ein Leerhub entsprechend dem Winkel 2
von dem Schaltring 26 ausgeführt wird, wobei die Klinkenzähne 30 jeweils die nächstfolgenden
Zahnvertiefungen 31 federnd überlaufen.
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Während dieses Teilhubes 2 wird der Teilkopf 20 kraftschlüssig durch
die federnden Einrichtungen 48 gegen Drehen gesichert, indem die Rollen 52 unter
der Wirkung der Federn 51 in eine der Rastvertiefungen 54 einrasten.
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Im darauffolgenden Winkelhub 1 des Schaltringes 26 - gegebenenfalls
auch schon kurz vorher - gelangen die Nocken 34 des Schaltringes auf den Kurvenabschnitt
35b der Kurvenscheibe 36, wodurch die Kurvenscheibe 36 und damit der Teilkopf 20
in Pfeilrichtung z1 axial bewegt wird. Die Stirnverzahnung 15 gelangt wieder in
Eingriff mit der Stirnverzahnung 14. Kurz vor dem vollen Eingriff der beiden Stirnverzahnungen
treten die Nocken 34 auf den flachen Kurvenabschnitt 35c über und bewirken dadurch
eine Verspannung der Stirnverzahnungen 15 und 14 entgegen den Ausrückfedern 51 ineinander.
Die relätive axiale und radiale (tangentiale) Lage der beiden Verzahnungen ist dadurch
eindeutig bestimmt, was für .die Genauigkeit des Teilvorganges maßgebend ist. Die
Muttern 42, 43 dienen zur Einstellung der Steuerkurve 35.