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Die
Erfindung betrifft einen mittels eines Nockens angetriebenen Mechanismus,
bei dem das auf einen Rollenlaufwerknocken zur Einwirkung gebrachte
Drehmoment in eine hin- und hergehende Drehbewegung eines Revolvers
und einer Ausgangswelle mittels eines Nockennachläufers umgewandelt
wird.
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Der
Typ des vorstehend bezeichnenden Nockenmechanismus, der durch die
japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
7-52 444 Y2 (Int. Kl. F16H 37/16) vorgeschlagen worden
ist, arbeitet in einer Weise, bei der die einem Nockenmechanismus eingegebene
Drehbewegung in eine hin- und hergehende Drehbewegung einer Ausgangswelle
auf der radialen Achse und auch in eine hin- und hergehende Bewegung
der Ausgangswelle in Axialrichtung umgewandelt wird. Dieser Mechanismustyp
wird gemeinhin bei Werkzeugwechseleinrichtungen von Metallverarbeitungsmaschinen
zu dem Zweck verwendet, einen schnellen und genauen Werkzeugwechsel-Schaltvorgang
zu erreichen.
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Der
vorstehend bezeichnete Nockenmechanismus umfaßt einen Rollenlaufwerknocken,
der an der Eingangswelle fest angebracht bzw. befestigt ist, an
dem Umfang des Nockens ausgebildete verjüngte Rippen und einen an einer
der seitlichen Nockenflächen
ausgebildeten Nockenkanal. Ein Rollennockennachläufer, der mittels eines Revolvers
abgestützt bzw.
gelagert ist, bewegt sich zwischen den genannten verjüngten Rippen
an dem Nockenumfang, und ein Schwingarm bewegt sich in dem genannten
Nockenkanal an der seitlichen Nockenfläche mittels eines Nockennachläuferzapfens.
Eine Ausgangswelle ist durch das Revolverzentrum hindurch mittels
einer Schiebekeilverbindung eingebaut, die die Welle mit dem Revolver
in radialer Richtung fest verbindet, jedoch eine freie axiale Bewegung
der Welle durch den Revolver hindurch in Axialrichtung gestattet.
Das Ende des genannten Schwingarms ist an der Ausgangswelle angebaut.
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Als
eine Folge dieser Konfiguration wird die Drehbewegung der Eingangswelle
in eine hin- und hergehende Drehbewegung der Ausgangswelle mittels
des genannten Revolvers umgewandelt und weiter in eine hin- und
hergehende Bewe gung der Ausgangswelle in Axialrichtung mittels des
genannten Schwingarms umgewandelt.
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Ein
herkömmlicher
Nockenmechanismus der oben bezeichneten Art macht von einem Revolver Gebrauch,
dessen Querschnitt in 11 dargestellt ist. Der Revolver 1 ist
mit einer Ausgangswelle 2 mittels einer Schiebekeilverbindung
verbunden, wobei die Keilwelle 2a der Ausgangswelle 2 einen
quadratischen Querschnitt aufweist, der etwa dem quadratischen Querschnitt
der Keilöffnung 1a in
dem Revolver 1 entspricht. Die Umfangsfläche 1b des
Revolvers 1 besitzt eine im radialen Querschnitt runde
Gestalt, und an ihr sind sechs Rollennockennachläufer 3 angebaut. Die
Nockennachläufer 3,
die sich in dem zwischen den genannten verjüngten Rippen 4 an dem
Umfang des genannten Rollenlaufwerknockens befindenden Bereich bewegen,
sind entlang des Umfangs des Revolvers 1 in gleichmäßigen Abständen ihrer
Drehmittellinien C angeordnet, die strahlenförmig vom Zentrum des Revolvers 1 und
der Ausgangswelle 2 aus ausgehen.
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Da
insgesamt sechs Nockennachläufer 3 entlang
des Umfangs des Revolvers 1 angeordnet sind, führt ihre
Ausrichtung bezüglich
der rechteckigen Keilöffnung 1a zu
sich verändernden
Materialansammlungen zwischen jedem Nockennachläufer 3 und der Ausgangswelle 2.
Mit anderen Worten ist das Materialvolumen in dem Revolver 1 zwischen
Nockennachläufern 3 und
Ausgangswelle 2 am größten in
dem Bereich am Zentrum und den flachen Flächen der Keilöffnung 1a gegenüberliegend
und am kleinsten in den Bereichen in der Nähe der Ecken der Keilöffnung 1a.
Da nicht alle sechs Nockennachläufer 3 direkt
den ebenen Flächen
der Keilöffnung 1a gegenüberliegend
ausgerichtet werden können,
wo das Materialvolumen am größten ist,
müssen
einige Nockennachläufer 3 in
einer Weise angeordnet werden, die die Materialmenge zwischen dem
Nockennachläufer 3 und
der Keilöffnung 1a verkleinert.
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Als
eine Folge dieser Konfiguration muß der Revolver 1 so
gestaltet werden, daß eine
geeignete Festigkeit und Steifigkeit um diejenigen Nockennachläufer 3 herum
geschaffen ist, die durch das kleinste Materialvolumen in Hinblick
auf die Keilöffnung 1a abgestützt bzw.
gelagert sind, und bei einer derartigen Ausbildung ist eine Übergröße der Steifigkeit
und Festigkeit in dem Bereich erreicht, in dem die Nockennachläufer 3 durch
das größte Materialvolumen gelagert
bzw. abgestützt
sind. Die Folge hiervon ist, daß der
Umfang des Revolvers 1 verhältnismäßig große Abmessungen aufweist, was
seinerseits zu dem Problem führt,
daß der
gesamte Nockenmechanismus eine Baugröße größer als erwünscht aufweist.
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Die
Erfindung sieht einen Weg vor, mittels dessen die Nockennachläufer an
dem Revolver in denjenigen Bereichen angeordnet werden können, in denen
sich maximales Material zwischen dem Nockennachläufer und der rechteckigen Keilöffnung befindet,
wodurch eine adäquate
Revolversteifigkeit und -festigkeit aufrechterhalten wird und was
es möglich
macht, daß der
gesamte Nockenmechanismus in einer kleineren Baugröße hergestellt
werden kann.
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Zur
Lösung
der genannten Unzulänglichkeiten
schlägt
die Erfindung einen Nockenmechanismus vor, der aus einem Rollenlaufwerknocken,
der an einer Eingangswelle fest angebracht bzw. befestigt ist, aus
verjüngten
Rippen, die in einem geometrischen Krümmungs- bzw. Wölbungsmuster
an dem Außenumfang
des Rollenlaufwerknockens ausgebildet sind, und aus einem Revolver
besteht, in dessen Zentrum eine rechteckige Keilöffnung ausgebildet ist. Der
Revolver wird im Wege einer hin- und hergehenden Drehbewegung durch
die Umlaufbewegung des Rollenlaufwerknockens über vier Nockennachläufer bewegt
bzw. angetrieben, die direkt den ebenen Seiten der Keilöffnung,
die im Revolverzentrum ausgebildet ist, gegenüberliegend und in der Nähe derselben
angeordnet sind. Die Nockennachläufer
bewegen sich zwischen den genannten verjüngten Rippen am Umfang des
Rollenlaufwerknockens in einer Weise, durch die die Drehbewegung
des Rollenlaufwerknockens in eine hin- und hergehende Drehbewegung
des Revolvers umgewandelt wird.
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Des
weiteren kann der Revolver mit Nockennachläufer-Lagerzapfen als feste
und einstückige Bestandteile
des Revolvers ausgebildet sein.
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Die
geometrisch gewölbten
bzw. gekrümmten
verjüngten
Rippen an dem Umfang des Rollenlaufwerknockens können verbreitert sein, indem
die Breite der verjüngten
Rippen in denjenigen Bereichen vergrößert ist, in denen das Erreichen
einer genaueren Positionierungsbewegung für die genannte Ausgangswelle
gewünscht
wird.
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Die
Erfindung schlägt
weiter vor einen Nockenmechanismus, der aus einem Rollenlaufwerknocken,
der an einer Eingangswelle fest angebracht bzw. befestigt ist, aus
verjüngten
Rippen, die in einem geometrischen gewölbten bzw. gekrümmten Muster
an dem Umfang des Rollenlaufwerknockens ausgebildet sind, und aus
einem Revolver besteht, in dessen Zentrum eine quadratische Keilöffnung ausgebildet
ist. Der Revolver trägt
vier Nockennachläufer,
die den parallelen Seiten der quadratischen Keilöffnung direkt gegenüber und
in deren Nähe
liegen. Diese Nockennachläufer
bewegen sich zwischen den genannten verjüngten Rippen an dem Rollenlaufwerknockenumfang
in solcher Weise, daß die Drehbewegung
des Rollenlaufwerknockens in eine hin- und hergehende Drehbewegung
des Revolvers umgewandelt wird. Bei dieser Version ist der genannte
Revolver in einer Weise strukturiert bzw. ausgebildet, bei der die
Zapfen, die die Nockennachläufer
tragen, als fester und einstückiger
Teil des Revolvers ausgebildet sind.
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Die
Erfindung schlägt
weiter vor einen Nockenmechanismus, der aus einem Rollenlaufwerknocken,
der an einer Eingangswelle fest angebracht bzw. befestigt ist, aus
verjüngten
Rippen, die in einem geometrischen gewölbten bzw. gekrümmten Muster
an dem Außenumfang
des Rollenlaufwerknockens ausgebildet sind, und aus einem Revolver
besteht, in dessen Zentrum eine rechteckige Keilöffnung ausgebildet ist. Der
Revolver trägt
vier Nockennachläufer,
die den ebenen Seiten der rechteckigen Keilöffnung direkt gegenüberliegen
und diesen benachbart sind, wobei sich die vier Nockennachläufer zwischen
den genannten verjüngten
Rippen an dem Rollenlaufwerknockenumfang in einer Weise bewegen,
daß die
Drehbewegung des Rollenlaufwerknockens in eine hin- und hergehende
Drehbewegung des Revolvers umgewandelt wird. Eine Ausgangswelle
ist mit dem Revolver über
ein keilförmiges
Teil verbunden, das in die Keilöffnung
in dem Revolver in einer Weise eingesetzt ist, die eine freie Axialbewegung
der Ausgangswelle gestattet, während
sie in ihrer radialen Position drehbar gehalten ist, die durch den
Revolver abgestützt
ist. Ein sich hin- und herbewegender Mechanismus treibt die Ausgangswelle
mit einer linearen hin- und hergehenden Bewegung in Axialrichtung
synchron zu der Drehung der Ausgangswelle an ihrer radialen Achse
an. Der Keil in dem Revolver ist mit einem quadratischen Querschnitt
ausgebildet, und jeder Nockennachläufer am Umfang des Revolvers
ist radial derart angeordnet, daß er einer ebenen Fläche der
quadratischen Keilöffnung
in dem Revolver direkt zugewandt ist.
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Des
weiteren sind die Zapfen, die die Nockennachläufer tragen bzw. abstützen, als
feste und einstückige
Bestandteile des Revolvers selbst ausgebildet.
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Des
weiteren kann die Revolverkeilöffnung mit
einem quadratischen Querschnitt ausgebildet sein, und kann der keilförmige Teil
der Ausgangswelle ebenfalls mit dem gleichen quadratischen Querschnitt
wie die Keilöffnung
in dem Revolver ausgebildet sein.
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Des
weiteren sind die winkligen Ecken der genannten Keilöffnung,
die als diejenigen Punkte arbeiten, an denen das Antriebsmoment
von dem Revolver an die Ausgangswelle übertragen wird, an Punkten
soweit wie möglich
von den genannten Nockennachläufern
angeordnet.
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Des
weiteren kann die Breite der geometrisch gewölbten bzw. gekrümmten verjüngten Rippen an
dem Rollenlaufwerknockenumfang in besonderen Bereichen und in besonderen
Längen
vergrößert sein,
um die benachbarten Kanäle
schmal zu gestalten, was seinerseits für einen genaueren Positionierungsvorgang
für die
Nockennachläufer
und somit die Ausgangswelle sorgt.
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Die
Erfindung schlägt
weiter vor einen Nockenmechanismus, der aus einem Rollenlaufwerknocken,
der an einer Eingangswelle fest angebracht bzw. befestigt ist, aus
geometrisch gewölbten
bzw. gekrümmten
verjüngten
Rippen, die an dem Außenumfang
des genannten Rollenlaufwerknockens ausgebildet sind, und aus einem
Revolver besteht, in dessen Zentrum eine quadratische Keilöffnung ausgebildet
ist. Der Revolver trägt
vier sich frei drehende Nockennachläufer über Lagerzapfen, die den ebenen
Seiten der Keilöffnung
in dem genannten Revolver direkt gegenüberliegen und diesen benachbart sind
und die sich zwischen den genannten verjüngten Rippen an dem Rollenlaufwerknockenumfang
in einer Weise bewegen, daß die
Drehbewegung des Rollenlaufwerknockens in eine hin- und hergehende Drehbewegung
des Revolvers umgewandelt wird. Ein sich hin- und herbewegender
Antriebsmechanismus treibt die Ausgangswelle mit einer hin- und
hergehenden linearen Bewegung in Axialrichtung an, während die
Ausgangswelle fest an dem Revolver in Radialrichtung mittels des
quadratischen keilförmigen
Teils der Ausgangswelle, der eine Verbindung mit der quadratischen
Keilöffnung
in dem Revolver bildet, verbleibt. Die genannten vier Nockennachläufer-Lagerzapfen
können
als feste und einstückige Teile
des Revolvers ausgebildet und radial an dem Revolverumfang direkt
jeder ebenen Seite der genannten quadratischen Keilöffnung gegenüberliegend
und dieser zugewandt angeordnet sein. Diese Anordnung bzw. Ausbildung
ordnet die Nockennachläufer-Lagerzapfen
in einem großen
Abstand von den winkligen Ecken der Keilöffnung an, die das Moment an
die winkligen Ecken des keilförmigen
Teils der Ausgangswelle übertragen.
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Die
genannte Bauweise sieht ein Mittel vor, mittels dessen die Drehbewegung
der Eingangswelle an dem Rollenlaufwerknocken in eine hin- und hergehende
Drehbewegung des Revolvers über
die Nockennachläufer
umgewandelt wird, die sich zwischen den verjüngten Rippen an dem Rollenlaufwerknockenumfang
bewegen.
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Das
maximale Volumen des Revolvermaterials ist zwischen jedem Nockennachläufer und
der Ausgangswelle als eine Folge der Anordnung jedes Nockennachläufers an
dem Umfang des Revolvers direkt jeder ebenen Fläche der vierseitigen Keilöffnung gegenüberliegend
und in dem Zentrum jeder ebenen Fläche aufrechterhalten. Weil
diese Konfiguration die Stärke
jedes Nockennachläuferanbaubereichs
auf dem optimalen Level bzw. Stand hält, kann der Nockennachläufer größer ausgebildet
werden, was ein Vorteil ist, der sich auf die Vergrößerung der Festigkeit
des Nockennachläufers
selbst auswirkt, während
die Standzeit des gesamten Nockenmechanismus verlängert wird.
Darüber
hinaus gestattet diese Gestaltung, daß der Revolver selbst kleiner
hergestellt werden kann und daß daher
die Größe des gesamten
Mechanismus ebenfalls verkleinert werden kann.
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Des
weiteren werden die Kosten des Nockenmechanismus infolge der Zahl
der Nockennachläufer
verringert, die von den üblichen
sechs auf vier verkleinert wird. Da jeder Nockennachläufer im
Zentrum jeder Seite der quadratischen Keilöffnung und dieser gegenüberliegend
angeordnet ist, wird es auch leichter, die Nockennachläufer an
dem Revolver anzubringen, und ist es leichter, den Revolver als ein
einstückiges
Gebilde herzustellen.
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Darüber hinaus
vergrößert die
Verwendung von vier Nockennachläufern
den Abstand zwischen jedem Nockennachläufer und den beiden benachbarten
Nockennachläufern,
was es möglich
macht, daß die
Breite der genannten verjüngten
Rippen vergrößert werden
kann. Die Vorteile hiervon sind zahlreich. Es ist nicht nur die
Anbringung bzw. Befestigung des Nockennachläufers an dem verstärkten Revolver, wie
zuvor angegeben, sondern auch die Festigkeit der Fügeflächen, an
denen der Nockennachläufer
die verjüngten
Rippen berührt,
ebenfalls erheblich vergrößert, was
ein Vorteil ist, der es gestattet, daß ein insgesamt kleinerer Nockenmechanismus
höheren Momentbelastungen
während
des Betriebs widersteht bzw. diese auszuhalten in der Lage ist.
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Da
sich der Rollenlaufwerknocken im Einklang bzw. in Synchronisation
mit der Eingangswelle dreht, drehen die Nockennachläufer, die
sich zwischen den verjüngten
Rippen an dem Rollenlaufwerknockenumfang bewegen, den Revolver mit
einer hin- und hergehenden Drehbewegung, und bewegt sich somit die
Ausgangswelle, die in der Revolverkeilöffnung angeordnet ist, ebenfalls
mit einer hin- und hergehenden
Drehbewegung. Des weiteren treibt der zuvor genannte sich hin- und
herbewegende Mechanismus die Ausgangswelle mit einer hin- und hergehenden
Bewegung in Axialrichtung gleichzeitig mit der hin- und hergehenden
Drehbewegung der Ausgangswelle an, was eine Kombinationsbewegung
ist, die durch die Schiebekeilverbindung möglich gemacht ist, die durch
den keilförmigen
Teil der Ausgangswelle ausgebildet ist, die mit der Keilöffnung in dem
Revolver in Verbindung steht.
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Unter
Berücksichtigung,
daß das
Moment des Revolvers an die winkligen Ecken des keilförmigen Teils
der Ausgangswelle von den winkligen Ecken der Keilöffnung in
dem Revolver übertragen wird,
wird die Festigkeit des Revolvers in dem Bereich rund um die winkligen
Ecken vergrößert, weil die
Nockennachläufer
von den winkligen Ecken der Keilöffnung
durch den größtmöglichen
Abstand getrennt, werden, was es möglich macht, daß höhere Momentlasten
an einen in seinen Abmessen kleineren Revolver zur Einwirkung gebracht
werden können.
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Da
die Nockennachläufer-Lagerzapfen
als feste und einstückige
Bestandteile des Revolvers ausgebildet werden können, wird die Notwendigkeit für offene
Bohrlöcher
am Revolverumfang zur Aufnahme von separat angebauten Lagerzapfen
ausgeschaltet bzw. überwunden,
wodurch auch höhere
Beanspruchungspunkte innerhalb des Revolvers rund um die genannten
Bohrlöcher überwunden
werden. Diese Konfiguration führt
zu einer merklichen Verstärkung
des Revolvers und macht es möglich,
daß sowohl
die Keilöffnung
als auch die Keilwelle mit dem Ergebnis vergrößert werden können, daß die Keilverbindung
höheren
Momentlasten widerstehen kann.
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Weil
wie oben angegeben die Erfindung ein Mittel schafft bzw. vorsieht,
infolge dessen die verjüngten
Rippen an dem Umfang des Rollenlaufwerknockens an dem Bereich breiter
gemacht werden können
(und daher ihre benachbarten Kanäle schmaler
ausgebildet werden können),
wo ein höherer
Grad der Schaltpositionierung gewünscht wird, bringt der Bereich,
an dem der Kanal schmaler ausgebildet ist, eine größere Vorlast
auf den Nockennachläufer
zur Einwirkung, und führt
er daher zu einem entsprechend höheren
Grad der Schaltgenauigkeit für
die Ausgangswelle. Im Gegensatz hierzu wird die Vorlast an den Nockennachläufern an
denjenigen Bereichen verringert, an denen die verjüngten Rippen
nicht verbreitert worden sind, und dies führt zu der Wirkung einer Verlängerung
der Standzeit des Nockenmechanismus. Als ein weiterer Vorteil kann die
Wärmeabführung in
geeigneter Weise gesteuert werden, und können Energieverluste minimiert
werden, weil nur eine sehr kleine Größe einer Vorlast gegen die
Nocken nachläufer
zur Einwirkung gebracht werden muß.
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Nachfolgend
wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend sowie ausschließlich beispielhaft unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine Ausführungsform
des Revolvers der Erfindung;
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2 einen
Schnitt durch und eine innere Vorderansicht auf die Erfindung;
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3 einen
Schnitt durch und eine innere Draufsicht auf die Erfindung;
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4 einen
Schnitt durch und eine innere Vorderansicht auf die Erfindung mit
der Darstellung von zwei Arbeitsstellungen;
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5 ein
Schema der als Werkzeugwechselmechanismus bzw. -einrichtung verwendeten
Erfindung;
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6 ein
Schema der geometrisch gewölbten
bzw. gekrümmten
verjüngten
Rippen an dem Nockenumfang der Erfindung;
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7 ein
Liniendiagramm mit der Darstellung der zeitlichen Relativabläufe der
Dreh- und Axialpositionierungsarten der Erfindung;
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8 einen
Schnitt bei Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Revolverteils
der Erfindung;
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9 ein
Schema der geometrisch gewölbten
bzw. gekrümmten
verjüngten
Rippen an dem Nockenumfang einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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10 eine
vergrößerte Darstellung
einer durch die Erfindung verwendeten verjüngten Rippe; und
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11 einen
Schnitt in Draufsicht durch einen Revolver, der von einer herkömmlichen
mittels eines Nockens angetriebenen Schalteinrichtung bzw. einem
entsprechenden Mechanismus verwendet wird.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung betreffen diese in ihrer Anwendung als ein Werkzeugwechselmechanismus
für eine
Metallverarbeitungsmaschine.
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Das
an der Eingangswelle 12 zur Einwirkung gebrachte Drehmoment
gestattet es, daß der
mittels eines Nockens angetriebene Werkzeugwechselmechanismus 10 gemäß Darstellung
in 2 und 3 für eine Kombinationsbewegung
sorgt, die für
einen Werkzeugwechselzyklus notwendig ist. Die Eingangswelle 12 ist
innerhalb eines Gehäuses 16 mit Hilfe
von Rollenlagern 14 und 14a gelagert und als eine
einzige einstückige
Struktur zusammen mit den Rollenlaufwerknocken 18 ausgebildet.
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Gemäß Darstellung
in 6 sind geometrisch gewölbte bzw. gekrümmte verjüngte Rippen 20 am
Umfang des Rollenlaufwerknockens 18 ausgebildet, wobei
diese verjüngten
Rippen 20 derart angeordnet sind, daß sie mit Nockennachläufern 24 am Umfang
des Revolvers 22 im Eingriff stehen. Die Drehbewegung des
Rollenlaufwerknockens 18 und die Verschiebung der verjüngten Rippen 20 am
Nockenumfang sorgt für
eine hin- und hergehende Drehbewegung für den Revolver 22 über die
Nockennachläufer 24,
wodurch des weiteren für
eine hin- und hergehende Drehbewegung an der Ausgangswelle 28 gesorgt
wird, die am Revolver 22 mittels einer Schiebekeilverbindung 26 angebaut
ist. Bauteile (i), (ii), (iii) und (iv), die in 6 dargestellt
sind, bezeichnen die Nockennachläufer 24 und
ihre aufeinanderfolgende Anordnung in Bezug auf die verjüngten Rippen 20 und
die sich ergebende hin- und hergehende Drehbewegung, die dem Revolver 22 verliehen
wird.
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Gemäß Darstellung
in 2 ist ein Nockenkanal 30 in der seitlichen
Fläche
des Rollenlaufwerknockens 18 als eine sich kontinuierlich
verändernde
geometrische Kurve ausgebildet. Ein Schwinghebel 32 ist über dem
Nockenkanal 30 angeordnet, wobei sein rechtes Ende 32a mittels
eines befestigten Schwenkzapfens 34 drehbar gelagert ist, der
an dem Gehäuse 16 fest
angebracht ist. Ein Nockennachläuferzapfen 36 ist
an dem mittleren Teil 32b des Schwinghebels 32 befestigt
und bewegt sich ebenfalls innerhalb des Nockenkanals 30.
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Des
weiteren ist ein Zapfen 38 am linken Ende 32c des
Schwingarms 32 angebracht, und bewegt sich dieser Zapfen
innerhalb einer Nut 40, die am Umfang der Ausgangswelle 28 angeordnet
ist. Wenn sich der Rollenlaufwerknocken 18 dreht, bewegt
der Nockenkanal 30 das rechte Ende 32c des Schwingarms 32 in
einer nach oben und nach unten gerichteten hin- und hergehenden
Bewegung mittels des Nockennachläuferzapfens 32b,
wodurch der Eingangswelle 28 in Axialrichtung mittels der
Verbindung zwischen dem Zapfen 38 und der Nut 40 eine hin- und hergehende Bewegung
verliehen wird. Der Nockenkanal 30 und der Schwingarm 32 bilden
die Hauptkomponenten eines sich hin- und herbewegendes Mechanismus 33.
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Der
Revolver 22 ist innerhalb eines Abstützzylinders 42 in
drehbarer Weise mit Hilfe von Lagern 44 und 44a gehalten,
die an dem oberen und dem unteren Ende des Abstützzylinders 42 angeordnet
sind. Der Abstützzylinder 42 ist
an der unteren Fläche 16a des
Gehäuses 16 angebaut.
Die Ausgangswelle 28, die mit dem Revolver 22 an
der Schiebekeilverbindung 26 verbunden ist, ist an ihrem
oberen Ende mittels eines Lagers 46 abgestützt. Das
Lager 46, das an der oberen Fläche 16b des Gehäuses 16 angebaut
ist, gestattet es, daß sich
die Ausgangswelle 28 sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung
frei bewegt.
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Gemäß Darstellung
in 1 besteht die Schiebekeilverbindung 26 aus
einer Keilöffnung 50, die
im Zentrum des Revolvers 22 angeordnet ist, und aus einer
Keilwelle 52 der Ausgangswelle 28. Diese Verbindung 26 gestattet
es, daß sich
die Keilwelle 52 innerhalb des Revolvers 22 in
Axialrichtung frei bewegt. Der Umfang des Revolvers 22 ist
mit einem intermittierend runden Querschnitt ausgebildet, der die Keilöffnung 50 enthält, die
im Querschnitt quadratisch gestaltet ist. Die Keilwelle 52 ist
in die Keilöffnung 50 mit
ausreichendem Spiel eingesetzt, so daß sich die Keilwelle 52 ausschließlich in
Axialrichtung frei bewegen kann.
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Die
Nockennachläufer 24 sind
an jeder flachen Fläche 22b am
Umfang des Revolvers 22 in radialer Anordnung angeordnet,
wodurch die untere Fläche
jedes Nockennachläufers 24 jeder
flachen Seite 50a der quadratischen Keilöffnung 50 direkt
gegenüberliegt;
und die Nockennachläufer 24 sind
mittels Nockennachläufer-Lagerzapfen 54 abgestützt bzw.
gelagert, die in Nockennachläufer-Befestigungsbohrungen 22c eingesetzt
sind, die ihrerseits an jeder flachen Fläche 22b ausgebildet
sind.
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Gemäß Darstellung
in 5 ist der Werkzeugwechselmechanismus 10 in
der Nähe
einer Metallverarbeitungsmaschinenspindel 60 angebracht,
und ist ein Werkzeugträgerarm 62 durch
die Ausgangswelle 28 abgestützt. 5 zeigt
die Länge der
Ausgangswelle 28, während
ihr radialer Querschnitt in 1 dargestellt
ist. Ein Werkzeugabstützstück 62a ist
an jedem Ende des Werkzeugträgerarms 62 angebaut
und wird mit einem Werkzeug 64 zusammengefügt, wenn
ein Werkzeugwechselzyklus durchgeführt wird.
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Wenn
diese Ausführungsform
der Erfindung als Werkzeugwechselmechanismus 10 verwendet wird,
versetzt das an der Eingangswelle 12 zur Einwirkung gebrachte
Drehmoment den Rollenlaufwerknocken 18 in Umdrehung, wodurch
die Nockennachläufer 24 über die
Dreh- und die gleichzeitige seitliche Bewegung der verjüngten Rippen 20 bewegt werden.
Die verjüngten
Rippen 20 sind als besondere geometrische Kurven hergestellt,
die in Hinblick darauf gestaltet sind, dem Revolver 22 eine
zeitlich bestimmte hin- und hergehende Drehbewegung zu verleihen,
wie mittels der Linie "a" in dem Diagramm von 7 dargestellt
ist. Da der Revolver 22 mit der Ausgangswelle 28 über die
Schiebekeilverbindung 26 verbunden ist, wird der Werkzeugträgerarm 62, der
an dem Ende der Ausgangswelle 28 angebaut ist, ebenfalls
mit einer hin- und hergehenden Drehbewegung bewegt.
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Wenn
der Rollenlaufwerknocken 18 umläuft, bewegt sich gleichzeitig
der Nockennachläuferzapfen 28 innerhalb
des Nockenkanals 30, wobei er diesem nachläuft, um
so dem Schwingarm 32 eine hin- und hergehende Axialbewegung
zu verleihen. Da der Zapfen 28 sowohl an dem Endteil 32c des
Schwingarms 32 befestigt als auch innerhalb des Kanals
an einem Kragen 40 der Ausgangswelle 28 eingesetzt ist,
wird die Ausgangswelle 28 in der Axialrichtung hin- und
hergehend bewegt, was mittels der Schiebekeilverbindung 26 in
dem Revolver 22 ermöglicht
ist. Diese Bewegung ist als Linie "b" im
Diagramm von 7 dargestellt.
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Da
sich die Ausgangswelle 28 an ihrer radialen Achse dreht,
während
sie sich gleichzeitig in Axialrichtung hin- und hergehend bewegt,
kann den beiden Enden des Werkzeugträgerarms 62 eine Werkzeugwechsel-Kombinationsbewegung
verliehen werden. Mit anderen Worten kann gemäß Darstellung mittels der Linie "c" in 7 ein zeitlicher
Verlauf ausgebildet werden, infolgedessen die Drehbewegung des Werkzeugträgerarms 62 synchron
zu einem Klemm- und einem Freigabe- bzw. Lösevorgang, die auf das Werkzeug 64 zur
Einwirkung gebracht werden, angehalten wird.
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Da
in Hinblick auf die Struktur des Revolvers 22 die Keilöffnung 50 mit
quadratischem Querschnitt ausgebildet ist und da der Nockennachläufer 24 direkt
der gegenüberliegenden
Seite zugewandt und auch im Zentrum der Fläche 50a angeordnet
ist, wird die maximale Menge des Revolvermaterials (als "t" bezeichnet) dazu verwendet, jeden Nockennachläufer 24 rund
um die Keilöffnung 50 herum
abzustützen bzw.
zu lagern.
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Als
Folge dieser Gestaltung ist der Befestigungsbereich des Nockennachläufers 24 am
Revolver 22 verstärkt,
was es möglich
macht, den Nockennachläufer 24 größer auszubilden
und somit seine Festigkeit zu erhöhen, wodurch die Lebensdauer
des Werkzeugwechselmechanismus 10 verlängert wird. Des weiteren gestattet
diese Gestaltung, daß der
Revolver 22 selbst mit kleineren Abmessungen hergestellt
wird, wodurch es ermöglicht
wird, daß der
Werkzeugwechselmechanismus 10 ebenfalls in seinen Abmessungen
kleiner hergestellt wird, und zwar ohne Nachteil für die Festigkeit.
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Da
darüber
hinaus die Zahl der Nockennachläufer 24 gegenüber der
bei dem herkömmlichen
Mechanismus verwendeten Zahl verkleinert worden ist, sind die Kosten
der Herstellung des Werkzeugwechselmechnismus 10 verringert.
Die Positionen der Nockennachläuferzapfen 24 in
Hinblick auf die Keilöffnung 50 machen
es auch leichter, den Revolver 22 zu montieren.
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Des
weiteren sorgt die Verwendung von vier Nockennachläufern 24 für mehr Raum
in der Nähe
jedes Nockennachläufers 24,
und ist es somit möglich gemacht,
die Breite "w" der verjüngten Rippen 20 mit einer
breiteren Abmessung auszubilden (s. 3 und 6).
Die Verwendung von vier Nockennachläufern 24 verstärkt nicht
nur ebenfalls die Bohrung 22c, in die der Nockennachläufer-Lagerzapfen 24 unter
Druck eingesetzt wird, sondern verstärkt auch die Befestigung des
Nockennachläufers 24 an
dem Revolver 22. Diese Vergrößerung der Festigkeit macht
es möglich,
daß der
Rollenlaufwerknocken 18 höheren Lasten am Revolver 22 ausgesetzt
wird, und dies macht es seinerseits möglich, daß der Werkzeugwechselmechanismus 10 mit
kleineren Abmessungen hergestellt wird, dies unter Beibehaltung
einer geeigneten Fähigkeit
zum Umgang mit dem Drehmoment.
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Wenn
die Ausgangswelle 28 mittels des Revolvers 22 drehend
bewegt wird, ist die Folge, daß der
Druck an den winkligen Ecken 50b der Keilöffnung 50 sowie
an den winkligen Ecken 52a der Keilwelle 52 zur
Einwirkung gebracht wird. Da die Nockennachläufer 24 an dem Revolver 22 an
Stellen weit weg den winkligen Ecken 50b der Keilöffnung 50 befestigt
sind, sind die Ecken 50b verstärkt, was es gestattet, daß der Revolver 22 mit
kleineren Abmessungen ohne Beeinträchtigung der Festigkeit bzw. Stärke hergestellt
werden kann.
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8 zeigt
eine andere Ausführungsform der
Erfindung, bei der vier Nockennachläufer-Lagerzapfen 54a unter
Winkeln von 90° am
Umfang des Revolvers 22 als feste und einstückige Teile des
Revolvers 22 ausgebildet sind.
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Eine
Ringscheibe 70 ist über
dem Nockennachläufer-Lagerzapfen 54a als
eine Basis für
eine Nadellagereinheit 72 eingesetzt, wobei die Nadellagereinheit 72 über dem
und rund um den Lagerzapfen 54a angebracht ist. Der Nockennachläufer 24 bewegt
sich über
die Nadellagereinheit 72, und eine Rückhalteplatte 74 ist
an dem Ende des Lagerzapfens 54 angebracht, und zwar mittels
eines mit Gewinde ausgestatteten Befestigungsmittels, als Mittel zum
Festlegen des Nockennachläufers 24.
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Da
die Lagerzapfen 54a als einstückiges Teil des Revolvers 22 bei
dieser Ausführungsform
ausgebildet sind, ist die Notwendigkeit für das Bohren von Löchern im
Revolverumfang zur Aufnahme separater Lagerzapfen überwunden,
wodurch auch Sammelpunkte erhöhter
Beanspruchung innerhalb des Revolvers 22 überwunden
bzw. ausgeschaltet sind. Diese Gestaltung besitzt die Wirkung nicht
nur einer erheblichen Verstärkung
des Revolvers 22, sondern macht es auch möglich, daß sowohl
die Keilöffnung 50 als
auch die Keilwelle 52 vergrößert werden können, um
höheren
Momentbelastungen zu widerstehen.
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9 und 10 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Dicke "W", die
die Dicke in Breitenrichtung der verjüngten Rippen 20 am
Umfang 18a des Rollenlaufwerknockens 18 ist, innerhalb
desjenigen Bereichs entlang des Nockenumfangs, der als x (Zone X)
dargestellt ist, zu dem Zweck verbreitet ist, die Genauigkeit der
Schaltbewegung innerhalb der Zone X zu verbessern bzw. zu vergrößern. Folglich
ist die Breite W1 der verjüngten
Rippe innerhalb der Zone X größer als
deren Breite W2 in der Zone Y. Beispielsweise kann die Zone X als
die Position vorgesehen bzw. ausgebildet werden, an der ein hochpräziser Schaltvorgang
für den
Werkzeugträgerarm 62 gewünscht wird,
beispielsweise als die Position, an der sich der Werkzeugträgerarm 62 in
perfekter Ausrichtung zur Spindel 60 befinden muß (5),
oder in perfekter Ausrichtung zu einer besonderen Werkzeugmagazinposition.
(Diese Position ist als Länge "X" auf der Linie "a" in 7 dargestellt).
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Daher
kann sich der Nockennachläufer 24 zwischen
den verjüngten
Rippen 20 bei geringer oder fehlender Vorlast in der Zone
Y bewegen, wo der Abstand zwischen den verjüngten Rippen 20 größer ist. Beim
Eintritt in die Zone X vergrößert jedoch
der schmalere Kanal, der durch die Vergrößerungen der Breite der verjüngten Rippe 20 ausgebildet
ist, die Vorlast gegen die Nockennachläufer 24, und wird
somit die Genauigkeit der Schaltbewegung, die auf die Ausgangswelle 28 zur
Einwirkung gebracht wird, vergrößert.
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Da
der Nockennachläufer 24 einer
geringeren Vorlast ausgesetzt ist, wenn er sich zwischen den verjüngten Rippen 20 in
der Zone Y bewegt, kann die Lebensdauer des Werkzeugwechselmechanismus 20 verlängert werden.
Durch das Vorsehen einer minimalen Vorlast an dem Nockennachläufer 24 kann des
weiteren die Wärmeabgabe
besser gesteuert werden, und können
Energieverluste verringert werden.
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Die
hier erörterten
drei Ausführungsformen nehmen
Bezug auf die Erfindung bei deren Anwendung auf einen Werkzeugwechselmechanismus 10. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt und
kann weiter bei irgendeinem Mechanismus Anwendung finden, der von
einem mittels eines Nockens angetriebenen Revolver Gebrauch macht.
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Da
diese Erfindung für
ein Mittel sorgt, mittels dessen der Revolver vier an seinem Umfang
angebaute Nockennachläufer
aufweist, wobei jeder Nockennachläufer jeder ebenen Seite der
rechteckigen Keilöffnung,
die im Zentrum des Revolvers vorgesehen ist, direkt gegenüberliegend
angeordnet ist, kann die maximale Materialmenge rund um die Revolverkeilöffnung aufrechterhalten
werden. Entsprechend kann die Befestigungsfestigkeit bzw. -stärke des
Nockennachläufers
an dem Revolver erheblich verbessert bzw. erhöht werden, können die
Nockennachläufer
selbst mit größerer Festigkeit
hergestellt werden, und kann die Lebensdauer des gesamten Nockenmechanismus
verlängert
werden. Auch kann der Revolver mit kleineren Abmessungen hergestellt
werden, was es möglich
macht, daß der
gesamte Mechanismus in einer kleineren Größe hergestellt werden kann.
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Da
darüber
hinaus die Zahl der Nockennachläufer
im Vergleich zu dem herkömmlichen
Mechanismus verringert ist, können
die Kosten des Nockenmechanismus gesenkt werden. Des weiteren macht die
Anordnung der vier Nockennachläufer
direkt den ebenen Seiten der Keilöffnung gegenüberliegend
einen leichteren Zusammenbau sowie eine leichtere Herstellung des
Revolvers als einstückige
Baugruppe möglich.
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Des
weiteren vergrößert die
Verwendung von nur vier Nockennachläufern den Raum in der Nähe jedes
Nockennachläufers,
was es möglich macht,
daß die
verjüngten
Rippen am Nockenumfang breiter und stärker ausgebildet werden können. Darüber hinaus
gestattet die Verwendung von nur vier Nockennachläufern nicht
nur eine festere Verbindung, die zwischen dem Revolver und dem Nockennachläufer auszubilden
ist, sondern wird auch eine erheblich festere Kraftübertragungsverbindung
zwischen den verjüngten
Rippen und dem Revolver ausgebildet, was es möglich macht, höhere Arbeitslasten zu
gestatten, die an dem Revolver zur Einwirkung kommen, was seinerseits
gestattet, daß der
Mechanismus in kleinerer Form ohne Beeinträchtigung der Festigkeit hergestellt
werden kann.
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Unter
Berücksichtigung,
daß das
Moment von dem Revolver an die winkligen Ecken des keilförmigen Teils
der Ausgangswelle von den winkligen Ecken der Keilöffnung im
Revolver übertragen
wird, kann des weiteren die Festigkeit des Revolvers in dem Bereich
rund um die winkligen Ecken infolgedessen vergrößert werden, daß die Nockennachläufer von
den winkligen Ecken der Keilöffnung
um den größtmöglichen
Abstand getrennt sind, wodurch die Einwirkung höherer Momentlasten an einem
in seinen Abmessungen kleineren Revolver ermöglicht wird.
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Da
die Nockennachläufer-Lagerzapfen
als ein festes und einstückiges
Teil des Revolvers ausgebildet sein können, wird des weiteren die
Notwendigkeit zum Bohren von Löchern
am Revolverumfang zum Aufnehmen separater Lagerzapfen überwunden,
wodurch auch Punkte größerer Belastung
innerhalb des Revolvers rund um die Bohrungen ausgeschaltet werden.
Diese Konfiguration sorgt für
eine erheblich stärkere
Ausbildung des Revolvers und macht es möglich, daß sowohl die Keilöffnung als auch
der Keilteil der Ausgangswelle mit der Folge einer Vergrößerung der
Festigkeit der gesamten Keilverbindung vergrößert werden können.
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Darüber hinaus
kann die Breite der geometrisch gewölbten bzw. gekrümmten verjüngten Rippen am
Umfang des Rollenlaufwerknocken verbreitert werden, und werden die
benachbarten Kanäle
entsprechend enger ausgebildet, und zwar entlang einer besonderen
Länge der
verjüngten
Rippe, wo eine besondere Genauigkeit des Schaltvorgangs gewünscht wird.
Eine höhere
Vorlast wird auf den Nockennachläufer
zur Einwirkung gebracht, wenn er in den engeren Kanal eintritt,
wodurch die Schaltgenauigkeit der Ausgangswelle erhöht wird.
Im Gegensatz hierzu wird eine geringere Vorlast auf den Nockennachläufer zur
Einwirkung gebracht, wenn er sich in dem breiteren Kanal in der
Nähe des
Bereichs bewegt, wo die verjüngte
Rippe schmaler gestaltet ist, was einen Beitrag zur Verlängerung
der Lebensdauer des Mechanismus leistet. Da eine minimale Vorlast
entlang eines großen
Teils der Drehbahn des Rollenlaufwerknockens aufrechterhalten wird,
kann die Wärmeabgabe
gesteuert werden, und können
Energieverluste verringert werden.