DE2952752B1 - Drehkopf,insbesondere Plandrehkopf - Google Patents

Description

©RIQINAL INSPECTEO

oder einem starr mit dieser verbundenen Teil abgestützten Zahnstange so zusammenwirkt, daß durch die Federanordnung auf den Schieber eine radial einwärts zur Drehachse hin gerichtete Kraft ausgeübt wird.

Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, auf den Schieber eine radial nach innen gerichtete, durch eine Federanordnung hervorgerufene Kraft auszuüben, die der Fliehkraft entgegenwirkt Durch die Rückstellkraft der Federanordnung wird die Wirkung der Riehkräfte auf die zur Verstellung dienenden Zahnstangen und Zahnleisten verringert und damit der Verschleiß vermindert Damit bleibt auch die Arbeitsgenauigkeit des Drehkopfes über lange Zeit erhalten. Es läßt sich hierbei nicht vermeiden, daß die zusätzlichen Zahnleisten und Zahnstangen einem gewissen Verschleiß unterworfen sind, jedoch spielt dies keine Rolle, da die Verstellgenauigkeit nur von der Genauigkeit der zur Verstellung dienenden Zahnstangen und Zahnleisten abhängt Da die Federanordnung und die ■ zusätzliche Zahnstange axial verschiebbar angeordnet sind, werden die radialen Bauabmessungen des Drehkopfes durch die zusätzlich notwendigen Teile nicht vergrößert. Insbesondere werden diese Teile durch die Fliehkraft auch nicht radial nach außen bewegt. Da die auf den Schieber wirkenden Fliehkräfte weitgehend ausgeglichen sind, sind zur Radialverstellung des Schiebers geringere Kräfte erforderlich und es können, da die zur Verstellung dienenden Zahnstangen und Zahnleisten weitgehend verschleißfrei arbeiten, größere Drehzahlen erreicht werden. Der erfindungsgemäße Drehkopf hat also neben einer Vergrößerung der Arbeitsgenauigkeit auch den Vorteil einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit

Es sei noch darauf hingewiesen, daß es bei Drehköpfen oder dgL bekannt ist, durch Federanordnungen bei Verstelleinrichtungen mit Zahnstangen und Ritzeln die Flankenanlage aufrecht zu erhalten (DE-PS 7 27 151 bzw. 4 89 042), jedoch dienen die Federanordnungen bei den bekannten Drehköpfen oder dgl. nicht dazu, die Wirkung von Fliehkräften zu verringern.

Da die Fliehkraft mit Verstellung des Schiebers radial nach außen zunimmt, ist es vorteilhaft, wenn die entgegenwirkende Rückstellkraft der Federanordnung ebenfalls bei Verstellung des Schiebers radial nach außen zunimmt. Um dies zu erreichen, gibt es zwei Lösungsmöglichkeiten.

Die erste besteht darin, daß die vorgespannte !Federanordnung an einem mit dem Tragkörper starr verbundenen Teil (Flanschplatte) abgestützt ist, damit die radial einwärts zur Drehachse hin gerichtete Kraft mit Verstellung des Schieben radial nach außen zunimmt. Bei dieser Anordnung bleibt die Rückstellkraft nicht konstant, sondern die Federanordnung wird bei Verschiebung des Schiebers nach außen durch entsprechende Verschiebung der Zahnstange zu dem mit der Stellstange starr verbundenen Teil hin zusammengedruckt Hierdurch wächst die Rückstellkraft der Federanordnung und damit die auf den Schieber wirkende, radial nach innen gerichtete Kraft.

Bei Verwendung von zwei Ritzeln zwischen Zahnleiste und der zusätzlichen Zahnstange gemäß Anspruch 2 besteht eine andere Lösungsmöglichkeit darin, daß der Durchmesser des zweiten Ritzels größer ist als der des ersten Ritzels, so daß die radial einwärts zur Drehachse hin gerichtete Kraft mit Verstellung des Schiebers radial nach außen zunimmt. Auch in diesem Fall wird die Federanordnung bei Verschiebung des Schiebers radial nach außen zusammengedrückt.

Gegebenenfalls lassen sich auch beide Lösungsmöglichkeiten kombinieren, um einen optimalen Ausgleich der Fliehkraft zu erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung ist in Folgendem anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Hälfte eines Kopierdrehkopfes,

F i g. 2 einen Teillängsschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1,

F i g. 3 einen Teilquerschnitt nach der Linie HI-III der Fig. 1,

Fig.4 einen Teillängsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.

In der Zeichnung ist mit 1 ein zylindrischer Tragkörper eines Kopierdrehkopfes bezeichnet, der aus mehreren Teilen bestehen kann. Der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber ist jedoch der Tragkörper in der Zeichnung einstückig dargestellt. An seiner Rückseite weist dieser Tragkörper 1 eine Flanschplatte la mit einer Zentrierausnehmung 2 auf, die auf die Spindel einer Dreh- oder Sondermaschine paßt Mittels der Flanschplatte ta kann der Tragkörper 1 an der Spindel befestigt werden.

An der Vorderseite des Tragkörpers 1 sind zwei um 180° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete Führungen 3 vorgesehen, von denen in der Zeichnung nur eine dargestellt ist Die Führungen verlaufen radial und sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel unter einem Winkel α von 60° gegenüber der Drehachse A-A des Tragkörpers 1, die mit der Spindelachse zusammenfällt, geneigt In jeder der Führungen 3 ist ein in Richtung Vverstellbarer Schieber 4 angeordnet der ein Werkzeug 5 mit einer auswechselbaren Schneidplatte 6 trägt.

In dem Tragkörper 1 ist eine zu diesem koaxial und konzentrisch angeordnete Stellstange 7 in Achsrichtung B verschiebbar angeordnet. Diese Stellstange trägt an ihrem vorderen Ende einen Flansch 7a. Mit dem Flansch 7a ist für jeden der Schieber 4 eine Zahnstange 8 fest verbunden, die in einer Führungsbüchse 9 axial verschiebbar ist. Die Zahnstange 8 weist beidseitig je eine Schrägverzahnung 8a auf, deren Zähne an beiden Seiten unter dem gleichen Winkel β von 60° gegenüber der Achse A-A geneigt sind. An dem Schieber 4 sind zwei Zahnleisten 10 vorgesehen, deren Schrägverzahnungen 10a in die Schrägverzahnungen 8a eingreifen und wie diese unter dem Winkel β gegenüber der Drehachse A-A geneigt sind. Bei Verschiebung der Stellstange 7 in Achsrichtung B wird mittels der Zahnstange 8 und der Zahnleisten 10 der Schieber 4 während des Umlaufs des Tragkörpers in Richtung V um den gleichen Betrag verstellt Wenn sich die Stellstange 7 gegenüber dem Tragkörper 1 nach hinten, d. h. gemäß Zeichnung F i g. 1 nach rechts bewegt, wird der Schieber 4 radial nach außen verstellt und umgekehrt. Je größer der radiale Abstand des Schwerpunktes des Schiebers 4 von der Drehachse A-A ist, umso größer sind auch die auf den Schieber wirkenden Fliehkräfte.

Zur Kompensierung dieser Fliehkräfte und zur Verringerung des Verschleißes der Zahnstange 8 und der Zahnleisten 10 ist an dem Schieber 4 eine zusätzliche, in dessen Verschieberichtung Vverlaufende Zahnleiste 11 angeordnet. Diese zusätzliche Zahnleiste ist zweckmäßig an der dem Werkzeug 5,6 abgekehrten

Rückseite 4a des Schiebers 4 angeordnet. Sie kämmt mit einem Ritzel 12, welches um eine senkrecht zur Verschieberichtung V und parallel zu der Rückseite 4a verlaufende Achse 13 drehbar ist Die Achse 13 ist in einer Haltebüchse 14 angeordnet, die im Tragkörper 1 starr gelagert ist Die Verzahnung 12a des Ritzels 12 kämmt weiterhin mit der Verzahnung 15a einer zusätzlichen Zahnstange 15, die in der Haltebüchse 14 axial, d. h. parallel zur Drehachse A-A des Tragkörpers 1 verschiebbar ist Diese zusätzliche Zahnstange 15 stützt sich über eine aus mehreren Tellerfedern 16a bestehende Federanordnung 16 an einer in dem Flansch Ta axial verschraubbaren Stellschraube 17 ab. Mittels der Stellschraube 17 kann die Vorspannung der Federanordnung 16 eingestellt werden.

Diese Federanordnung übt nun auf die Zahnstange 15 eine axial nach vorn, d. h. gemäß F i g. 1 in Richtung D nach links gerichtete Kraft aus und versucht das Ritzel in Richtung C im Uhrzeigersinn zu drehen. Da jedoch das Ritzel 12 auch mit der zusätzlichen Zahnleiste U kämmt, wird auf den Schieber 4 eine zur Drehachse A-A hin radial einwärts gerichtete Kraft P ausgeübt. In F i g. 1 ist der Schieber in seiner radial äußersten Stellung dargestellt Bei Verschiebung der Stellstange 7 nach vorn, d h. gemäß F i g. 1 nach links, wird der Schieber 4 mittels der Zahnstange 8 und der Zahnleisten 10 radial einwärts, d. h. gemäß F i g. 1 nach oben bewegt. Hierbei kann sich nun das Ritzel 12 in Pfeilrichtung C drehen, wodurch sich die zusätzliche Zahnstange 15 in Richtung D nach vorne bewegt. Da sich gleichzeitig auch der Flansch 7a um den gleichen Weg nach vorn bewegt bleibt die Vorspannung der Federanordnung 16 konstant Durch die Federanordnung 16, die zusätzliche Zahnstange 15, das Ritzel 12 und die Zahnleiste 11 wird also auf den Schieber eine über den Verstellweg desselben konstante, radial nach innen gerichtete Kraft Pausgeübt die der Fliehkraft entgegenwirkt. Damit bei der Zahnstange 8 und den Zahnleisten 10 immer die gleichen Flanken aneinander liegen und damit ein Spiel zwischen den Flanken vermieden wird, ist es vorteilhaft, wenn man die Vorspannkraft der Federanordnung 16 so auslegt daß auch bei am weitesten nach innen gefahrenen Schieber 4 noch eine Rest-Fliehkraft überwiegt welche sich dann zwar nach außen ständig vergrößert, aber dadurch nicht ihren Richtungssinn ändert und eventuelle Markierungen am Drehbild verursacht Bei dieser Anordnung werden die Fliehkräfte zwar nicht vollständig ausgeglichen aber zumindest verringert Der Verschleiß an den Zahnleisten 10 und der Zahnstange 8 ist damit wesentlich verringert und die Verstellgenauigkeit bleibt über eine längere Betriebszeit erhalten. Die Verzahnungen der zusätzlichen Zahnleiste 11, des Ritzels 12 und der zusätzlichen Zahnstange 15 sind zwar einem Verschleiß unterworfen, jedoch spielt dieser Verschleiß für die Verstellgenauigkeit des Werkzeuges keine Rolle.

Die Erfindung soll nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt sein. Während bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der zusätzlichen Zahnleiste 11 und der zusätzlichen Zahnstange 15 ein Übersetzungsverhältnis von 1 :1 vorhanden ist, könnte man dieses Übersetzungsverhältnis auch variieren, indem man mit dem Ritzel 12 ein zweites auf der gleichen Achse angeordnetes Ritzel mit einem größeren Durchmesser verbindet wobei dann das eine Ritzel mit der Zahnleiste und das größere Ritzel mit der Zahnstange kämmt. Durch das unterschiedliche Übersetzungsverhältnis kann man die gesamte Anordnung der Federkennlinie der Federanordnung 16 noch besser anpassen und damit die Fliehkräfte noch genauer kompensieren. Wird bei dieser Anordnung der Schieber 4 durch die Zahnstange 8 und die Zahnleiste 10 nach

■> außen bewegt, so verstellt sich der Flansch 7a in dem gleichen Maß gemäß F i g. 1 nach rechts. Da jedoch zwischen dem ersten und dem zweiten Ritzel ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis vorhanden ist, wird durch das größere zweite Ritzel die Zahnstange

ι υ 15 um einen größeren Betrag nach rechts bewegt als der Flansch 7a. Hierdurch wird die Vorspannung der Federanordnung 16 vergrößert und wirkt dann auch den größeren Fliehkräften bei nach außen verstelltem Schieber 4 entgegen. Damit ist es möglich, die

;5 Fliehkräfte fast vollständig zu kompensieren und von den Zahnleisten 10 und der Zahnstange 8 fernzuhalten. Ein Verschleiß an diesen Stellen wird damit weitgehend vermieden und die Verstellgenauigkeit bleibt über eine noch längere Betriebszeit erhalten.

Während sich die Federanordnung bei dem in F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel über den Flansch 7a an der Stellstange 7 abstützt kann die Abstützung gegebenenfalls auch, wie es in Fig.4 dargestellt ist, an der Flanschplatte l'a des Tragkörpers erfolgen. Hierbei ist dann zum Durchtritt der zusätzlichen Zahnstange 15 und der Federanordnung 16 in dem Flansch Ta eine Durchgangsbohrung 18 mit einem entsprechend großen Durchmesser vorgesehen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Kräfte der Federanordnung 16 und der Fliehkraft von der Stellstange 7 ferngehalten werden und also auch nicht von der Zugstangen-Betätigungseinrichtung aufgebracht werden müssen. Außerdem wird bei einer Verstellung des Schiebers 4 nach außen die Zahnstange 15 nach rechts bewegt und damit die Federanordnung 16 zusammengedrückt. Hiermit wächst deren Rückstellkraft und auch die auf den Schieber 4 wirkende, radial nach innen gerichtete Kraft Einer wachsenden Fliehkraft wirkt auch eine zunehmende Rückstellkraft entgegen und kompensiert die Fliehkraft weitgehend.

Es wäre auch denkbar, anstelle der Kraftübertragung mittels eines Ritzels eine direkte Kraftübertragung von der unter Wirkung der Federanordnung stehenden zusätzlichen Zahnstange auf eine oder zwei an dem Schieber angeordnete Zahnleisten vorzunehmen. Zu diesem Zweck müßte die zusätzliche Zahnstange ebenfalls schräg verzahnt sein, ähnlich wie die Zahnstange 8. Die mit dieser Zahnstange kämmenden Zahnleisten wurden dann Verlängerungen aufweisen, in

so welche die schrägverzahnte zusätzliche Zahnstange eingreift. Ähnlich, wie die Zahnstange 8 würde dann auch die zusätzliche Zahnstange mit Schrägverzahnungen an beiden Seiten versehen sein. Bei dieser beschriebenen Ausführung könnte das Ritzel entfallen.

Die Zahnstange 8 und die zusätzliche Zahnstange müßten allerdings in einem solchen Abstand zueinander angeordnet sein, daß letztere niemals in denjenigen Bereich der Zahnleisten eingreift, in welchen die Zahnstange 8 eingreift

In der Zeichnung wurde die Erfindung anhand eines Kopierdrehkopfes mit zwei gegenläufig bewegbaren Schiebern erläutert, deren Führungen unter einem Winkel von 60° gegenüber der Drehachse A-A geneigt sind. Die Erfindung läßt sich jedoch mit den gleichen Vorteilen auch bei sogenannten Plandrehköpfen anwenden, bei denen die Schieberführung in einer senkrecht zu der Drehachse verlaufenden Ebene angeordnet sind Man kann die Erfindung ebenso bei Drehköpfen

anwenden, bei denen nur ein Schieber vorgesehen ist. In jedem Fall kann durch die weitgehende Kompensierung der Fliehkräfte auch die Drehzahl des Drehkopfes wesentlich erhöht werden. Bisher wurden mit dem erfindungsgemäßen Drehkopf 2000 U/min, erreicht, ohne daß an den zur Verstellung dienenden Zahnstangen und Zahnleisten ein nennenswerter Verschleiß auftrat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Drehkopf, insbesondere Plandrehkopf, bestehend im wesentlichen aus einem an der Spindel einer Werkzeugmaschine zu befestigenden Tragkörper mit mindestens einer radial verlaufenden Führung für einen ein Werkzeug tragenden, radial verstellbaren Schieber, einer koaxial zum Tragkörper verschiebbaren Stellstange, die auf mindestens eine im Tragkörper axial verschiebbare, schrägverzahnte Zahnstange einwirkt, einer am Schieber angeordneten, in dessen Verschieberichtung verlaufende Zahnleiste, deren Schrägverzahnungen mit denen der Zahnstange kämmen und unter dem gleichen Winkel wie diese gegenüber der Drehachse des Tragkörpers geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schieber (4) eine zusätzliche, in dessen Verschieberichtung (V) verlaufende Zahnleiste (11) angeordnet ist, die mit einer zusätzlichen im Tragkörper (1) axial verschiebbaren und unter Zwischenschaltung einer vorgespannten Federanordnung (16) am Tragkörper (1) bzw. der Stellstange (7) oder einem starr mit dieser verbundenen Teil (7a) abgestützten Zahnstange (15) so zusammenwirkt, daß durch die Federanordnung (16) auf den Schieber (4) eine radial einwärts zur Drehachse (A-A) hin gerichtete Kraft (P) ausgeübt wird.

2. Drehkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Zahnleiste (11) an der dem Werkzeug (5,6) abgekehrten Rückseite (4a) des Schiebers angeordnet ist und mit einem Ritzel (12) kämmt, welches um eine senkrecht zur Verschieberichtung (V) und parallel zu der Rückseite (Aa) verlaufende Achse (13) drehbar ist, wobei das Ritzel (12) direkt oder über ein mit dem Ritzel drehfest verbundenes zweites Ritzel in die zusätzliche Zahnstange (15) eingreift.

3. Drehkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannte Federanordnung (16) an einem mit dem Tragkörper (1) starr verbundenen Teil (Flanschplatte) (\a) abgestützt ist, damit die radial einwärts zur Drehachse (A-A) hin gerichtete Kraft (P) mit Verstellung des Schiebers (4) radial nach außen zunimmt (F i g. 4).

4. Drehkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zweiten Ritzels größer ist als der des ersten Ritzels (12), so daß die radial einwärts zur Drehachse (A-A) hin gerichtete Kraft (P) mit Verstellung des Schiebers (4) radial nach außen zunimmt.

5. Drehkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Federanordnung (16) durch eine axial verschraubbare Stellschraube (17), an welcher sich die Federanordnung (16) abstützt, einstellbar ist.

6. Drehkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (16) aus mehreren Tellerfedern (16a^besteht.

7. Drehkopf nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Zahnstange ebenfalls schräg verzahnt ist und mit einer die zusätzliche Zahnleiste bildenden Verlängerung der schrägverzahnten Zahnleiste (8) kämmt.

Die Erfindung betrifft einen Drehkopf insbesondere Plandrehkopf, bestehend im wesentlichen aus einem an der Spindel einer Werkzeugmaschine zu befestigenden Tragkörper mit mindestens einer radial verlaufenden Führung für einen ein Werkzeug tragenden, radial verstellbaren Schieber, einer koaxial zum Tragkörper verschiebbaren Stellstange, die auf mindestens eine im Tragkörper axial verschiebbare, schrägverzahnte Zahnstange einwirkt, einer am Schieber angeordneten, in dessen Verschieberichtung verlaufende Zahnleiste, deren Schrägverzahnungen mit denen der Zahnstange kämmen und unter dem gleichen Winkel wie diese gegenüber der Drehachse des Tragkörpers geneigt sind

Bei derartigen bekannten Drehköpfen sind ein oder

is meistens auch zwei um 180° in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete und gegenläufig verstellbare Schieber vorgesehen, die je ein Werkzeug tragen. Sind die Führungen der Schieber in senkrecht zu der Drehachse des Tragkörpers verlaufenden Ebenen angeordnet, so eignen sich derartige Drehköpfe hauptsächlich zur Herstellung von ebenen Strinflächen an Werkstücken. Diese Drehköpfe werden dann auch als Plandrehköpfe bezeichnet. Es gibt jedoch auch Drehköpfe, bei denen die radial verlaufenden Führungen gegenüber der Drehachse des Tragkörpers beispielsweise unter einem Winkel von 60° geneigt sind Derartige Drehköpfe werden häufig für Kopierzwecke verwendet.

Die radiale Verstellung der Schieber erfolgt während

des Umlaufes des Drehkopfes mittels der koaxial im Tragkörper angeordneten Stellstange, die auf die erwähnten schrägverzahnten Zahnstangen einwirkt Es hat sich nun gezeigt, daß bei den bisher Üblichen Drehzahlen von 1200 U/min, ein erheblicher Verschleiß an den Zahnstangen und den mit diesen Zahnstangen zusammenwirkenden Zahnleisten der Schieber auftritt Dies ist darauf zurückzuführen, daß auf die Schieber nicht nur die Bearbeitungskräfte, sondern auch erhebliche Fliehkräfte einwirken, die umso größer sind je

■»ο weiter die Schieber nach außen verstellt werden. Die die radial nach außen gerichteten Kräfte aufnehmenden Zahnflanken unterliegen einem sehr starken Verschleiß, was zu einer erheblichen Minderung der Verstellgenauigkeit der Schieber und damit der Arbeitsgenauigkeit des Drehkopfes führt. Durch die Abnutzung der Zahnflanken entsteht nämlich zwischen der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Zahnstange und somit auch zwischen der radial nach innen oder nach außen gerichteten Bewegung des Schiebers ein Spiel. Dieses Spiel führt zu Ungenauigkeiten in der Radialverstellung der Schieber, was insbesondere beim Kopierdrehen von Nachteil ist, da dort die Bewegungsrichtung der Schieber während des Kopierens ein oder mehrmals umgekehrt wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Drehkopf, insbesondere Plandrehkopf der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem ohne Beeinträchtigung des radialen Verstellweges des Schiebers und bei gedrängter, einfacher Bauweise ein Verschleiß der zur Verstellung der Schieber dienenden Zahnstangen und Zahnleisten verringert, bzw. weitgehend vermieden wird.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß an dem Schieber eine zusätzliche, in dessen Verschieberichtung verlaufende Zahnleiste angeordnet ist, die mit einer zusätzlichen, im Tragkörper axial verschiebbaren und unter Zwischenschaltung einer vorgespannten Federanordnung am Tragkörper bzw. der Stellstange