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Spielfreie Indexierungs- und
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Verriegelung sv.orrichtung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Verriegelung oder Indexierung eines schwenkbar oder linear geführten Bauteils
oder einer Baugruppe, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, bestehend aus einer mit
dem geführten Bauteil mitbewegten Verzahnung sowie aus einem von außen in die Verzahnung
eingreifenden, insbesondere hydraulisch angetriebenen Klemmglied, dessen Vorderseite
eine den Zahnflanken angepaßte Oberfläche aufweist.
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Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in Verbindung mit einem
in der DE-OS 29 o2 421 gezeigten, zentrisch spannenden Schwenkfutter bekannt, bei
dem auf dem verlängerten Lagerzapfen einer der schwenkbaren Grundbacken ein Zahnrad
oder ein Zahnsegment befestigt ist, das zur Drehung der Grundbacke mit dem seitlichen
Zahnstangenprofil eines hydraulisch hin- und herbewegbaren Kolbens in Eingriff steht.
Trotz der besonderen Endlagenverriegelung des mit der Linearverzahnung versehenen
Antriebskolbens läßt sich dabei das Spiel im gegenseitigen Zahneingriff nicht ausreichend
beseitigen, und zwar einfach deshalb nicht, weil auf das für die Kolbenbewegung
notwendige Spiel bezüglich des Führungszylinders nicht verzichtet werden kann. Als
Abhilfe wird
bei der bekannten Lösung ein von außen in die Verzahnung
vorschiebbares, hydraulisch angetriebenes Klemmglied benutzt, das in den Abstand
zwischen zwei Zähnen des auf dem Bolzen der Grundbacke befestigten Zahnrades eindringt,
um: in der jeweiligen Schwenkendstellung der Grundbacke die Verriegelung zu besorgen.
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Zu diesem Zweck besitzt das bekannte Klemmglied an seinem vorderen
Ende zwei voneinander abgewandte Klemmflächen, die in den Abstand zweier benachbarter
Zähne eingnifen und sich dort an die gegenüberliegenden Zahnflanken anlegen.
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Obwohl hierdurch die Klemmung zwar verbessert wird, ist sie dennoch
nicht spielfrei, weil wiederum die Führung für das zwischen seiner Eingriffsstellung
und Ruhestellung hin- und herbewegbare Klemmglied zwangsläufig nicht ohne Spiel
sein kann. Dies Führungsspiel steht unmittelbar zu einer begrenzten Drehung einer
als "geklemmt" anzusehenden Grundbacke zur Verfügung, woraus sich im Betrieb Ungenauigkeiten
an auf dem Schwenkfutter bzw. auf einem Drehtisch od.dgl.
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zu bearbeitenden Werkstücken ergeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verriegelung, insbesondere
für Schwenkbacken in Schwenkfuttern, für Drehtische in Drehmaschinen oder auch für
linear verschiebbare Einrichtungen zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau
und eine automatisch einsetzende, spielbeseitigende Funktion auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Verriegelungsvorrichtung
der eingangs bezeichneten Art gelöst durch folgende Merkmale:
A)
das Klemmglied ist in einer ortsfesten, zur Verzahnung senkrech:en Bohrung geführt;
B) ein von der Stirnfläche des Klemmglieds ausgehender Längssch itz unterteilt das
vordere Ende des Klemmgliedes in zwei Schenkel; C) der Läng@ schlitz ist durch eine
Querbohrung im Klemmglied begrenzt D) die Schekel des Klemmgliedes sind an den einander
gegenüberlieginden Seiten dem Flankenprofil der Verzahnung angepaßt, um dazwischen
einen vollständigen Zahn aufzunehmen; F) in gekleiimtem Zustand sind die an den
entgegengesetzten Zahnflanken anliegenden Schenkel gespreizt, um damit selbsttä-ig
den Durchmesser des Klemmglieds zu vergrößern und dessin Spiel innerhalb der Führungsbohrung
zu beseitigen Bei diesem Vorschlag wird die mt dem geführten Bauteil fest verbundene
Verzahnung zur Vergrößerung der Klemmflächen zweckmäßigerweise mit einem großen
Modul ausgeführt. Aufgrund der s:#ch zum Zahnkopf hin verjüngenden Zahnform bei
einem Tape::- oder Evolventenprofil der Verzahnung und den entsprechen<t zueinander
keilförmig oder etwa keilförmig geneigten Innenflanken der Schenkel des Klemmteils
läßt sich das Voi-schieben des Klemmteils nicht nur zur Verriegelung an sich, soltdern
vorteilhafterweise auch zur vorhergehenden Indexierung des zu verriegelnden Bauteils
benutzen, wobei der Klemmteil über die eine oder andere Innenflanke seiner Schenkeln
den Bauteil zunächst in die Indexstellung zieht und danach verriegelt.
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Wenn der Klemmteil über einen Zahn geschoben wird, weitet sich das
ähnlich einer Wäscheklammer geformte gabelförmige Ende auf und beseitigt das in
der zylindrischen Führungsbohrung vorhandene Spiel, das zuvor für die Verschiebung
des Klemmteils notwendig war. Je stärker der Klemmteil auf den jeweiligen Zahn aufgeschoben
wird, desto größer ist der Spreizvorgang und damit die Anlage und Haltekraft des
Klemmteils innerhalb seiner Führungsbohrung. Um günstigste Klemmkräfte mit hoher
Verriegelungskraft zu erreichen, schlägt die Erfindung steile Flanken und dementsprechend
lange Klemmhübe vor.
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Die sich am Ende des Längsschlitzes quer durch den Klemmteil erstreckende,
erweiterte Bohrung ist insofern vorteilhaft, als die damit erzielte Querschnittsverringerung
den bis dahin reichenden Schenkeln des Klemmteils eine besser bestimmte und nicht
nur auf die vorderen Bereiche der Schenkel beschränkte Spreizbewegung ermöglicht,
so daß die das Führungsspiel beseitigende Anlage des aufgespreizten Klemmteils in
der Führungsbohrung auf eine größere Bohrungslänge ausgedehnt wird und somit die
spezifische Flächenbelastung verringert wird. Obwohl zweckmäßig, ist es jedoch nicht
unbedingt notwendig, daß die Symmetrie-Ebene von Längsschlitz und Querbohrung unbedingt
durch die Zylinderachse des Klemmteils verläuft.
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Anstelle einer Verzahnung kann mit dem geführten Bauteil auch ein
regelmäßiges Vieleck, insbesondere ein Vierkant, verbunden sein, während die einander^
gegenüberliegenden Flanken der Schenkel des Klemmgliedes in einem Winkel von etwa
900 zueinander stehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Vierkantprofil
konkav gestaltete
Seitenflächen auf, denen ein entsprechend konvexer
Verlauf der einander gegenüberliegenden Innenflanken der Schenkel des Klemmgliedes
angepaßt ist. Diese Formgebung kommt der erwünschten flachen Steigung entgegen,
mit der sich die günstigsten Verriegelungsergebnisse erzielen lassen.
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Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung kann dem Vierkant
ein zusätzlcher Zylinder als Schwenkantrieb zugeordnet sein, der bei jedem Hub eine
Kante des Vierkants und damit den geführten Bauteil um nahezu 900 weiterbewegt,
während das zeitlich versetzt und entgegen dem Zylinder betätigte Klemmglied vor
der Klemmung des Vierkants als Antrieb für dessen Schwenkbewegung bis zur Vervollständigung
eines 90° -Schwenkwinkels dient.
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Ausführungsbeispiele mit weiteren Vorteilen und Merkmalen der Erfindung
sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die Anwendung
einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für den Schwenkan#triebs eines
im Schnitt gezeigten Schwenkfutters und Fig. 2 ebenfalls in schematischer Schnittdarstellung
ein Schwenkantrieb in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung
bei einer anderen Ausführungsform eines Schwenkfutters.
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Entsprechend Fig. 1 ist ein im Futterkörper lo eines Schwenkfutters
gelagerter Bolzen 12 einer nicht-gezeigten Schwenkbacke
mit e
nem Zahnrad 14 fest verbunden, über das die Drehung der Schwenkbacke erfolgt. Das
Zahnrad ist in einer zylindrisch n Ausnehmung 16 im Futterkörp-er aufgenommen, die
durch einen Zylinder 18 für einen Antriebskolben 20 seitlich an<reschnitten ist.
Der Antriebskolben 20 ist seitlich mit eiler Verzahnung 22 versehen, die mit dem
Zahnrad 14 ständig in eingriff steht. Der maximale Hub des Arbeitskolbens 20 n den
Zylinderraum F1 hinein entspricht einer Drehung des Zahnrades 14 und der Grundbacke
12 von 18o0, wobei an dez Hubenden aufgrund der in den Zylinderraum hineinragenden
or sfesten Ansätze 19, die schließlich auch in die Stirnöffnun en 21 des Zylinders
eintauchen, zuvor eine Endlagendäm fung stattfindet.
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Auf die Mit elachse 24 der Verzahnung 14 ist eine Bohrung 26 ausgerichteT,
die von der zylindrischen Wand der Ausnehmung 16 ausgeht und ein verschiebbares
zylindrisches Klemmglied 28 aufnimmt. D s Klemmglied 28 ist rückwärtig zu einem
Kolben 30 erweiter und zu einem Führungsabschnitt 32 verlängert.
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Der Kolben o ist in einem Zylinder 34 und der Führungsabschnitt 32
n einer erweiterten Bohrung 36 geführt. Die hydraulisch n Steuerleitungen zur wechselseitigen
Beaufschlagung der Zylinde. räume F2 und F3 sind nicht eingezeichnet. Das Klemmglied
: 8 ist in seiner bestimmten Drehlage dadurch festgelegt, daß ein in den Kolben
30 eingeschraubter, zur Achse paral el verlaufender Paßstift 38 in einer Bohrung
40 im Futterköaper 1o geführt ist.
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Das vordere Ende des Klemmkörpers 28 ist bei der hier gezeigten Draufsicht
gabelförmig ausgeführt, wobei diese Form durch einen Längsschlitz 42 entsteht, der
sich bis in eine erweiterte Querbohrung 44 durch den Klemmkörper erstreckt.
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Die Enden der somit entstehenden beiden Gabelschenkel sind an den
einander gegenüberliegenden Flächen dem Zahnflankenprofil der Verzahnung 14 angepaßt,
d.h. insoweit ist der Längsschlitz 42 allmählich nach vorn hin aufgeweitet. Zum
Zweck der erwünschten hohen Verriegelungskraft werden vorzugsweise großflächige
Zahnflanken und entsprechende Anlageflächen am Klemmteil vorgesehen. Die innere
Stabilität der Gabelschenkel des Klemmteils wird durch einen großen Durchmesser
des Klemmteils begünstigt, was zweckmäßig dazu führt, daß die Gabelschenkel an ihren
vorderen äußeren Enden ebenfalls abgeschrägt sind, um ohne weiteres in die Verzahnung
des Zahnrades 14 eindringen und ggfs. eine Indexierung vornehmen zu können. Die
abgeschrägten Vorderflächen 46 sind auch deshalb zweckmäßlg, weil bei einer sonst
im gewissen Umfang verbleibenden Aufweitung der Gabelschenkel die Rückzugsbewegung
des Klemmteils erschwert wäre.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform findet folglich die Aufweitung
zum Zweck der Spielbeseitigung lediglich innerhalb der zylindrischen Bohrung 26
statt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht die mit einer Grundbacke
eines Schwenkfutters verbundene Verzahnung aus einem Vierkant 50, der auf dem z.B.
mit Hilfe von Nasenkeilstangen verschiebbaren Backenbolzen 52 drehbar gelagert ist.
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Der Vierkant besitzt konkave Seitenwände 54, so daß auch hier vier
zugespitzte Zähne 56 entstehen. Den konkaven Flanken der Zähne 56 sind konvexe Innenflanken
der beiden Schenkel 58 eines Klemmgliedes 60 zugeordnet, das dem Klemmglied 28 in
Fig. 1 prinzipiell ähnlich ist. Das über einen rückwärtigen Kolben und Zylinder
hydraulisch betätigte Klemmglied 60 ist durch eine in eine Längsnut 62 eingreifende
Schraube 64 gegen Verdrehung gesichert.
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Während der in Fig. 1 dargestellte Schwenkantrieb für eine Schwenkbewegung
von 1800 hin und zurück ausgelegt ist, ist entsprechend Fig. 2 eine fortgesetzte
Schwenkbewegung in einer Drehrichtung möglich. Zu diesem Zweck ist dem Vierkant
als Schwenkantrieb ein weiterer hydraulisch betätigter Kolbenstößel 68 zugeordnet,
der von einem rückwärtigen Kolben in einem Zylinder aus betätigt wird und mit seinem
vorderen Stößel jeweils einen Zahn 56 des Vierkants mitnimmt, um diesen um nahezu
900 weiterzubewegen. Während dieser Hubbewegung ist der Vierkant So selbstverständlich
entriegelt bzw. ist das Klemmglied 60 zurückgezogen. Da eine vollständige 9o0-Bewegung
mit Hilfe des Kolbenstößels 68 nicht möglich ist, wird das Klemmglied 60 zur vollständigen
Indexierung ausgenutzt, indem beim Vorschieben des Klemmgliedes sich dessen vordere
Klemmzange über einen entsprechenden Zahn 56 legt und dessen restliche Bewegung
bis zur Vervollständigung der 9o°-Schwenkung vollzieht.
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Ungeachtet der beschriebenen Ausführungsformen läßt sich die Erfindung
vielseitig anwenden, z.B. auch bei der Indexierung und Klemmung von Drehtischen
in Drehmaschinen oder aber auch bei beliebigen linear verschiebbaren Einrichtungen.