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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft einen Revolverkopf mit automatischer Positionierung,
insbesondere für Drehmaschinen oder dergleichen, bei dem einige Werkzeugträger,
beispielsweise diejenigen für die Innenbearbeitung axial,angeordnet und in dem Revolvergehäuse
untergebracht sind, aus dem sie nur dann herausgeschoben werden, wenn sie in ihrer
vorgesehenen Bearbeitungsstellung sind.
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Es sind Revolverköpfe, insbesondere mit horizontaler Achse bekarrnt,
die mit Werkzeugträgern für die Innenbearbeitung ausgerüstet sind, welche axial
verschiebbar sind, um in die Arbeitsstellung gebracht zu werden, wo sie aus dem
Revolverkopf herausragen, und die in den Revolverkopf zurückgezogen werden korken,
wenn sie in Ruhestellung sind.
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Auf diese Weise behindern diejenigen Werkzeuge, die weit hervorragen,
nicht die Bearbeitung des Werkstückes durch kürzere Werkzeuge, beispielsweise für
die Bearbeitung der äußeren Teile, Stirnseiten oder dergleichen, welche Werkzeuge
ebenfalls vom Revolverkopf getragen werden. Bei derartigen Revolverköpfen mit einziehbaren
Werkzeugen besteht das Problem darin, den Werkzeugträger in seiner Arbeitsstellung
so nahe wie möglich an dem Punkt zu blockieren, wo das Werkzeug selbst arbeitet,
um die auskragende Länge, auf die die Schneidkräfte einwirken, zu verringern.
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Bisher angewandte Lösungen bestehen im Einsatz von Mitteln zur Blockierung
des Schaftes des Werkzeugträgers, beispielsweise durch spreizbare Lagerbuchsen oder
dergleichen, die in der Lagerbohrung in der Nähe des Austritts des Werkzeugträgers
aus dem Revolverkopf angeordnet sind und mit Drucköl versorgt werden. Zwar löst
diese Konstruktion das Problem, die auskragende Länge zu verringern, schafft aber
andere, schwerwiegende Nachteile, die den Einsatz dieser Eonstruktion praktisch
unmöglich machen. Diese Nachteile bestehen darin, daß die Blockierungsmittel ständig
der Einwirkung der Späne, der Schmier- und Kühlflüssigkeit und anderer Verschmutzungen
ausgesetzt sind, wenn der Werkzeugträger in seinen Sitz in der Ruhestellung zurückgezogen
ist; wenn der Werkzeugträger dann erneut ausgefahren wird, geraten diese Schmutzteile,
Späne und dergleichen, die sich an den Blockierungsmitteln abgesetzt haben, zwischen
die Teile, die dann rasch durch die ständigen Ein- und Ausschubbewegungen beschädigt
oder gar zerstört werden.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, sind am vorderen Ende der Werkzeugträger
Abstreifringe angebracht worden, die jedoch bei der Ausschubbewegung der Werkzeugträger
über die Blockierungsmittel hinauslaufen müssen, wobei sie in diese eingreifen oder
die Ränder der Stufen oder kragenförmigen Ansätze, die die Blockierungsmittel aufweisen
~nicht ausreichend genug reinigen können. Dadurch können nur die Beschädigungen
oder das Festfressen des Werkzeugträgers verzögert, nicht å jedoch verhindert werden.
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Wenn die spreizbaren Lagerbuchsen oder dergleichen am Werkzeugträger
selbst vorgesehen werden, könnte das Problem der Blockierung an den Oberflächen
gelöst werden, welche dann ohne Schwierigkeiten gereinigt werden, wenn der Werkzeugträger
ausgeschoben wird. Dabei ergeben sich jedoch andere, erhebliche Nachteile, von denen
der schwerstwiegende in der Notwendigkeit besteht, die Blockierungsmittel über eine
bewegliche Leitung mit Druckmittel zu versorgen, wobei diese Leitung den Bewegungen
des Werkzeugträgers folgen muß, und zwar sowohl bei der Drehung für die Positionierung
als auch und insbesondere bei der M~ialverschiebung, die erheblich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Revolverkopf zu schaffen,
bei dem der Werkzeugträger in seinem Sitz so nahe wie möglich am Ausgang blockiert
werden kann, ohne daß die feste Führung, in der der Werkzeugträger während seiner
Einschub- und Ausscliubbewegungen verschoben wird, Unterbrechungen, Vorsprünge oder
dergleichen aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Revolverkopf
durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Revolverkopf mit einziehbaren Werkzeugträgern gemäß der Erfindung
vermeidet die Nachteile der bisher bekannten Revolverköpfe. Die axial beweglichen
Werkzeugträger sind voneinander vollkommen unabhängig, da jeder einen eigenen, selbständigen
Hydraulikkreis hat, der vollkommen unabhängig einen Druck aufbauen und auf die am
Werkzeugträger verteilten Kolben einwirken kann, so daß der zylindrische Körper
des Werkzeugträgers auf der den Kolben gegenüberliegenden Seite gegen die Lagerhülse
gepreßt wird, wodurch die Blockierung herbeigeführt wird.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Druck und
damit die Blockierung während der gesamten Bearbeitu#gsdauer aufrechterhalten bleiben.
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Außerdem wird eine sichere und reproduzierbare Positionierung des
Werkzeugträgers im Revolverkopf erzielt, die die Bearbeitungsgenauigkeit an den
Werkstücken garantiert, wenn diese nacheinander mit immer wieder denselben Werkzeugen
bearbeitet werden.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert,
das in der Zeichnung dargestellt ist.
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Es zeigen: Figur 1 einen schematischen Längsschnitt eines Revolverkopfes
gemäß der Erfindung in der Ebene I-I der Fig. 7, wobei ein Werkzeugträger in der
zurückgezogenen Stellung gezeigt ist,
Figur 2 einen Schnitt in
vergrößertem Maßstab in der Ebene II-II der Figur 1, Figur 3 einen vergrößerten
Schnitt in der Ebene 111-111 der Figur 1, Figur 4 eine der Figur 1 entsprechende
Darstellung, jedoch mit einem ausgeschobenen Werkzeugträger, Figur 5 in vergrößertem
Maßstab einen Ausschnitt aus Figur 1 (Rechteck V-VI) zur Darstellung der Blockierungsmittel
bei eingezogenem Werkzeugträger, Figur 6 eine der Figur 5 entsprechende Darstellung
bei ausgefahrenem Werkzeugträger und Figur 7 eine Vorderansicht des Revolverkopfes
in Richtung des Pfeiles VII der Figur 1.
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Wie sich aus den Figuren 1 und 7 ergibt, hat der Revolverkopf mit
horizontaler Achse ein festes Gehäuse 1, an dem ein Elektromotor befestigt ist,
dessen Welle 2 eine Schnecke 3 antreibt, welche in die Verzahnung eines Schrägzahnrades
4 eingreift, welches einen Werkzeugträgerkopf in Drehung versetzen kann, um diesen
in bekannter Weise von einer in die andere Stellung zu bringen, abhängig von den
erforderlichen Bearbeitungsphasen am nicht dargestellten Werkstück.
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In dem Gehäuse 1 ist eine vordere Scheibe 6 drehbar gelagert, in der,
wie Fig. 7 zeigt, die einzelnen Werkzeugträger in alternierenden Stellungen angeordnet
sind.
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In Fig. 1 ist aus Gründen der Vereinfachung und des besseren Verständnisses
der Erfindung lediglich ein Werkzeugträger 7 dargestellt, der für die Innenbearbeitung
bestimmt ist. Wie Fig.7 zeigt, sind an der Scheibe 6 weitere Werkzeugträger entsprechend
den Anforderungen an die Werkzeugmaschine angeordnet; die folgende Beschreibung
des Werkzeugträgers 7 gilt daher auch für die anderen Werkzeugträger, die auf dem
Umfang der Scheibe 6 vorgesehen sind.
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Die Scheibe 6 ist im Gehäuse 1 drehbar gelagert und kann in den einzelnen
Arbeitsstellungen durch ein Paar Stirnverzahnungen 8, 9 blockiert werden, die in
zwei Zahnkränze 10 und 11 eingearbeitet sind; der Zahnkranz 10 ist dabei fest mit
der Scheibe 6 verbunden,
während der Zahnkranz 11 am Gehäuse 1
befestigt ist. Die Drehung der Scheibe 6 mit ihren Verkzeugträgern sowie die Positionierung
und Blockierung dieser Scheibe werden von dem Motor (Motorwelle 2) in bekannter
Weise und nach bestimmten Arbeitszyklen gesteuert, so daß diese hier nicht weiter
beschrieben werden.
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Der Werkzeugträger 7 ist in einer Lagerhülse 12 angeordnet, die mit
der Scheibe 6 verbunden ist und sich bis zum Boden des Gehäuses 1 erstreckt, wo
sie an einem Teller 13 befestigt ist, der über bekannte und nicht dargestellte Bewegungs-
und Positionierungsmittel mit dem Schrägzahnrad 4 verbunden ist.
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Koaxial zur Scheibe 6 ist eine feste Traghülse 14 angeordnet, die
am Gehäuse 1 befestigt ist und an ihrem vorderen Ende einen Elektromotor 15 trägt,
vorzugsweise mit zwei Geschwindigkeiten, welcher seinerseits in beiden Drehrichtungen
eine koaxiale Spindel 16 antreibt, der eine Spindelmutter 17 zugeordnet ist. Die
Spindelmutter 17 hat einen gabelförmigen Ansatz 18, der durch einen Längsschlitz
19 der Traghülse 14 hindurchgreift. Wenn die Spindel 16 in Drehung versetzt wird,
verschiebt sich die Spindelmutter 17, die sich nicht drehen kann, in axialer Richtung
nach vorne oder nach hinten, wobei der gabelförmige Ansatz 18 in einer Längsnut
12a der Lagerhülse 12 entlangläuft. Die in der Zeichnung dargestellte Spindel 16
mit der Spindelmutter 17 sind als tugelgetriebe ausgebildet, können jedoch auch
eine andere
Konstruktion aufweisen.
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In der Lagerhülse 12 ist der Werkzeugträger 7 verschiebbar. Im Werkzeugträger
7 ist ein Werkzeug 20 befestigt, beispielsweise über eine Kegelpassung 21.
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Das Werkzeug 20 kann für jeden beliebigen Zweck ausgebildet sein,
vorzugsweise dient es zur Innenbearbeitung wie beispielsweise zum Bohren, Reiben
oder dergleichen.
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An der Vorderseite trägt der Werkzeugträger 7 einen Abstreifring 22,
der bei der Vorwärtsbewegung des Werkzeugträgers 7 den vorderen Teil der Lagerhülse
12 reinigt. In die zylindrische Oberfläche des Werkzeugträgers 7, die in Berührung
mit der Lagerhülse 12 ist, sind ein oder mehrere radial verlaufende Zylinder 23,
24 eingearbeitet, in denen Kolben 25, 26 in Richtung einer Mantellinie oder, wie
Figur 2 zeigt, in radialer Richtung angeordnet sind, und zwar entsprechend den Erfordernissen
in einem oder in mehreren Paaren; das freie Ende der Kolben 25, 26 ist so geformt,
daß es in der Zylinderoberfläche des Werkzeugträgers 7 liegt und gegen die Innenfläche
der Lagerhülse 12 zur Anlage kommt (vergleiche auch Figuren 2, 5 und 6).
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Die Zylinder 23 und 24 sind durch ein inneres, geschlossenes System,
das aus Kanälen 27, 28 und 29 besteht, mit einer Ölpumpe 30 verbunden, deren Kolben
30a mit der Kolbenstange 31 aus dem rückwärtigen Boden des Werkzeugträgers 7 herausragt
(vergleiche Figuren 5 und 6). Der Kolbenstange 31 liegt ein Hebel
32
gegenüber, der an einem Ende 32a über einen Stift 33 in einer Gabel 34, die am Werkzeugträger
7 befestigt ist, schwenkbar gelagert ist. Das andere Ende 32b des Hebels 32 greift
in den gabelförmigen Ansatz 18 der Spindelmutter 17 ein. Der Hebel 32 ist an seinem
gelenkig gelagerten Ende 32a so ausgebildet, daß er frei in Richtung auf die Bodenseite
des Werkzeugträgers 7 (bis zu einem Grenzanschlag) schwenkbar ist, nicht jedoch
in entgegengesetzter Richtung, da er dort von einem Anschlag 32c oder dergleichen
gehalten wird. Zwischen den Hebel 32 und den Boden des Werkzeugträgers 7 ist eine
Feder 35 eingesetzt, deren Eigenschaften nachstehend noch erläutert werden.
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Der Hebel 32 ist in einer radialen Aussparung 13a untergebracht, die
in den mit der Lagerhülse 42 und damit auch mit der Scheibe 6 verbundenen Teller
eingearbeitet ist (vergleiche Fig. 3).
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Obwohl in Fig. 3 nur eine Aussparung 13a gezeigt ist, sind so viele
Aussparungen 13a vorgesehen, wie Werkzeugträger 7 in der Scheibe 6 des Revolverkopfes
vorgesehen sind.
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Die Gesamtheit aus den Zylindern 23, 24,den Kolben 25, 26, den Kanälen
27, 28 und 29 und der Pumpe 30 bildet einen geschlossenen, hydraulischen Kreis,
der für jeden Werkzeugträger getrennt vorgesehen ist und unabhängig von den anderen
funktioniert, ohne daß die Notwendigkeit äußerer Verbindungen oder Versorgungen
jedweder Art besteht.
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Der Elektromotor 15, der die Spindel 16 in den beiden Drehrichtungen
antreibt, ist mit einer Magnetbremse 36 ausgerüstet, die auf einen Flansch 36a oder
ein ähnliches, fest mit der Spindel 16 verbundenes Bauteil wirkt, die Magnetbremse
36 wird elektrisch abgeschaltet, wenn der Elektomotor 15 angelassen wird.
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In der Längsnut 12a der Lagerhülse 12 ist am Werkzeugträger 7 ein
Anschlag 37 mit einem solchen Abstand vom Boden des Werkzeugträgers 7 befestigt,
daß dadurch der axiale Verschiebeweg des Werkzeugträgers 7 definiert ist, der erforderlich
ist, um das Werkzeug 20 in die Arbeitsstellung zu bringen.
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Der Anschlag 37 hat außerdem die Funktion, Rotationsbewegungen des
Werkzeugträgers 7 um seine Achse zu verhindern, Längsverschiebungen jedoch zu gestatten.
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Bei der Beschreibung der Arbeitsweise des beschriebenen und dargestellten
Revolverkopfes wird von der Annahme ausgegangen, daß der Revolverkopf, wie er in
Fig. 1 dargestellt ist, durch die Mittel zur Positionierung und Blockierung, die
schematisch durch die Motorwelle 2, das Schneckengetriebe 3, 4 und die Zahnkränze
10,11 dargestellt sind, in die Stellung gebracht worden ist, in der das Werkzeug
20 zum Einsatz gebracht werden soll,und daß der Hebel 32 bereits mit seinem Ende
32a in dem gabelförmigen Ansatz der Spindelmutter 17 zum Eingriff gekommen ist.
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In dieser Stellung löst die Programmiereinrichtung für den Arbeitskreislauf
die Bremse 36 und setzt den Motor 15 in Betrieb, der die Spindel 16 im Uhrzeigersinn
in Drehung versetzt. Dadurch wird die Spindelmutter 17 gezwungen, sich in Richtung
O zu verschieben, wobei ihr gabelförmiger Ansatz 18 in dem Längsschlitz 19 entlangläuft.
Zu Beginn dieser Bewegung wird der Hebel 32 um den Stift 33 in Richtung auf den
Werkzeugträger geschwenkt, wodurch die Druckfeder 35, die sich am Boden des Werkzeugträgers
7 abstützt, gespannt wird. Wenn dann die Reibungskräfte überwunden sind, beginnt
der Werkzeugträger 7, sich zusammen mit der Spindelmutter 17 axial in Richtung des
Pfeiles O zu verschieben, so daß das Werkzeug 20 aus der Lagerhülse 12 herausgeschoben
wird. Die Druckfeder 35 muß so ausgelegt sein, daß der Hebel 32 während der Axialverschiebung
des Werkzeugträgers 7 auf diesen die Kraft von der Soindelmutter 17 überträgt, die
ausreicht, um die Axialverschiebung herbeizuführen, ohne daß dabei der Hebel 32
die Kolbenstange 31, die aus dem Boden des Werkzeugträgers 7 herausragt, berührt
Auf diese Weise werden der Werkzeugträger 7 und mit diesem das Werkzeug 20 in die
in den Figuren 4 und 5 dargestellte Arbeitsstellung gebracht. Die Kolben 25 und
26 befinden sich noch in der zurückgezogenen Stellung. In der beschriebenen Position
ist der Anschlag 37 am Ende der Längsnut 12a der Lagerhülse 12 angekommen, so daß
der Werkzeugträger 7 angehalten wird. Da jedoch vorgesehen ist, daß sich der Elektromotor
15 weiter dreht, setzt die Spindelmutter 17
ihre Verschiebebewegung
fort, wodurch sie den Hebel 32 weiter verschwenkt, bis dieser an der Kolbenstange
31 zur Anlage kommt und diese in die Pumpe 30 hineindrückt. Dadurch baut sich über
die Kanäle 29, 28 und 27 in dem geschlossenen Kreis ein Druck auf, der proportional
zu der von dem Hebel 32 auf die Pumpe 30 ausgeübten Kraft ist. Der Druck verschiebt
die Kolben 25 und 26 nach außen, wodurch die den Kolben gegenüberliegende Oberfläche
des Werkzeugträgers 7 fest gegen die Innenseite der Lagerhülse 12 gedrückt wird,
so daß der Werkzeugträger 7 in der Lagerhülse 12 blockiert wird. Dieser Blockierdruck
ist um so größer, je größer die von der Spindelmutter 17 auf den Hebel 32 - und
damit auf die Kolbenstange 31 der Pumpe 30 -ausgeübte Kraft ist, so daß die Blockierwirkung
entsprechend den Erfordernissen eingestellt werden kann, indem der Elektromotor
15 in der geeigneten Stellung angehalten oder so abgestuft wird, daß er ein gewünscht
es Grenzdrehmoment erzeugt.
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Wenn diese Blockierstellung erreicht ist, wird der Elektromotor 15
abgeschaltet, während die Elektromagnetbremse 36 eingeschaltet wird, so daß die
Spindelmutter 17 die erreichte Stellung beibehält und dadurch der in den Zylindern
23 und 24 aufgebaute Druck mit der entsprechenden, gewünschten Blockierung aufrechterhalten
wird.
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Am Ende der Ausschubbewegung aus der Lagerhülse 12 befindet sich der
Werkzeugträger 7 in der in den Figuren 4 und 6 gezeigten Stellung und wird in der
Lagerhülse
12 durch die von den Kolben 25 und 26 erzeugte Reaktionskraft,
die praktisch bis zur Mündung der Lagerhülse 12 reicht, blockiert, wodurch der auskragende
Teil der gesamten Einrichtung auf einen Minimalwert begrenzt wird.
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Wenn der Arbeitszyklus des Werkzeuges beendet ist, werden-die Magnetbremse
36 gelöst und der Elektromotor 15 in der entgegengesetzten Drehrichtung (Gegenuhrzeigersinn)
in Rotation versetzt, so daß die Spindelmutter 17 in Richtung des Pfeiles A verschoben
wird. Wie aus den Figuren 5 und 6 hervorgeht, verursacht diese Bewegung zu Beginn
eine Rückbewegung des Hebels 32 in seine Anfangsstellung, so daß dadurch auch die
Kolbenstange 51 der Pumpe 30 in ihre Ruhestellung zurückkehrt und der Druck in dem
Blockierkrris abfällt, so daß der Werkzeugträger 7 für die folgenden Bewegungen
entriegelt wird.
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In der Folge zieht die Spindelmutter 17 über den Hebel 32, der sich
nicht weiter zurückdrehen kann, den Werkzeugträger 7 und mit diesem das Werkzeug
20 bis in die anfänglich eingenommene Ruhestellung.
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Dann werden der Elektromotor 15 - durch einen Endschalter - abgeschaltet
und die Magnetbremse 36 erneut blockiert.
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Nun kann der gesamte Werkzeugträgerkopf des Revolverkopfes in die
Arbeitsstellung für ein anderes Werkzeug gedreht werden; dabei verläßt das Ende
32b
des Hebels 32 den gabelförmigen Ansatz 18 der Spindelmutter
17 und gibt diesen Sitz frei für den folgenden Werkzeugträger, der sich bereits
in der vollständig zurückgezogenen Ruhestellung befindet.
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Wie sich aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt, ist die zylindrische
Bohrungsfläche der Lagerhülse 12, in der der Werkzeugträger 7 verschiebbar gelagert
ist, vollkommen gleichmäßig und ohne Unterbrechungen oder Vorsprünge, an denen sich
Späne oder Schmutz festsetzen oder verklemmen können, so daß der Abstreifring 22
bei der Axialverschiebung des Werkzeugträgers die Bohrungsfläche der Lagerhülse
12 bis zu ihrer Y'#ündung, an der der Werkzeugträger 7 zur Blockierung ko#-ft, reinigt,
so daß Beschädigungen oder Festfressen der einander berührenden Flächen vermieden
werden.
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Gemäß der Erfindung wird die Positionierung in axialer und in Umfangsrichtung
des Werkzeugträgers, die bei jedem Ausschieben des Werkzeuges mit großer Genauigkeit
erfolgen muß, um eine absolute Reproduzierbarkeit der Bearbeitungen zu garantieren,
bezüglich der Lagerhülse 12 bestimmt durch den am Werkzeugträger 7 befestigten und
in der Längsnut 12a der Lagerhü'se 12 verschiebbaren Anschlag 37; es können jedoch
auch mehrere Vorsprünge oder Anschläge mit zugehörigen Längsnuten, die entlang der
zylindrischen Oberfläche des Werkzeugträgers verteilt sind, mit zwangsschlüssigen
Anschlägen vorgesehen sein, die dann ein mögliches Spiel ausgleichen können, das
sich zwischen den Teilen bildet
Die Feder 35, die von dem Hebel
32 betätigt wird, muß so dimensioniert sein, daß sie bei der Axial-Verschiebung
des Werkzeugträgers sowohl die Reibkräfte bei der Verschiebung des Werkzeugträgers
als auch dessen Trägheitskräfte aufnimmt, ohne daß dabei der Hebel 32 die Kolbenstange
31 berührt, bis der Werkzeugträger 7 in seiner Endsteliung angekommen ist; erst
jetzt darf der Hebel 32 in Berührung mit der Kolbenstange 31 kommen, um die Pumpe
30 zu betätigen.
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Neben der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform können zahlreiche
Varianten vorgesehen werden, die innerhalb des Erfindungsgedankens liegen. Diese
Änderungen können die Ausbildung des Revolverkopfes selbst, die Zahl der Werkzeugträger
und deren Stellungen, die Zahl und Stellungen der Blockierkolben, die Bauart von
Spindel und Spindelmutter oder die Ausbildung der Pumpe betreffen.
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