DE3409349A1

DE3409349A1 - Indexiersystem zum intermittierenden weiterschalten eines drehangetriebenen bauteils

Info

Publication number: DE3409349A1
Application number: DE19843409349
Authority: DE
Inventors: Hiroo Miyazaki; Tsutomu Fuchu Tokio/Tokyo Ogawa; Teruo Ueda Nagano Shirai
Original assignee: MIYANO TEKKOSHO KK
Current assignee: MIYANO TEKKOSHO KK
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1984-03-14
Publication date: 1984-09-20
Also published as: US4563910A; GB2138330B; JPS6227944B2; GB2138330A; GB8405697D0; JPS59169752A

Description

Indexiersystem zum intermittierenden Weiterschalten eines drehangetriebenen Bauteils

Die Erfindung betrifft ein Indexiersystem für Maschinen wie Drehbänke und andere Werkzeugmaschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Indexiersystem verhältnismäßig einfachen Aufbaus,, das eine angetriebene Baugruppe, welche mit einer zuverlässigen, insbesondere formschlüssigen mechanischen Verriegelung indexiert worden ist, gegen hohe Belastung halten kann, so daß die Indexier-Position nicht unabsichtlich verändert wird, wobei das Indexiersystem mit der sich im Betrieb mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Baugruppe zuverlässig insbesondere formschlüssig zusammenwirken kann.

Indexiersysteme und -vorrichtungen sind weithin bei Bearbeitungsvorgängen in Gebrauch. Jedes Indexiersystem und die Maschine, in welcher es eingesetzt ist, erfordern eine gewisse Indexier-Zeit für jeden Indexier-Vorgang. Je kürzer diese Indexier-Zeit ist, desto länger kann die nutzbare Maschinenzeit sein. Aus diesem Grund besteht ein starkes Bedürfnis nach einem Indexieren mit hoher Geschwindigkeit, um die Produktivität zu steigern.

Als Beispiel sei das Indexieren des Revolverkopfes einer numerisch gesteuerten (NC-) Drehbank betrachtet, Bisher umfaßte das am weitesten verbreitete Indexier-Verfahren unter Anwendung einer Kupplung die auf-

einanderfolgenden Schritte a) des Anhebens des Revolverkopfes zum Lösen einer Klemme der Kupplung, b) des Verdrehens einer Revolverkopf-Indexiervorrichtung zum Ausführen des Indexiervorganges des Revolverkopfes und c) das Zurückziehen und Klemmen des Revolverkopfes gleichzeitig mit dem Vollenden des Indexierens des Revolverkopfes.

Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens ist z. B. im JA-GM 57-202608 (1982) offenbart und im folgenden beschrieben. Bei dieser Vorrichtung führt ein motorgetriebenes Stiftrad das Indexieren eines Revolverkopfes mittels eines Malteser-Kreuzgetriebes aus, während gleichzeitig ein ebenfalls von dem Motor angetriebener Nocken eine Kupplung zwischen dem Revolverkopf und der Rahmenkonstruktion einrückt oder ausrückt. Diese Vorrichtung hat einen in nachteiliger Weise komplizierten Aufbau und hohe Herstellkosten aufgrund des Erfordernisses großer Genauigkeit bei der Herstellung des Nockens zum Erzielen genauer, schneller und gemeinsamer Bewegungen bei den oben beschriebenen Schritten a), b) und c).

Wenn diese Vorrichtung ferner bei NC-Drehmaschinen mit hoher Drehlast eingesetzt wird, muß sie einer großen Belastung standhalten, um den Eingriff der Kupplung beizubehalten. Während eine von einem Stift aufgebrachte mechanische Kraft im ausgerückten Lösezustand der Kupplung zur Zeit des Indexierens wirkt, ist die Kupplungskraft abhängig von der elastischen Kraft einer Feder. Aus diesem Grund muß eine Feder mit großer Federkraft verwendet werden. Folglich müssen der Nocken und andere Teile des Ein- und Ausrückmechanismus der Kupplung unvermeidlich starr und groß gebaut werden, so daß ein

Betrieb mit hoher Geschwindigkeit nicht erreicht werden kann und außerdem die Kosten bei der Herstellung zusätzlich erhöht werden.

im Hinblick auf die beschrieben Schwierigkeiten beim Stand der Technik ist Aufgabe der Erfindung, ein Indexiersystem zu schaffen, bei welchem das Einrücken und das Ausrücken einer formschlüssigen Kupplung schnell unter Verwenden hydraulischer Kraft vonstatten geht, wobei der eingerückte Zustand der Kupplung mit einer zum Standhalten großer Lasten, welche bei schwerem Betrieb der Maschine entstehen, ausreichenden Verriegelungskraft beibehalten wird; das zu schaffende Indexiersystem soll gleichzeitig einen einfachen und kompakten Aufbau haben und für Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet sein.

Gemäß der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Indexiersystem zum intermittierenden Weiterschalten eines drehangetriebenen Bauteiles gekennzeichnet durch eine Hauptwelle, die koaxial mit dem drehangetriebenen Bauteil drehbar so gelagert ist, daß sie eine gewisse Translationsbewegung in axialer Richtung machen kann; eine Indexiervorrichtung, welche durch einen Antrieb betätigbar und mit der Hauptwelle gekuppelt ist, um diese intermittierend um bestimmte Winkelinkremente zwischen Indexierpositionen zu verstellen; eine Kupplung mit einer beweglichen Platte, die koaxial mit dem drehangetriebenen Bauteil ist, und mit einer stationären Platte, die an einem Gehäuse koaxial und mit ihrer Stirnfläche parallel zur beweglichen Platte ist, wobei die beiden Platten durch Andrücken der beweglichen Platte an die stationäre Platte miteinander formschlüssig in Eingriff bringbar

und voneinander trennbar sind; einen hydraulischen Zylinder, der relativ zum Gehäuse ortsfest angeordnet ist und über einen darin aufgenommenen Kolben auf die Hauptwelle wirkt, um diese zu der Translationsbewegung anzutreiben und dadurch die bewegliche Platte und damit das drehangetriebene Bauteil in Richtung zur und weg von der stationären Platte zu bewegen, und eine Betätigungsvorrichtung zum gesteuerten Betätigen des hydraulischen Zylinders und der Indexiervorrichtung.

Eine Eigenart des Indexiersystems der oben beschriebenen Gestaltung besteht darin, daß der hydraulische Zylinder ein schnelles Einrücken und Ausrücken der Kupplung zeitlich angepaßt an die Betätigung der Indexiervorrichtung erlaubt.

Vorteilhaft ist der Antrieb der Indexiervorrichtung von einem hydraulischen Motor gebildet. Der hydraulische Motor und der hydraulische Zylinder können beide an einen gemeinsamen hydraulischen Kreis über ein Umschaltventil der 2-Stellungen/4-Wegeventil-Bauart angeschlossen sein, wodurch das zeitliche Zusammenwirken zwischen den beiden Antriebskomponenten eindeutig festlegbar und dadurch der Betrieb genauer wird. Ferner kann das Indexiersystem weiter vereinfacht und ein schnelles Ansprechen bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb erzielt werden, wodurch die Indexier-Zeit abgekürzt und die Produktivität erhöht werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht

auf eine Ausführung der Erfindung; Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Indexiervorrichtung der Ausführung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer

anderen Ausführung der Erfindung; Fig. 4 eine vereinfachte Stirnansicht einer Indexiervorrichtung der Ausführung nach Fig. 3;

Fig. 5 ein hydraulisches Schaltbild als Beispiel

für ein hydraulisches Steuersystem der

Indexiervorrichtung nach der Erfindung und
Fig. 6 einen Schnitt durch ein Beispiel einer

bekannten Indexiervorrichtung.

Als hinführend zu einem besseren Verständnis der Erfindung seien zunächst anhand der Fig. 6 der allgemeine Aufbau und die Beschränkungen der konventionellen Indexiervorrichtung beschrieben, wobei Fig. 6 die im JA-GM 202608 offenbarte Vorrichtung beschreibt. Bei dieser Vorrichtung treibt ein Motor M ein Stiftrad W und gleichzeitig einen Nocken

C. Das Stiftrad W indexiert einen Revolverkopf I¹ mittels eines Malteser-Kreuzgetriebes, während der Nocken C mittels eines Nockenfolgegliedes F, eines Schwenkhebels L und eines axial verschieblichen Stiftes R das Einrücken oder Ausrücken einer Kupplung 6¹ steuert, welche zwischen dem Revolverkopf 1' und der Rahmenkonstruktion 3' der Vorrichtung vorgesehen ist.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist diese konventionelle Vorrichtung kompliziert im Aufbau.

Ferner verursacht diese Vorrichtung, wie oben erwähnt, hohe Kosten aufgrund des Erfordernisses hoher Genauigkeit bei der Herstellung des Nockens C zum Erzielen genauer, schneller und gleichzeitiger Bewegungen bei der Betätigung der Indexiervorrichtung. Eine andere Schwierigkeit ergibt sich aus der Notwendigkeit, eine starke und schwere Feder verwenden zu müssen, um die Kupplung im Betrieb der Indexiervorrichtung bei hoher Last eingerückt zu halten.

Dies erfordert seinerseits einen robusten und großen Mechanismus zum Einrücken und Ausrücken der Kupplung, der den Nocken C, das Nockenfolgeglied F, den Hebel L und den Stift R umfaßt, so daß der Betrieb mit hoher Geschwindigkeit nicht erreichbar ist und zudem die Kosten weiter erhöht sind.

Diese Schwierigkeiten der oben beschriebenen konventionellen Indexiervorrichtung sind durch die Erfindung überwunden, die nun anhand einer Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2 beschrieben werden soll.

Die gezeigte Indexiervorrichtung kann ein angetriebenes Bauteil 1 indexieren, welches z. B. ein achteckiger, ebener bzw. flacher Revolverkopf einer NC-Drehmaschine ist. Dieser Revolverkopf 1 hat

z. B. einen Indexier- Winkel von 45° um seine Drehachse.

Das zu indexierende Bauteil (im folgenden als Revolverkopf bezeichnet) 1 ist koaxial an seinem rückwärtigen oder inneren Abschnitt mit dem Stirnende der Hauptwelle 2 verbunden, die von Nadellagern 12 in der Rahmenkonstruktion 3 der Drehmaschine in einer Weise gelagert ist, welche freies Drehen und axiale Verschiebung der Hauptwelle 2 um einen begrenzten kleinen Weg erlaubt. Das rückwärtige Ende der Hauptwelle 2 bzw. das vom Revolverkopf 1 entfernte Ende durchsetzt koaxial den Kolben 16 eines doppelt

wirkenden hydraulischen Zylinders 4, der im folgenden beschrieben ist. Eine Indexiervorrichtung 5 ist koaxial auf einem mittleren Abschnitt der Hauptwelle 2 angeordnet.
5

Eine bewegliche Kupplungsplatte 8 ist koaxial an der rückwärtigen oder inneren Seite des Revolverkopfes 1 befestigt und steht einer stationären Kupplungsplatte 7 gegenüber. Die stationäre Platte ist an der Rahmenkonstruktion 3 der Drehmaschine befestigt. Beide Platten 8 und 7 haben auf ihren einander zugewandten Stirnflächen zahlreiche Kupplungszähne 6a, die radial gerichtet und in gleichen Winkelintervallen angeordnet sind. Die axiale Ausrichtung zwischen der beweglichen Platte 8 und der stationären Platte 7 der Kupplung 6 ist so gewählt, daß die Kupplungszähne der beiden Platten 8 und 7 je nach der axialen Stellung der Welle 2 relativ zur Rahmenkonstruktion 3 eingerückt oder ausgerückt sind.

Der oben erwähnte doppelt wirkende hydraulische Zylinder 4 umfaßt ein Zylinderteil 13, vordere und hintere Endkappen 14 und 15, die an den vorderen und hinteren Enden des Zylinderteils 13 zum Bilden eines Zylinders befestigt sind, und einen Kolben 16, der im Zylinderteil 13 gleitet und koaxial in folgender Weise mit der Hauptwelle gekoppelt ist: der Kolben 16 ist zwischen vorderen und hinteren Kugellagern 17 und 18 gehalten, die an der Hauptwelle fixiert sind, so daß der Kolben 16 und die Hauptwelle 2 sich relativ zueinander drehen, sich jedoch nicht axial zueinander verlagern können.

Der Kolben hat keinen konstanten Außendurchmesser

sondern vielmehr einen vorderen Abschnitt 16a kleinen Außendurchmessers, der mit Gleitsitz in einer inneren Bohrungsfläche der vorderen Endkappe 14 aufgenommen ist, einen hinteren Endabschnitt 16b größeren Außendurchmessers, der in einer Innenbohrung der hinteren Endkappe 15 mit Gleitsitz aufgenommen ist, und einen mittleren Abschnitt 16c noch größeren Außendurchmessers, der mit dichtem Gleitsitz in einer Innenbohrung des Zylinderteiles 13 sitzt. Somit ist eine vordere Betätigungskammer 19 zwischen der Rückseite der vorderen Endkappe 14, der Frontseite des mittleren Abschnitts 16c des Kolbens 16 und der Innenbohrung des Zylinderteiles 13 gebildet. Ferner ist eine hintere Betätigungskammer 20 zwischen der Frontseite der hinteren Endkappe 15, dem mittleren Abschnitt 16c des Kolbens 16 und der Innenbohrung des Zylinderteils 13 gebildet. Dabei ist die einer axial nach hinten wirkenden Druckkraft ausgesetzte Fläche des Kolbens in der vorderen Betätigungskammer 19 größer als die einer axial nach vorn wirkenden Druckkraft ausgesetzte Fläche des Kolbenabschnittes der hinteren Betätigungskammer 20.

Wenn demgemäß der Kolben 16 nach vorn (in Fig.

1 nach links) verschoben wird, um den Revolverkopf 1 am vorderen Ende der Hauptwelle 2 zu einer geringfügigen Vorwärtsbewegung zu veranlassen und dadurch die Kupplung 6 auszurücken, wird hydraulisches Fluid unter Druck in die hintere Betätigungskammer eingeleitet. Umgekehrt wird dann, wenn der Kolben 16 zum Einrücken der Kupplung rückwärts bewegt werden soll, unter Druck stehendes hydraulisches Fluid in die vordere Betätigungskammer 19 eingeleitet, in welcher die dem rückwärts wirkenden Druck ausge-

setzte Kolbenfläche des Kolbens 16 groß ist. Wenn das hydraulische Fluid unter konstantem Druck !zugeführt wird, kann daher eine große Betätigungskraft in Richtung des Einrückens der Kupplung ausgeübt werden.

Für die oben erwähnte Indexiervorrichtung 5 ist ein intermittierend arbeitender Führungsmechanismus vorgesehen, der eine Welle zu einer intermittierenden Drehung um einen bestimmten Drehwinkel (bei diesem Beispiel 45°) zu einem bestimmten Zeitpunkt veranlaßt. Beispiele solcher Mechanismen, wie sie bisher verwendet wurden, sind Klinkenradgetriebe, Malteser-Kreuzgetriebe und andere intermittierend arbeitende Zahngetriebe.

Eine intermittierende Führungsvorrichtung hoher Präzision, die ohne Totgang gestoppt und im Hochgeschwindigkeitsbereich betrieben werden kann, ist wünschenswert. Ein Indexiermechanismus der Rollnocken-Bauart wurde zur Anwendung bei dem beschriebenen Beispiel unter anderen Nocken-Indexiervorrichtungen ausgewählt.

Der Indexiermechanismus 5 umfaßt einen eingeschnürten Trommelnocken 21 mit einer Nockennut 22 um seinen äußeren Umfang, der fest auf einer von einem hydraulischen Motor 9 getriebenen Welle 9a sitzt, eine Revolvernabe 24, die koaxial und fest auf einem Mittelabschnitt der Hauptwelle 2 sitzt und acht Rollen 23,23,..., die drehbar auf entsprechenden Zapfen sitzen, welche mit ihren Ansätzen fest in den äußeren Umfangsabschnitten der Revolvernabe um gleiche Winkelabstände von 45° verteilt angeordnet sind, so daß die Achsen der Rollen 23,23,...

:3Ä.O9349

sich radial von der Nabe 24 weg erstrecken und die Rollen 23/23,... sukzessive mit der Nockennut 22 während des Betriebs der Indexiervorrichtung 5 zusammenwirken. Die Achse der Welle 9a ist senkrecht und versetzt zur Achse der Hauptwelle 2.

Die Nockennut 22 im Trommelnocken 21 hat einen ersten, in ümfangsrichtung verlaufenden Nutenabschnitt und einen zweiten schief zur ümfangsrichtung verlaufenden Nutenabschnitt, der an den ersten Nutenabschnitt angrenzend anschließt. Der zweite Nutenabschnitt übt eine Nockenwirkung auf die jeweilige Rolle 23 aus, um die Revolvernabe 24 und damit die Hauptwelle 2 um einen Winkel von 45° zu verdrehen, während der erste Nutenabschnitt die Revolvernabe 24 und damit die Hauptwelle 2 sowie den Revolverkopf 1 nach der 45°-Drehung in Position hält.

Demgemäß wird bei jeder Umdrehung der vom Motor 9 getriebenen Welle 9a die Hauptwelle 2 intermittierend um 45° gedreht. Die Verwendung eines drehrichtungsumkehrbaren hydraulischen Motors 9 macht es möglich, die Hauptwelle 2 intermittierend um Winkelinkremente von 45° in beiden Richtungen zu verdrehen. Durch Erhöhen der Genauigkeit der Abmessungen der Passung zwischen dem äußeren Umfang der Rollen 23 und der Breite der Nockennut 22 und gleichzeitig durch Aufbringen einer Vorlast auf die Revolvernabe 24 können ein Totgang oder Spiel vermieden und die Indexiergenauigkeit erhöht werden.

Die oben beschriebene Indexiervorrichtung der Rollnocken-Bauart hat den Vorteil einer breiten Anwendung bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb. Sie ist deshalb besonders geeignet für genaues und zuverlässiges,

insbesondere formschlüssiges Indexieren bei hohen Geschwindigkeiten. Die Indexiervorrichtung 5 nach der Erfindung ist jedoch nicht auf die Rollnocken-Bauart beschränkt sondern kann auch wie anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben von der Malteserkreuz-Bauart sein. In den Fig. 3 und 4 sind gleiche.oder gleichwirkende Teile wie in den Fig. 1 und 2 mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Da der Aufbau mit Ausnahme des Malteserkreuz-Getriebes 5¹ ähnlich ist, erübrigt sich eine nochmalige Beschreibung.

Die mechanische Baugruppe des Indexiersystems gemäß der Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, ist in der folgenden Weise mittels eines hydraulischen Kreises gemäß Fig. 5 steuerbar.

Bei dem hydraulischen Kreis nach Fig. 5 treibt der Motor 9 die Indexiervorrichtung 5 an, und der hydraulische Zylinder 4 wirkt als Antrieb für das Einrücken und das Ausrücken der Kupplung 6. Da sowohl der Motor 9 als auch der Zylinder 4 hydraulische Vorrichtungen sind, können sie mit einem einzigen hydraulischen Kreis betätigt werden.

Für den hydraulischen Motor 9 wird ein drehrichtungsumkehrbarer Motor mit konstanter Verdrängung verwendet. Der hydraulische Zylinder 4 ist von der Bauart, bei welcher die Vorderseite und die Rückseite des Kolbens wie oben beschrieben unterschiedlich groß sind. Der hydraulische Kreis gemäß Fig. 5 umfaßt diese beiden hydraulischen Antriebe 9 und 4, ein elektromagnetisches Umschaltventil 10 der 2-Stellungen/4-Wege-Bauart, ein elektromagnetisches Umschaltventil 11 der 2-Stellungen/4-Wege-Bauart,

einen Tank T für Hydraulikflüssigkeit, eine Pumpe P, ein Rückschlagventil, Strömungssteuerventile und hydraulische Leitungen, die wie in Fig. 5 gezeigt verlegt sind.
5

Der hydraulische Motor 9 hat zwei öffnungen, welche mit einer ersten Betätigungsöffnung A und einer zweiten Betätigungsöffnung B des Umschaltventiles verbunden sind. Die Öffnung des hydraulischen Zylinders 4, welche mit der vorderen Betätigungskammer 19 kommuniziert, ist mit einer ersten Betätigungsöffnung A des Ventiles 10 verbunden, während die mit der hinteren Betätigungskammer 20 kommunizierende öffnung direkt mit der Pumpenleitung verbunden ist.

Die Umschaltventile 10 und 11 sind federbelastet. Wenn das Ventil 10 im Ruhezustand ist, d. h. wenn der Elektromagnet unbetätigt ist, sind die zweite Betätigungsöffnung B und die Tanköffnung T gesperrt, während die erste Betätigungsöffnung A und die Pumpenöffnung P offen sind. Wenn das Ventil 10 betätigt ist, d. h. sein Elektromagnet erregt ist, ist die Pumpenöffnung P gesperrt und die Tanköffnung T und die ersten und zweiten Betätigungsöffnungen A und B sind offen.

Wenn das Umschaltventil 11 im Ruhezustand ist,

d. h. sein Elektromagnet unbetätigt ist, kommunizieren die Betätigungsöffnungen A und B mit der Pumpenöffnung P und mit der Tanköffnung T. Bei betätigtem Umschaltventil 11, d. h. erregtem Elektromagnet, kommunizieren seine ersten und zweiten Betätigungsöffnungen A und B mit der Tanköffnung T bzw. mit der Pumpenöffnung P. Somit ändert dieses Umschaltventil die Richtung der hydraulischen PluidstrÖmung.

Durch Anschließen der beiden Pumpenöffnungen P* P der Ventile 11 und 10 an die Pumpenleitung und durch Anschließen der Tanköffnung T des Umschaltventiles 11 an die zweite Betatigungsoffnung B des Ventiles 10 sowie durch Anschließen der Tanköffnung T des Ventiles 10 an die Tankleitung wird der hydraulische Kreis gebildet.

Wenn das Umschaltventil 10 unbetätigt ist, ist eine der beiden öffnungen des hydraulischen Motors an der zweiten Betätigungsöffnung B des Ventiles 10 gesperrt, so daß der hydraulische Motor 9 in seinem Ruhezustand verbleibt, wobei der darauf wirkende hydraulische Druck unabhängig von der Betriebs- oder Ruhestellung des ümschaltventiles am Motor 9 anliegt.

Wenn die Pumpenleitung gleichzeitig mit der vorderen und der hinteren Betätigungskammer 19 und 20 des hydraulischen Zylinders 4 kommunziert, wird der Kolben 16 aufgrund des Flächenunterschiedes seiner beiden wirksamen Flächen in Richtung abnehmenden Volumens der hinteren Betätigungskammer 20 verschoben, d. h. in der die Hauptwelle 2 rückwärts verlagernden Richtung. Folglich wird die bewegliche Kupplungsplatte 8 in Eingriff mit der stationären Kupplungsplatte 7 gebracht, wodurch die Kupplung 6 eingerückt wird.

Wenn das Umschaltventil 10 betätigt ist, kommuniziert die vordere Betätigungskammer 19 des hydraulischen Zylinders 4 über die erste Betätigungsöffnung A des Ventiles 10 mit der Tankleitung, während die hintere Betätigungskammer des hydraulischen Zylinders 4 mit der Pumpenleitung kommuniziert. Demgemäß

wird der Kolben 16 aufgrund des Differenzdruckes veranlaßt, sich in eine Richtung zu bewegen, in welcher das Volumen der vorderen Betätigungskammer verkleinert wird, d. h. in Richtung zum Vorschieben der Hauptwelle 2. Infolgedessen wird die Kupplung 6 ausgerückt.

Kommuniziert eine der öffnungen des hydraulischen Motors 9 über das Umschaltventil 11 mit der Pumpenleitung und kommuniziert die andere öffnung des

hydraulischen Motors 9 über das Umschaltventil 11 und die zweite Betätigungsöffnung B des Umschaltventiles 10 mit der Tankleitung, so dreht der Motor in einer durch den Betriebszustand des Umschaltventiles 11 bestimmten Drehrichtung, so daß die Indexiervorrichtung 5 zu einer Indexierdrehung um 45° veranlaßt wird.

Die grundsätzlichen Betriebsmerkmale des Indexiersystemes mit den oben beschriebenen mechanischen Baugruppen und dem hydraulischen Kreis sei nun anhand der Zeichnungen erläutert.

Während des Maschinenbetriebes wie eines vom Revolverkopf 1 durchgeführten Drehvorganges, befinden sich die Umschaltventile 10 und 11 in ihren Ruhestellungen gemäß Fig. 5, und die Hauptwelle 2 steht in der Position, die oberhalb der Mittellinie 0-0 in Fig. 1 dargestellt ist. Die Kupplung 6 ist also eingerückt, und der Revolverkopf 1 ist mechanisch mit der Rahmenkonstruktion 3 der Drehmaschine fest verbunden.

Durch Aufbringen einer aktiven Kraft beliebiger Größe mittels des hydraulischen Zylinders 4 zu

diesem Zeitpunkt kann der Revolverkopf 1 zuverlässig positiv gegen eine große Last bei schwerer Bearbeitung verriegelt gehalten werden.

Wenn der Revolverkopf 1 einen Bearbeitungsvorgang abgeschlossen hat und ein Indexieren erforderlich wird, wird ein Signal zum Starten eines Indexiervorganges mittels einer Indexier-Steuervorrichtung (Fig. 5) abgegeben und zu dem Elektromagnet des Umschaltventiles 10 übertragen. Auf dieses Signal hin wird der Elektromagnet des umschaltventiles 10 zum Umschalten des Ventiles erregt, und der hydraulische Zylinder 4 und der hydraulische Motor werden gleichzeitig angetrieben. Die Hauptwelle 2 wird dadurch in die unterhalb der Mittellinie 0-0 in Fig. 1 dargestellte Position gebracht, in welcher die Kupplung 6 ausgerückt ist. Dadurch wird der Revolverkopf 1 aus seinem verriegelten Zusatnd freigegeben, und gleichzeitig dreht der hydraulische Motor 9, so daß die Indexiervorrichtung 5 einen Indexiervorgang ausführen kann.

Als Folge davon dreht sich der Revolverkopf 1 um eine Indexier-Drehung von 45°. Diese Drehung wird von einem Stellungsfühler 31 (Fig. 5) abgetastet, der ein Signal zum Anhalten des Indexiervorganges abgibt. Auf dieses Signal hin wird der Elektromagnet des umschaltventiles 10 abgeschaltet, wodurch die Kupplung 6 eingerückt und der Revolverkopf 1 wieder mechanisch mit der Rahmenkonstruktion 3 der Drehmaschine fixiert wird, während der hydraulische Motor 9 anhält, weil die zweite Betätigungsöffnung B des umschaltventiles 10 gesperrt ist. Somit ist ein Indexierzyklus beendet.

Ein gewisser Zeitraum ist zwischen der Erzeugung des oben beschriebenen Stopsignals zur Rückstellung des ümschaltventiles 10 und der Vollendung des Stoppens der Bewegungen des hydraulischen Zylinders und des hydraulischen Motors 9 erforderlich. Dieser Zeitraum ließe sich als Fehler bezüglich des Indexierwinkels vorstellen. Ein solcher Fehler kann jedoch durch Wahlen der Länge desjenigen Teiles der Nockennut 22 im Trommelnocken 21 der Indexiervorrichtung 5 vermeiden, welcher sich in ümfangsrichtung um die Trommelnockenachse erstreckt, d. h. die Länge des Leerlaufabschnittes der Nut 22, welcher der Hauptwelle 2 keine Drehung mitteilt. Das Indexiersystem ist in weiten Grenzen zu einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb fähig.

Das Indexieren kann in einer Richtung, z. B. in Uhrzeigerrichtung, als gewählte Richtung bei in Ruhestellung befindlichen Umschaltventil 11 durchgeführt werden. In gewissen Winkelstellungen des Revolverkopfes kann das nachfolgende Werkzeug noch schneller an den Bearbeitungsort durch Indexieren in Gegenuhrzeigersinn anstatt im Uhrzeigersinn gebracht werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, das Umschaltventil 11 umzuschalten, um die Indexierzeit zu verringern. In Fällen, in denen keine Notwendigkeit zum Ändern der Indexier-Drehrichtung besteht und das Indexieren in einer einzigen Drehrichtung ausgeführt wird, kann das Umschaltventil weggelassen werden.

Während bei dem oben beschriebenen Beispiel der Indexierwinkel 45° beträgt, kann selbstverständlich ein Indexiersystem gemäß der Erfindung auch mit anderen Indexierwinkeln ausgeführt werden.

Die Hauptvorteile des beschriebenen Indexiersystems bestehen im folgenden:

Wenn das indexierte angetriebene Bauteil 1 sich in einer eingestellten Indexier-Position befindet, kann die große aktive Kraft des hydraulischen Zylinders 4 über die Kupplung 6 auf das indexierte Bauteil 1 ausgeübt werden. Aus diesem Grunde ist eine Verriegelung mit einer großen Kraft möglich, welche jede beliebige, vom indexierten Bauteil 1 kommende Reaktionskraft überschreitet. Polglich ist ein zuverlässiges Verriegeln des indexierten Bauteiles in der indexierten Position erreicht, wobei schweren Belastungen, wie sie durch ein schweres Bearbeiten hervorgerufen werden, standgehalten werden kann. Dies führt 2u einer Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.

Ferner wird eine zuverlässige Verriegelung allein dadurch erreicht, daß zu einer Kupplung 6 ein hydraulischer Zylinder 4 hinzugefügt wird, der darüberhinaus koaxial mit einer Hauptwelle 2 ist, was zu einer einfachen und verhältnismäßig billigen Konstruktion führt.

Eine weitere Eigenart besteht darin, daß der hydraulische Motor 9, welcher die Indexiervorrichtung 5, die z. B. von der Rollnocken-Bauart ist, und der hydraulische Zylinder 4 unter Verwendung eines gemeinsamen hydraulischen Kreises steuerbar sind, wodurch sich eine Vereinfachung des Steuersystems ergibt. Aufgrund der Ein-/Aus-Betätigung eines einzigen elektromagnetischen ümschaltventiles 10 lassen sich das Einrücken und Ausrücken der Kupplung und das abwechselnde Drehen und Anhalten der Indexiervorrichtung 5 in vorteilhafter Weise synchronisieren.

Demgemäß kann eine hochgenaue Bearbeitung aufrechterhalten werden, während das Indexieren und Verriegeln schnell und zuverlässig vonstatten geht, wodurch die Leerzeiten der Maschine wesentlich abgekürzt und die Produktivität erhöht werden.

Für den Fachmann liegt es auf der Hand, daß das in Anwendung auf eine NC-Drehmaschine beschriebene Indexiersystem auch bei anderen Maschinen und Geräten angewendet werden kann, bei denen es auf schnelles, zuverlässiges und genaues Indexieren ankommt.

Claims

Dr.-lng. Roland Liesegang '-'":' .... .. : Patentanwalt

European Patent Attorney

Sckellstrasse 1 D-8000 München 80 Telefon (089) 448 24

Telex 5214382 pall d

Telekopiarer (089) 2720480. 2720481

Telegramme patemus munchen

Postscheck München 39418-802 Hypobank München 6400194333 ReuschelbanK München 2603007

KABUSHIKI KAISHA MIYANO TEKKOSHO
Nagano-Ken, Japan
P 127 03

Indexiersystem zum intermittierenden Weiterschalten eines drehangetriebenen Bauteils

Ansprüche

Indexiersystem zum intermittierenden Weiterschalten eines drehangetriebenen Bauteils, gekennzeichnet durch:

- eine Hauptwelle (2), die koaxial mit dem drehangetriebenen Bauteil drehbar so gelagert ist,

daß sie eine gewisse Translationsbewegung
in axialer Richtung machen kann;

- eine Indexiervorrichtung (5), welche durch
einen Antrieb betätigbar und mit der Haupt-

■ welle (2) gekuppelt ist, um diese intermittierend um bestimmte Winkelinkremente zwischen Indexierpositionen zu verstellen;

- eine Kupplung (6) mit einer beweglichen Platte (8), die koaxial mit dem drehangetriebenen

Bauteil (1) ist, und mit einer stationären

Platte (7), die an einem Gehäuse (3) koaxial und mit ihrer Stirnfläche parallel zur beweglichen Platte (8) ist, wobei die beiden Platten

J H U O

(8,7) durch Andrücken der beweglichen Platte (8) an die stationäre Platte (7) miteinander formschlüssig in Eingriff bringbar und voneinander trennbar sind;

- einen hydraulischen Zylinder (4), der relativ zum Gehäuse (3) ortsfest angeordnet ist und über einen darin aufgenommenen Kolben (16) auf die Hauptwelle wirkt, um diese zu der Translationsbewegung anzutreiben und dadurch die bewegliche Platte (8) und damit das drehangetriebene Bauteil (1) in Richtung zur und weg von der stationären Platte (7) zu bewegen, und
- eine Betätigungsvorrichtung zum gesteuerten Betätigen des hydraulischen Zylinders (4) und der Indexiervorrichtung.
2. Indexiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Indexiervorrichtung (5) ein hydraulischer Motor (9) ist.
3. Indexiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs- vorrichtung von einer Hydraulikanlage, mit einer Pumpenleitung, einer Tankleitung und einem Umschalt-2-Stellungen/4-Wegeventil (10) mit einer an die Pumpenleitung angeschlossenen Pumpenöffnung (P) einer an die Tankleitung angeschlossenen Tanköffnung (T), einer ersten Betätigungsöffnung (A) und einer zweiten Betätigungsöffnung (B) gebildet ist; daß die Oberfläche des Kolbens (16), welche dem Betätigungsdruck zum Einkuppeln der Kupplung (6) ausgesetzt ist, größer als die entgegengesetzte Fläche des Kolbens (16) ist; daß die

der kleineren Kolbenfläche zugeordnete Betätigungskammer (20) des hydraulischen Zylinders (4) mit der Pumpenleitung verbunden ist, während die entgegengesetzte Betätigungskammer (19), welche der größeren Kolbenfläche zugeordnet ist, bei der einen Schaltstellung des Umschaltventiles (10) mit der Pumpenöffnung (P) über die erste Betatigungsoffnung (A) in Verbindung steht, während sie bei der anderen Schaltstellung des Umschaltventiles (10) über die erste Betatigungsoffnung (A) mit der Tanköffnung (T) in Verbindung steht; und daß der hydraulische Motor (9) mit der Pumpenleitung und der zweiten Betätigungsöffnung (B) verbunden ist, welche bei der einen Schaltstellung des umschaltventiles (10) gesperrt und bei der anderen Stellung des umschaltventiles (10) mit der Tankleitung verbunden ist.
4. Indexiersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umschaltventil (10) Mittel (31) zugeordnet sind, welche das Umschaltventil während einer Zeitdauer beginnend mit dem Zeitpunkt, an welchem das drehangetriebene Bauteil (1) in einer bestimmten Position nach Vollenden einer Indexierbewegung zur Ruhe kommt, bis zu dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Start der nächsten Indexierbewegung in die genannte eine Schaltstellung bewegen.
5. Indexiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Indexiervorrichtung (5) folgende Merkmale aufweist:

- ein Trommelnocken (21) hat eine Nockennut(22)

-A-

(22) an seinem äußeren Umfang und ist koaxial mit einer Abtriebswelle (9a) des Antriebes (9) zur intermittierenden Drehung verbunden;

- eine Revolvernabe (24) ist koaxial auf der Hauptwelle (2) angeordnet;

- mehrere Rollen (23,23,...) sind am äußeren Umfang der Revolvernabe (24) drehbar um radiale Achsen und in gleichen Winkelabständen angeordnet, wobei die Rollen (23,23,...) sukzessive in Eingriff mit der Nockennut (22) des Trommelnockens (21) kommen und dadurch intermittierend um eine bestimmte Winkelverlagerung gedreht werden können, so daß die Hauptwelle (2) und damit das drehangetriebene Bauteil (1) zu einer Indexierdrehung um bestimmte Winkelinkremente zwischen den Indexier-Positionen veranlaßt werden.
6. Indexiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

Indexiervorrichtung (5) ein Malteserkreuzgetriebe umfaßt, das von dem Antrieb betätigt ist und die Hauptwelle (2) um die bestimmten Winkelinkremente zwischen den Indexier-Positionen antreibt. 25
7. Indexiersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Motor (9) drehrichtungsumkehrbar ist.
8. Indexiersystem nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Anlage ein zweites 2-stellungen/4-Wegeventil

(11) mit einer an die Pumpenleitung angeschlossenen Pumpenöffnung (P), einer an die zweite Betätigungs-

Öffnung (B) des ersten ümschaltventils (10) angeschlossenen Tanköffnung (T), einer ersten, mit einer Öffnung des hydraulischen Motors (9) verbundenen Betätigungsöffnung (A) und einer zweiten, mit der anderen Öffnung des hydraulischen Motors (9) verbundenen Betätigungsöffnung (B) umfaßt, wobei die ersten und zweiten Betätigungsöffnungen (A,B) mit der Pumpenöffnung bzw. der Tanköffnung kommunizieren, wenn das zweite Umschaltventil (11) in der einen Schaltstellung ist, und mit der Tanköffnung bzw. der Pumpenöffnung kommunizieren, wenn das zweite Umschaltventil (11) in der anderen Schaltstellung ist.