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Die Erfindung betrifft einen Revolverkopf mit einem
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vorzugsweise scheibenförmigen Werkzeugträger, welcher mittels axial
verschiebbarer und mit dem Werkzeugträger drehfest verbundener Welle gelagert und
in der einen Endlage der Welle durch Einrücken eines am Werkzeugträger angeordneten
Planverzahnungskranzes in einen stationären Planverzahnungskranz verriegelt sowie
in der anderen Endlage der Welle zur Drehverstellung entriegelt ist.
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Derartige Revolverköpfe sind bekannt. Dabei können die Werkzeugträger
gegebenenfalls angetriebene Werkzeuge tragen, wobei der Antrieb mittels einer koaxial
innerhalb der Welle angeordneten Achse erfolgen kann.
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Bei bekannten Revolverköpfen dient zur axialen Verstellung der Welle,
d.h. zum Entriegeln und Verriegeln des Werkzeugträgers, sowie zur Drehverstellung
des Werkzeugträger ein und derselbe Antrieb. Mittels einer sehr aufwendigen mechanischen
Zwangssteuerung muß dabei gewährleistet sein, daß Entriegelung, Drehverstellung
und erneute Verriegelung des Werkzeugträgers in richtiger Weise aufeinanderfolgend
durchgeführt werden. Dabei kann die Drehverstellung nur taktweise um vorgegebene
Drehwinkel erfolgen, so daß einerseits relativ lange Einstellzeiten benötigt werden,
wenn zwei nacheinander einzustellende Lagen des Werkzeugträgers um ein Mehrfaches
des vorgegebenen Drehwinkels auseinanderliegen, und andererseits nur eine geringe
Flexibilität hinsichtlich der einstellbaren Lagen erreichbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Revolverkopf zu schaffen,
welcher sich durch besonders einfachen mechanischen Aufbau bei gleichzeitig außerordentlich
verbesserter Flexibilität bezüglich der einzustellenden Lagen des Werkzeugträgers
auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Welle mittels gesonderter
Antriebe axial und drehend beweglich ist, und daß zur Steuerung dieser Antriebe
eine programmierbare Steuer- und Regelvorrichtung dient, die eingangsseitig mit
Sensoren, welche auf die Axiallage der Welle reagieren, sowie einer Drehgebervorrichtung
verbunden ist, die mit der Welle gekoppelt ist. Erfindungsgemäß wird also keinerlei
komplizierte "Uhrwerksmechanik" benötigt, um den Werkzeugträger zu verstellen bzw.
zu verriegeln oder zu entriegeln. Vielmehr nutzt die Erfindung die Erkenntnis, daß
eine entsprechende Steuerung durch Elektronikelemente zu wesentlich verminderten
Kosten möglich ist. Dabei wird die Auslegung der Elektronik durch die Anordnung
zweier gesonderter Antriebe außerordentlich vereinfacht, weil diese Antriebe im
Prinzip lediglich in richtiger Reihenfolge angesteuert werden müssen. Eine Änderung
der Programmierung der Steuerung ist jederzeit möglich, dementsprechend kann der
Werkzeugträger zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einstellagen um beliebige und
gegebenenfalls unterschiedliche Drehwinkel sowie darüber hinaus in einander entgegengesetzten
Drehrichtungen verstellt werden.
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Zur Registrierung der axialen Endlagen der Welle ist bevorzugt ein
berührungsloser Endschalter, insbesondere ein induktiver Schalter angeordnet, welcher
beispielsweise in der einen Endlage der Welle eine Spannung vorgegebener Polarität
und in der anderen Endlage keine Spannung bzw.
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eine solche entgegengesetzter Polarität als Ausgangssignal abgibt.
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Zweckmäßigerweise ist zur Bestimmung der axialen Endlagen eine redundante
Anordnung vorgesehen, beispielsweise indem bei Anordnung elektrischer Antriebe die
Stromstärkeänderungen, welche bei Erreichen der axialen Endlagen durch den dabei
zwangsläufig anhaltenden Elektroantrieb verursacht werden, als weiteres Signal für
das Erreichen der axialen Endlagen auswertbar sind.
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Bei dieser Anordnung kann die Steuerung also derart ausgelegt sein,
daß die jeweilige axiale Endlage nur dann als erreicht gilt, wenn zwei voneinander
unabhängige Signale vorliegen.
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Falls hydraulische Antriebe vorgesehen sind, können Druckspitzen als
zweites Signal ausgewertet werden, welche bei Erreichen der axialen Endlagen durch
den dabei zwangsläufig anhaltenden hydraulischen Antrieb verursacht werden.
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Die Drehverstellung des Werkzeugträgers kann mit besonderer Sicherheit
vorgenommen werden, wenn die Drehgebervorrichtung je nach Drehrichtung unterscheidbare
Impulse erzeugt, deren Zahl zum Verstellwinkel proportional ist. Außerdem ist gemäß
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zusätzlich ein Nullstellungsgeber
für die Drehlage der Welle angeordnet, so daß die Steuerung jeweils beim Durchlaufen
der Nullstellung die aus den Impulsen der Drehgebervorrichtung errechnete Lage mit
der tatsächlichen Lage, d.h. der Nullstellung, vergleichen kann.
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Die Antriebe zur Dreh- und Axialverstellung der Welle können weitestgehend
gleichartig aufgebaut sein, indem diese Antriebe jeweils ein koaxial zur Welle angeordnetes,
axial stationär gelagertes Zahn- oder Schneckenrad antreiben, wobei das eine Rad
zur axialen Verstellung der Welle mittels einer schraubenförmigen Innenverzahnung
oder
- vorzugsweise - eines Innentrapezgewindes mit einer Außengewindehülse
zusammenwirkt, welche auf der Welle drehbar und axial unverschiebbar und gegenüber
einem stationären Teil undrehbar,aber axial verschiebbar angeordnet ist, und wobei
das andere zur Drehverstellung des Werkzeugträgers dienende Rad mit der Welle drehfest,
aber axial verschiebbar verbunden ist.
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Die Drehverstellung des Werkzeugträgers kann stellungssowie geschwindigkeitsabhängig
und gegebenenfalls auch zeitabhängig erfolgen. Da die Rechner von elektronischen
Steuerungen üblicherweise Zeitglieder enthalten, um die jeweiligen Signale taktweise
verarbeiten zu können, kann die zeitabhängige Steuerung ohne zusätzliche Zeitgeber
erfolgen. Die Verstellgeschwindigkeit des Werkzeugträgers kann aus dem zeitlichen
Abstand aufeinanderfolgender Impulse des Drehgebers bestimmt werden. Gegebenenfalls
ist jedoch auch die Anordnung eines mit der Welle bzw. mit dem Drehantrieb gekoppelten
Tachogenerators möglich.
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Bei entsprechender Programmierung der Steuerung kann die Drehverstellung
des Werkzeugträgers ruck- bzw. stoßfrei erfolgen, indem der Werkzeugträger beim
Verlassen einer zuvor eingestellten Lage ruckfrei beschleunigt und vor Erreichen
der nächsten einzustellenden Lage ruckfrei verzögert wird. Bei derartiger Steuerung
können die zur Drehverstellung dienenden übertragungselemente, insbesondere die
entsprechenden Zahnräder, relativ schwach dimensioniert sein, weil Belastungsspitzen
ausgeschlossen werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
erläutert, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei zeigt die einzige Figur
einen Längsschnitt des Revolverkopfes in Achsrichtung der den Werkzeugträger tragenden
Welle.
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In einem Gehäuse 1 ist eine Welle 2 axial verschiebbar und drehbar
gelagert. Auf dem einen Endstück der Welle 2 ist ein Nabenteil 3 fest angeordnet,
welches zusammen mit einem Planverzahnungskranz 4 einstückig ausgebildet ist, der
in der einen nach rechts verschobenen Endlage der Welle 2 in einen am Gehäuse 1
fest angeordneten weiteren Planverzahnungskranz 5 eingerückt ist. Dementsprechend
ist die Welle 2 in der dargestellten Endlage gegen Drehung verriegelt, während sie
in der anderen nach links verschobenen Endlage durch Drehung verstellbar ist.
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Gegebenenfalls können das Nabenteil 3 und der Planverzahnungskranz
4 auch zweistückig ausgebildet sein.
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Das Nabenteil 3 dient zur Anordnung eines nicht dargestellten, beispielsweise
scheibenförmigen Werkzeugträgers, dessen Werkzeuge gegebenenfalls angetrieben werden
können.
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Dazu ist innerhalb der Welle 2 in einer entsprechenden Längsbohrung
derselben eine Antriebsachse 6 angeordnet, welche im dargestellten Beispiel aus
den Achsteilen 6' und 6" besteht, die miteinander drehfest, jedoch axial verstellbar
verbunden sind. Das Achsteil 6" ist im Gehäuse 1 axial unverschiebbar gelagert,
während das Achsteil 6' die Axialverschiebungen der Welle 2 mitmacht. Am freien
Ende des Achsteiles 6' ist ein kegelradförmiges Zahnritzel 7 angeordnet, welches
die nicht dargestellten Werkzeuge anzutreiben vermag, wenn das Achsteil 6" mit einem
nicht dargestellten Werkzeugantrieb gekuppelt wird.
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Zur Axial- und Drehverstellung der Welle 2 dienen gesonderte Elektroantriebe
8 und 9, welche einen weitestgehend gleichartigen Aufbau aufweisen. Jeder Elektroantrieb
treibt eine Schnecke 10 bzw. 11 an, welche ihrerseits mit einem koaxial zur Welle
2 angeordneten Schneckenrad 12 bzw. 13 zusammen-
wirkt. Die Schneckenräder
12 und 13 sind jeweils im Gehäuse 1 axial unverschiebbar gelagert.
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Das zur Drehverstellung der Welle 2 dienende Schneckenrad 12 ist auf
der Welle 2 drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordnet.
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Das zur Axialverstellung dienende Schneckenrad 13 besitzt ein schraubenförmiges
Innentrapezgewinde, welches mit einer hülsenförmigen Außengewindehülse 14 zusammenwirkt.
Diese Außengewindehülse 14 ist auf der Welle 2 drehbar, jedoch axial unverschiebbar
gelagert und kann gegenüber dem Gehäuse 1 in Achsrichtung der Welle 2 verschoben
werden. Eine Drehung gegenüber dem Gehäuse 1 wird mittels eines Führungsstiftes
15 verhindert, welcher fest innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist und mit einer
entsprechenden Aussparung an einem Kragen 14' der Außengewindehülse 14 zu dessen
undrehbarer Lagerung im Gehäuse 1 zusammenwirkt.
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Am Gehäuse 1 ist des weiteren ein inkrementaler Drehgeber 16 angeordnet,
dessen Zahnritzel 17 zum Antrieb des Drehgebers 16 mit einem auf der Welle 2 angeordneten
Zahnrad 18 kämmt, welches eine hinreichende Breite aufweist, so daß es trotz seiner
auf der Welle 2 unverschiebbaren Anordnung in beiden axialen Endlagen der Welle
2 mit dem Zahnritzel 17 in Eingriff bleibt. Der Drehgeber 16 erzeugt je nach Drehrichtung
unterschiedliche Impulse, deren Zahl ein Maß für den jeweils zurückgelegten Drehwinkel
ist.
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Außerdem wirkt die Welle 2 noch mit einem nicht dargestellten Endlagenschalter
zusammen, welcher unterschiedliche Signale erzeugt, je nachdem, ob die Welle 2 ihre
eine oder die andere axiale Endlage einnimmt. Darüber
hinaus kann
noch ein nicht dargestellter Nullstellungsgeber vorhanden sein, welcher ein Signal
abgibt, wenn die Welle 2 bei ihrer Drehung eine Nullage einnimmt.
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Der dargestellte Revolverkopf arbeitet in der folgenden Weise: Sobald
der Werkzeugträger bzw. die ihn tragende Welle 2 die dargestellte verriegelte Lage
verlassen soll, wird zunächst der Motor des Elektroantriebes 9 derart an eine elektrische
Spannung angelegt, daß er die Schnecke 11 sowie das Schneckenrad 13 derart antreibt,
daß die Außengewindehülse 14 und damit die Welle 2 nach links verschoben werden,
bis die Verzahnungskränze 4 und 5 auseinander ausgerückt sind und die Welle 2 eine
Endlage einnimmt, die durch Zusammenwirken des Kragens 14' der Außengewindehülse
14 mit einem gehäusefesten Anschlag vorgegeben ist.
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Bei Erreichen dieser Endlage gibt der auf die Axiallage der Welle
2 reagierende Endlagenschalter ein entsprechendes Signal ab, gleichzeitig verursacht
der zwangsläufig stillgesetzte Motor des Elektroantriebes 9 eine Erhöhung der Stromstärke
in seinen Versorgungsleitungen. Diese Stromstärkeänderung kann als weiteres Signal
zusätzlich zum Signal des Endlagenschalters ausgewertet werden. Nunmehr erhält der
Elektroantrieb 9 nur noch eine verminderte Spannung und damit einen verminderten
Strom, um die eingestellte Endlage zu sichern. Gegebenenfalls kann auf diese Maßnahme
auch verzichtet werden-, d.h. gegebenenfalls kann auf eine Spannungsbeaufschlagung
verzichtet werden, da das Schneckenrad 13 durch die Schnecke 11 an einer Lageveränderung
gehemmt wird.
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Nunmehr schaltet der Elektroantrieb 8 ein, wobei die Schnecke 10 je
nach Polarität der angelegten Spannung in der einen oder anderen Richtung dreht
und dementsprechend das Schneckenrad 12 mit der Welle 2 vor- oder rück-
wärts
dreht. Zweckmäßigerweise wird der Elektroantrieb 8 gegebenenfalls mit Spannungen
unterschiedlicher Polarität beaufschlagt, um die gewünschte nächste Drehstellung
der Welle jeweils auf kürzestem Wege erreichen zu können.
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Bei der Drehverstellung der Welle 2 erzeugt der Drehgeber 16 Impulse,
deren Zahl proportional zum Verstellwinkel ist. Außerdem lassen sich diese Impulse
nach Drehrichtung unterscheiden.
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Sobald die gewünschte neue Drehstellung der Welle 2 erreicht ist,
wird der Elektroantrieb 8 stillgesetzt.
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Sollten nun noch, beispielsweise durch starke Erschütterungen od.dgl.,
Lageänderungen eintreten, so werden diese durch entsprechende Spannungsbeaufschlagung
des Elektroantriebes 8 ausgeglichen.
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Gleichzeitig wird der Elektroantrieb 9 erneut in umgekehrter Richtung
erregt, um die Welle 2 in ihre nach rechts verschobene Endlage zu verschieben, bei
der die Planverzahnungskränze 4 und 5 miteinander undrehbar verriegelt sind.
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Besonders vorteilhaft ist, daß sich die Beschleunigungs-und Verzögerungsphasender
Drehverstellung der Welle 2 durch entsprechende Variation der Spannung, welche am
Elektroantrieb 8 anliegt, in Abhängigkeit von der Stellung und/oder der Drehgeschwindigkeit
der Welle steuern lassen, so daß eine ruckfreie Bewegung möglich ist. Dadurch werden
die Antriebselemente nur wenig belastet, d.h. auch bei relativ schwacher Dimensionierung
muß mit keinerlei Belastungsspitzen gerechnet werden, so daß insgesamt hohe Verstellgeschwindigkeiten
bzw. kurze Verstellzeiten erreichbar sind.
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