DE3738551A1 - Winkelschaltbare baueinheit fuer werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Winkelschaltbare Baueinheiten werden bei Werkzeugmaschinen und Sondermaschinen eingesetzt, bei Drehmaschinen z. B. als sogenannte Revolverköpfe oder bei Bohr- und Fräswerken als sogenannte Rundschalttische.

Zur präzisen Winkelpositionierung werden seit langer Zeit sogenannte Planverzahnungen verwendet, nachdem die vorher üblichen Schaltungen durch Indexbolzen und Rastungen nicht den Genauigkeitsanforderungen mehr entsprechen. Dabei wur­ den zwei planverzahnte Kränze verwendet, von denen der eine am stationären Teil und der zweite am verdrehbaren Teil be­ festigt war. Die Entriegelung wurde durch Aushub des ver­ drehbaren Teils bewirkt, mit dem Nachteil der Erzeugung ei­ nes Vakuums und Eindringen von Kühlflüssigkeit und Schmutz in das Innere der Aggregate.

Dieser Nachteil führte zur Anwendung von insgesamt drei Planverzahnungen. Zwei derselben sind auf gleicher Höhe konzentrisch zueinander angeordnet, wobei eine der beiden stationär ist und die zweite, am verdrehbaren Teil befestigt, mit diesem umläuft. Eine dritte axial verschiebbare Plan­ verzahnung mit doppelter Zahnbreite wird in die beiden eingeschoben und verriegelt somit die eine gegen die ande­ re. Da die vielzahnigen Planverzahnungen teure Arbeits­ gänge erfordern, für die Spezialmaschinen notwendig sind, ist diese Anordnung sehr kostspielig.

Die Erfindung vereinfacht die Anordnung dreier Planzahnkränze, indem dieselben durch Ringflächen ersetzt werden, und für de­ ren Herstellung keine Spezialmaschinen erforderlich sind. Zwei der Ringflächen werden mit Aussparungen auf gleicher Höhe ver­ sehen, in die Rollkörper durch eine anstellbare Ringfläche zur Verriegelung der ersten beiden Ringflächen miteinander ohne Spiel schaltbar eingeschoben werden.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer der möglichen Ausführungs­ formen einer winkelschaltbaren Baueinheit.

Fig. 2 zeigt die Abwicklung eines Schnittes gemäß der Linie "A-A" der Fig. 1 und

Fig. 3 die gleiche Abwicklung, jedoch im Zustand der Entriegelung des Systems.

Ein Motor, hier als Drehstrommotor dargestellt, es können je­ doch auch Motoren pneumatischer oder hydraulischer Antriebsart Anwendung finden, ist zentrisch angeordnet und mit dem Stator (1) auf einer Hohlsäule (2) befestigt, die ihrerseits mit dem stationären Teil (3) verschraubt ist. Der Rotor mit Stirnrad (4) ist um den Stator (1) außen umlaufend gelagert und treibt Planetenräder (5) an, die im gleichfalls umlaufenden Planeten­ träger (6) gelagert sind. Die Planetenräder (5) kämmen einer­ seits in der Innenverzahnung des Kuppelrades (7) und anderer­ seits in der Innenverzahnung des Antriebsrades (8). Bei Ein­ schaltung des Motors im Rechts- oder Linksdrehsinn, je nach gewünschtem Drehrichtungssinn der Spannscheibe (9), wälzen sich die Planetenräder (5) im noch blockierten Antriebsrad (8) ab (die Einheit ist noch verriegelt) und das Kuppelrad (7) dreht sich mit seinen Kuppelzähnen (21) in Drehrichtung ("a") oder ("b"), je nach Drehsinn des Rotors mit Stirnrad (4).

An das stationäre Teil (3) ist ein Flansch (10) verschraubt, der eine feststehende Ringfläche (11) mit einer Anzahl Aus­ sparungen (12) aufweist. Weiterhin ist im Flansch (10) die Spannscheibe (9) spielfrei, insbesondere in Kreuzrollen (13), gelagert. Das Antriebsrad (8) ist mit der Spannschraube (9) verschraubt. Diese weist ihrerseits Aussparungen (15) auf, deren Anzahl der der Aussparungen (12) entspricht und die mit diesen in der gleichen Höhe liegen. Im Gegensatz zu den Zähnen einer Planverzahnung können die Aussparungen (12) und (15) parallel gefräst und geschliffen werden, sie sind also bei der Fertigung keinem Neigungswinkel unterworfen.

Im verriegelten Zustand der Einheit sind in den Aussparungen Rollkörper (16) eingerückt, die sich gegen die Ringfläche des Kuppelringes (17) abstützen. Diese Ringfläche weist keine Aus­ sparungen auf. Der Kuppelring (17) führt sich axial verschieb­ bar, aber durch die Paßfedern (19) gegen Verdrehung gesichert, im stationären Teil (3). An seiner unteren Stirnfläche weist der Kuppelring (17) Kuppelzähne (18) auf, die den Kuppelzähnen (21) des Kuppelrades (7) in Anzahl und Form gleichen. Auf den Kuppelzähnen (18) und (21) abgestützt, ist der Kuppelring (17) durch das Drucklager (22) und die Druckscheibe (23) durch die Druckschrauben (24) so anstellbar, daß die Rollkörper (16) ohne Spiel in den Aussparungen (12) und (15) liegen und so die Spannscheibe (9) positionsgenau und mit großer Stabili­ tät gegen Verdrehung sichern. Die Anzahl von Aussparungen und Rollkörpern wird im allgemeinen der gewünschten Anzahl der Schaltpositionen entsprechen, oder aber bei geringer Anzahl derselben, einem Mehrfachen der Schaltpositionen.

Eine Reihe von Druckfedern (20), abgestützt im Flansch (10), drückt den Kuppelring (17) mit bestimmter Kraft immer gegen das Drucklager (22). Weiterhin ist im stationären Teil (3) ein Indexbolzen (25) gelagert, der durch eine Öffnung durch das Kuppelteil (17) hindurchgeführt ist, und der in Rasten (26) einrasten kann, um die Spannscheibe (9) gegen Drehung mit einem gewissen Spiel zu sichern. Der Indexbolzen (25) wird gegen den Druck einer nicht dargestellten Feder mittels eines Magneten, der gleichfalls nicht dargestellt ist, zurückgezogen. Es ist aber auch möglich, den Indexbolzen (25) durch mechanische Mit­ tel, gesteuert vom System, in der Rückstellung zu halten.

Bei Einschaltung des Motors dreht sich, wie schon beschrieben, das Kuppelrad (7) in Richtung ("a") oder ("b") und die Kuppelzähne (18) und (21) gleiten auf ihren Stirnflächen solange aufeinan­ der, bis unter Wirkung der Druckfedern (20) der Kuppelring (17) nach unten gleitet und seine Kuppelzähne (18) in die Zahnlücken des Kuppelrades (7) einfallen. Damit ist das Kuppelrad (7) ge­ gen eine weitere Drehung blockiert und die Spannscheibe (9) mit dem Antriebsrad (8) dreht sich im vorbestimmten Drehsinn solange, bis eine nicht dargestellte elektrische Schaltung das Erreichen der gewünschten Position meldet. Der Indexbolzen (25) wird freigegeben, er fällt in eine betreffende Raste (26) des Antriebsrades (8) ein und blockiert nunmehr die Spann­ scheibe (9). Damit ist das Kuppelrad (7) wieder zur Drehung freigegeben, mittels ihrer Schrägen gleiten die Kuppelzähne (18) und (21) wieder auseinander, der Kuppelring (17) wird entgegen der Kraft der Druckfedern (20) in Richtung ("c") ge­ schoben. Damit wurden auch die Rollkörper (16) in die Ausspa­ rungen (12) und (15) spielfrei eingeführt, nachdem sie in der Phase des Umlaufs gegen die in Richtung ("d") freigebende Ringfläche des Kuppelringes (17) außer Eingriff geschoben wurden. Die nicht dargestellte elektrische Einrichtung schal­ tet den Motor ab, wenn die Kuppelzähne symmetrisch aufeinan­ der stehen. Ein neues Schaltspiel kann erfolgen.

Die Rollkörper (16) können durch einen Käfig in bekannter Art geführt sein. Der Käfig ist dann mit Spiel gegen Drehung ge­ sichert, damit die Rollkörper nicht außer Eingriff kommen können.

Der Käfig für die Rollkörper (16) kann andererseits erspart werden, wenn bei Erhaltung des Profiles auf gleicher Höhe, die Aussparungen (12) der feststehenden Ringfläche (11) gegen­ über den Aussparungen (15) der umlaufenden Ringfläche (14) soweit herabgebildet werden, daß die Rollkörper (16) nicht aus den Aussparungen (12) herausfallen können. Die Ring­ fläche des Kuppelringes (17) muß dementsprechend gestaltet werden.

Es werden eine Lösung für eine winkelschaltbare Baueinheit aufgezeigt, die gegenüber einer Baueinheit mit konventio­ neller dreifacher Planverzahnung keine Nachteile in bezug auf die Teil- und die Wiederholgenauigkeit aufweist und deren Stabilität in bezug auf die Tangential- und Kipp­ kräfte nicht wesentlich gemindert wird, die jedoch eine erhebliche Einsparung der Fertigungskosten und der Ferti­ gungsmittels erbringt.

Claims (4)

1. Winkelschaltbare Baueinheit für Werkzeugmaschinen, insbeson­ dere Rundschalttische oder Revolverköpfe, mit festgelegten regelmäßigen Schaltpositionen mit einem an oder in die Werk­ zeugmaschine einbaubaren stationären Teil und mit einem ver­ drehbaren Teil, mit einer formschlüssigen Kupplung zwischen dem stationären Teil und dem verdrehbaren Teil zur Verriege­ lung und zur Entriegelung des verdrehbaren Teils und einem Antriebsmechanismus für beide Riegelvorgänge und für die Schaltung des drehbaren Teils in eine neue beliebige Posi­ tion, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung des verdrehbaren Teils (9) in seiner jeweiligen Winkelstellung gegenüber dem stationären Teil (3, 10) durch eine stationäre Ringfläche (11) und einer konzentrisch in dieser umlaufenden Ringfläche (14) des verdrehbaren Teils (8, 9) durch Rollkörper (16) be­ wirkt wird, die in Aussparungen (12, 15) der beiden Ring­ flächen (11) und (14) spielfrei anstellbar einrückbar sind.

2.Winkelschaltbare Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rollkörper (16) durch die ohne Aussparungen plane obere Ringfläche eines Kupplungsringes (17), der im stationären Teil (3) axial beweglich, aber nicht drehbar geführt ist, in die Aussparungen (12, 15) eingerückt werden.

3. Winkelschaltbare Baueinheit nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (16) in einem Käfig geführt sind, der im stationären Teil (3) mit ge­ ringem Radialspiel drehfest geführt ist.

4. Winkelschaltbare Baueinheit nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (16) zur Ver­ meidung eines Käfigs in den Aussparungen (12) der fest­ stehenden Ringfläche (11) derart geführt sind, daß die Ringfläche (11) die umlaufende Ringfläche (14) um ein gewisses Maß übergreift, wobei die Aussparungen (12, 15) jedoch das gleiche Höhenmaß behalten.