DE3808091C2

DE3808091C2 - Revolverkopf für Drehmaschinen

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Publication number: DE3808091C2
Application number: DE19883808091
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2008-03-12
Also published as: DE3808091A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Revolverkopf für Drehmaschinen, zur Aufnahme von nicht angetriebenen und/oder angetriebenen Werkzeugen, mit einem feststehenden Gehäuse, mit einem Drehteil, das in dem Gehäuse drehbar gelagert ist und an dessen Stirnseite unter Zwischenanordnung einer Revolverscheibe die Werkzeuge angeordnet sind, sowie mit einer zwischen dem Gehäuse und dem Drehteil angeordneten lösbaren Verriegelungseinrichtung, wobei im entriegelten Zustand der Verriegelungseinrichtung das Drehteil bezüglich zum Gehäuse gedreht und so das gewünschte Werkzeug in die Arbeitsstellung gebracht werden kann.

Derartige Revolverköpfe, die zur Aufnahme von nicht angetriebenen und/oder angetriebenen Werkzeugen dienen und auf Drehmaschinen und Bearbeitungszentren eingesetzt werden können, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie können dabei für gleiche Bearbeitungsaufgaben verwendet werden. Die bekannten Revolverköpfe bestehen dabei grundsätzlich aus einem feststehenden Gehäuse, in dem ein Drehteil drehbar gelagert ist. An der Stirnseite dieses Drehteils sind dabei ggf. unter Zwischenanordnung einer Revolverscheibe die verschiedenen Werkzeuge angeordnet. Um das Drehteil bezüglich zum feststehenden Gehäuse in der Arbeitsstellung des Revolverkopfes zu fixieren, nachdem das Drehteil entsprechend gedreht und so das gewünschte Werkzeug in die Arbeitsstellung gebracht worden ist, ist zwischen dem Gehäuse und dem Drehteil eine lösbare Verriegelungseinrichtung vorgesehen. Diese Verriegelungseinrichtung muß dabei derart ausgebildet sein, daß die Positionierung der Werkzeuge mit großer Einstell- und Wiederholgenauigkeit erfolgt. Dies wird bei den bekannten Revolverköpfen mit einer Hirth-Verzahnung oder Index erreicht, wobei diese um die Antriebswelle angeordnet sind.

Ein gattungsgemäßer Revolverkopf für Drehmaschinen ist aus der DE 32 02 042 C2 bekannt. Bei dem hier offenbarten Revolverkopf ist die lösbare Verriegelungseinrichtung zwischen dem Gehäuse und dem Drehteil als Hirth- Verzahnung ausgebildet. Diese vorbekannte Hirth-Verzahnung gewährleistet zwar eine einwandfreie Drehmomentenübertragung, jedoch ist die Ausgestaltung dieser bekannten Verzahnung konstruktionsbedingt sehr aufwendig und damit teuer. Da darüber hinaus eine Drehmomentenübertragung mittels einer Hirth-Verzahnung nur möglich ist, wenn die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile in axiler Richtung fest gegeneinander verspannt sind, ist die Ausbildung einer Rutschkupplung bei der Verwendung einer Hirth-Verzahnung zur Drehmomentenübertragung nicht möglich. Zudem ist von Nachteil, daß die vorbekannten Hirth-Verzahnungen einen kleinen Verriegelungsdurchmesser aufweisen, was eine entsprechend niedrige Steifigkeit zur Folge hat. Dies bedingt auch, daß die Anzahl der (angetriebenen) Werkzeuge und deren Abmessungen begrenzt ist.

Die DE 25 53 713 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Festlegen eines Werkzeugs an einem Revolverkopf. Zum Festlegen dieses Werkzeugs weist der Schaft des Werkzeugs eine axiale zentrale Bohrung auf, die von drei radialen Bohrungen gekreuzt wird. Zur Verriegelung des Werkzeugs sind sowohl in den radialen Bohrungen als auch in der axialen Bohrung Kugeln angeordnet, die sich über ihre Umfangsflächen gegeneinander abstützten. Zur Fixierung der Lage der Kugeln und somit zum Fixieren des Werkzeugs ist eine zusätzliche Schraube vorgesehen, die gegen die in der axialen Bohrung angeordnete Kugel drückt und hierüber die in den radialen Bohrungen angeordneten Kugeln zur Lagefixierung an einen Anschlagring drängt. Diese bekannte Verriegelungseinrichtung ist konstruktiv sehr aufwendig und mithin teuer. Darüber hinaus ist diese Verriegelungseinrichtung lediglich zur Lagefixierung des Werkzeugs in einer definierten Lage geeignet.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Revolverkopf der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die Verriegelungseinrichtung konstruktiv einfach aufgebaut ist und darüber hinaus eine Überlastbegrenzung aufweist.

Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Verriegelungseinrichtung aus zwei identischen Kugelkränzen aus auf zu der Achse des Revolverkopfes konzentrischen sowie gleiche Durchmesser aufweisenden Kreisen liegenden und gleichmäßig über den Umfang verteilten Kugeln mit gleichen Durchmessern besteht, wobei der eine Kugelkranz an der Gehäusestirnseite und der andere Kugelkranz an der entsprechend gegenüberliegenden, entgegengesetzt gerichteten Drehteilstirnseite angeordnet ist und wobei im verriegelten Zustand die beiden Kugelkränze mit halbem Kugelabstand versetzt aneinanderliegend miteinander verzahnt sind, und daß zwischen dem Gehäuse und dem Drehteil eine Feder angeordnet ist, die das Drehteil bezüglich zum Gehäuse in die Verriegelungsstellung drückt.

Eine derartige Kugelverriegelung, die zugleich auch als Teilungseinrichtung dient, hat den Vorteil, daß sie auf einem sehr großen Durchmesser angeordnet werden kann. Dadurch wird nicht nur die Steifigkeit und die Teilungsgenauigkeit erhöht, sondern auch die für die Unterbringung der Werkzeuge am Dreh teil verfügbare Fläche wird wesentlich vergrößert. Mit der Ku gelverriegelung ist dabei eine Teilungsgenauigkeit von 3 Bogensekunden bzw. von 0,001 mm möglich, wobei die Wiederhol genauigkeit 0,5 Bogensekunden beträgt. Darüber hinaus ermög licht die Kugelverriegelung schnelle und schwingungsfreie Schaltvorgänge, wobei die Positionierung des gewünschten Werk zeuges in die Arbeitsstellung mittels einer Links/Rechts-Dre hung erfolgen kann. Auf diese Weise können die Werkzeuge auf dem kürzesten Wege ihre Arbeitsstellung erreichen. Um das Drehteil mit den Werkzeugen bezüglich zum feststehenden Ge häuse verstellen zu können, wird zunächst das Drehteil derart axial verschoben, daß die beiden Kugelkränze außer Eingriff gelangen, so daß das Drehteil entsprechend gedreht werden kann. Anschließend wird das Drehteil wieder in die Ausgangs lage zurückverschoben, in der die Kugelkränze wieder in der verriegelten Verzahnstellung sind.

Vorzugsweise liegen die Kugeln des jeweiligen Kugelkranzes an einander und bilden einen geschlossenen Kreis. Dies hat den Vorteil, daß sich die Kugeln gegenseitig seitlich abstützen und so die innere Stabilität der Kugelkränze erhöht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kugeln des je weiligen Kugelkranzes in einer Ringnut in einer Gießmasse ein gebettet. Diese Gießmasse kann dabei beispielsweise aus Kunst stoff oder einem Gießharz bestehen. Sie kann im Vakuum gesin tert sein und aus mehreren, homogen verteilten Komponenten be stehen. Die Gießmasse muß dabei chemisch stabil, d. h. öl- und säurefest sein sowie form-, volumen- und festigkeitsstabil. So sollte die Gießmasse beispielsweise bis 200.000 N druckem pfindlich sein.

Zur Entriegelung wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfin dung vorgeschlagen, daß zwischen dem Gehäuse und dem Drehteil eine Ölkammer angeordnet ist, die bei Druckbeaufschlagung das Drehteils bezüglich zum Gehäuse axial verschiebt und dabei die beiden Kugelkränze entriegelt. Dies stellt eine technisch ein fache Möglichkeit dar, mit der die beiden Kugelkränze außer Eingriff gebracht werden können, indem einfach in die Ölkammer Öl hineingepumpt wird, das die gewünschte gegenseitige axiale Verschiebung bewirkt. Durch Abpumpen des Öls aus der Ölkammer können dann die Kugelkränze wieder in ihre Verriegelungsposi tion zurückkehren. In Kombination mit der vorhin erwähnten Ölkammer hat die Feder den Vorteil, daß sie die Verriegelungsstellung der Kugelkränze definiert. Wird dann die Ölkammer druckbeaufschlagt, so ver schieben sich das Gehäuse und das Drehteil entgegen der Kraft der Feder axial gegeneinander. Vor allem aber dient die Feder zwischen dem Gehäuse und dem Drehteil als Rutschkupplung bzw. Überlastsicherung, die mögliche Beschädigungen des Revolver kopfes im Normalbetrieb ausschließt. Diese Überlastsicherung arbeitet dabei ohne Sicherungselement und ist daher zerstö rungsfrei.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Feder ist diese eine Tellerfeder, die konzentrisch zur Achse auf das Drehteil am Gehäuse sich abstützend aufgesteckt und mittels einer auf das Drehteil konzentrisch aufgeschraubten Mutter gehalten ist. Mittels der Mutter kann die Kraft der Tellerfeder eingestellt und damit die Schwelle der Überlastsicherung entsprechend den Bedürfnissen verändert werden.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß im Ge häuse ein Drehantrieb mit einem Zahnritzel angeordnet ist, das mit einem zur Achse konzentrischen Zahnkranz des Drehteils kämmt. Dieser Drehantrieb, der vorzugsweise mit einem Drehgeber zusammenwirkt, kann unter Ausschluß von Positions fehlern die exakte Arbeitsstellung des entsprechenden Werk zeuges einstellen, wobei sich die Steuerung laufend an die je weiligen Betriebsbedingungen (kalte oder warme Maschine, un terschiedliche Werkzeuggrößen und Gewichte) anpaßt und damit automatisch die Positioniergeschwindigkeit optimiert. Der Drehantrieb kann dabei entweder auf hydraulischer oder elek trischer Basis arbeiten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen ein erfindungsgemäßer Revolverkopf anhand eines Ausführungs beispieles schematisch dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Revolverkopf;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der beiden die Verriegelungseinrichtung des Revol verkopfes bildenden Kugelkränzen;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

In Fig. 1 ist im Schnitt ein Revolverkopf für Drehmaschinen zur Aufnahme von (nicht dargestellten) nicht angetriebenen und/oder ange triebenen Werkzeugen dargestellt. Er besteht aus einem fest stehenden Gehäuse 1, das an seiner Rückseite mit einem Deckel 2 verschlossen ist. In dem Gehäuse 1 ist um eine Achse A ein Drehteil 3 drehbar gelagert, wobei zu diesem Zweck zwischen dem Gehäuse 1 und dem Drehteil 3 ein Kugellager 4 angeordnet ist. Zusätzlich zu diesem Kugellager 4 sind zwischen dem Ge häuse 1 und dem Drehteil 3 noch Gleitlager 5 angeordnet, die zusätzlich zu der Drehbewegung um die Achse A auch eine Axial bewegung des Drehteils 3 bezüglich zum Gehäuse 1 ermöglichen sollen, wie dies weiter unten noch näher ausgeführt werden wird. Am vorderen Ende des Drehteils 3 ist eine Revolver scheibe 6 angeschraubt, in deren Stirnseite 7 um den Umfang verteilt Öffnungen 8 zur Aufnahme der (nicht dargestellten) Werkzeuge ausgebildet sind.

Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Drehteil 3 ist eine lösbare Verriegelungseinrichtung 9 angeordnet, die im entriegelten Zu stand eine Drehung des Drehteils 3 bezüglich zum Gehäuse 1 um die Achse A und damit die Positionierung des gewünschten Werk zeuges in die Arbeitsstellung ermöglicht und die im verriegel ten Zustand das Drehteil 3 bezüglich zum Gehäuse 1 und damit das Merkzeug in der Arbeitsstellung fixiert. Die Verriege lungseinrichtung 9 weist dabei zwei Kugelkränze auf, wobei der eine Kugelkranz 10 in der Gehäusestirnseite 11 und der andere Kugelkranz 10' in der nach hinten gerichteten und der Gehäuse stirnseite 11 zugewandten Drehteilstirnseite 12 angeordnet ist.

Die beiden Kugelkränze 10, 10' werden durch Kugeln 13 gleicher Durchmesser gebildet. Diese sind in sowohl in der Gehäuse stirnseite 11 als auch in der Drehteilstirnseite 12 ausgebil deten kreisförmigen Ringnuten 14, 14' in einer Gießmasse 15 eingebettet, wobei die Kugeln 13 eines jeden Kugelkranzes 10, 10' aneinanderliegen und einen geschlossenen Kreis bilden. Dies ist in den Fig. 2 und 3 zu erkennen. Die Kugeln 13 sind dabei mit mehr als der Hälfte ihres Durchmessers in der Gieß masse 15 eingebettet, so daß sie in der Gießmasse 15 form schlüssig gehalten und von dieser umgriffen werden. Die Kugeln 13 können sich somit nicht selbständig wieder aus der Gieß masse 15 lösen. Dies ist in Fig. 3 erkennbar. Die Kugelkränze 10, 10' sind konzentrisch mit einem Radius R zur Achse A des Revolverkopfes angeordnet. Im übrigen sind die Kugelkränze 10, 10' identisch ausgebildet.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist zwischen dem Gehäuse 1 und dem Drehteil 3 eine Ölkammer 16 ausgebildet, die über eine entsprechende Ölzuführung druckbeaufschlagt werden kann.

Auf das hintere Ende des Drehteils 3 ist konzentrisch zur Achse A eine Feder 17 in Form einer Tellerfeder aufgesteckt. Sie wird mittels einer aufschraubbaren Mutter 18 in ihrer Position gehalten. Sie stützt sich dabei auf der anderen Seite an einer Scheibe 19 über das Kugellager 4 am feststehenden Ge häuse 1 ab und schiebt somit das Gehäuse 1 und das Drehteil 3 ineinander. Durch Drehen der Mutter 18 kann dabei die Kraft der Feder 17 eingestellt werden.

Schließlich ist noch im Gehäuse 1 ein Drehantrieb 20 in Form eines Hydro- oder Elektromotors angeordnet, der mit einem Drehgeber 21 zusammenarbeitet. Der Drehantrieb 20 weist ein Zahnritzel 22 auf, das mit einem zu der Achse A konzentrischen Zahnkranz 23 des drehbar im Gehäuse 1 gelagerten Drehteils 3 kämmt.

Der Revolverkopf und dabei insbesondere die Verriegelungsein richtung 9 funktioniert wie folgt:

In der verriegelten Arbeitsstellung des Revolverkopfes befin det sich die Ölkammer 16 im entspannten Zustand und ist daher nicht druckbeaufschlagt. In diesem Zustand schiebt die Feder 17 das Gehäuse 1 und das Drehteil 3 derart ineinander, daß die beiden Kugelkränze 10, 10' aneinanderliegend miteinander ver zahnt sind. Dabei sind die Kugeln 13 des einen Kugelkranzes 10 bezüglich zu den Kugeln 13 des anderen Kugelkranzes 10' um den halben Durchmesser der Kugeln 13 versetzt angeordnet. Die Kugeln 13 des einen Kugelkranzes 10 kommen somit in den Lücken zwischen den Kugeln 13 des anderen Kugelkranzes 10' zu liegen. Diese Kugelversetzung definiert den kleinstmöglichen Teilungswinkel des Revolverkopfes. Dieser Teilungswinkel ist in Fig. 2 eingezeichnet.

Um ein anderes Werkzeug in die Arbeitsstellung zu bringen, muß die Verriegelungseinrichtung 9 entriegelt werden, damit das Drehteil 3 in die entsprechende Drehposition gedreht werden kann. Zu diesem Zweck wird die Ölkammer 16 druckbeaufschlagt, so daß sich das Gehäuse 1 und das Drehteil 3 entgegen der Kraft der Feder 17 derart auseinanderschieben, daß die beiden Kugelkränze 10, 10' außer Eingriff gelangen, indem sie vonein ander abheben. In diesem Zustand kann dann das Drehteil 3 mit tels des Drehantriebes 20 und dem Drehgeber 21 in die ent sprechende Position gedreht werden. Ist diese erreicht, wird die Ölkammer 16 wieder entspannt, so daß die Feder 17 das Gehäuse 1 und das Drehteil 3 wieder derart ineinanderschiebt, daß die beiden Kugelkränze 10, 10' wieder in Eingriff gelangen. In dieser Position ist das Drehteil 3 mit den Werkzeugen bezüglich zum Gehäuse 1 wieder fixiert.

Die beiden Kugelkränze 10, 10' sowie die Feder 17 bilden gleichzeitig eine mittels der Mutter 18 einstellbare Überlast sicherung. Wird nämlich das Drehteil 3 mit den Werkzeugen übermäßig beansprucht, so gelangen die beiden Kugelkränze 10, 10' entgegen der Kraft der Feder 17 kurzzeitig außer Ein griff, so daß sich das Drehteil 5 bezüglich zum Gehäuse 1 dre hen und der Überlast somit ausweichen kann. Somit sind mög liche Beschädigungen des Revolverkopfes ausgeschlossen.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Deckel

3

Drehteil

4

Kugellager

5

Gleitlager

6

Revolverscheibe

7

Stirnseite

8

Öffnung

9

Verriegelungseinrichtung

10

Kugelkranz

10

' Kugelkranz

11

Gehäusestirnseite

12

Drehteilstirnseite

13

Kugel

14

Ringnut

14

' Ringnut

15

Gießmasse

16

Ölkammer

17

Feder

18

Mutter

19

Scheibe

20

Drehantrieb

21

Drehgeber

22

Zahnritzel

23

Zahnkranz
A Achse
R Radius
α Teilungswinkel

Claims

1. Revolverkopf für Drehmaschinen, zur Aufnahme von nicht angetriebenen und/oder angetriebenen Werkzeugen,
mit einem feststehenden Gehäuse (1),
mit einem Drehteil (3), das in dem Gehäuse (1) drehbar gelagert ist und an dessen Stirnseite (7) unter Zwischenanordnung einer Revolverscheibe (6) die Werkzeuge angeordnet sind,
sowie mit einer zwischen dem Gehäuse (1) und dem Drehteil (3) angeordneten lösbaren Verriegelungseinrichtung (9), wobei im entriegelten Zustand der Verriegelungseinrichtung (9) das Drehteil (3) bezüglich zum Gehäuse (1) gedreht und so das gewünschte Werkzeug in die Arbeitsstellung gebracht werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungseinrichtung (9) aus zwei identischen Kugelkränzen (10, 10') aus auf zu der Achse (A) des Revolverkopfes konzentrischen sowie gleiche Durchmesser aufweisenden Kreisen liegenden und gleichmäßig über den Umfang verteilten Kugeln (13) mit gleichen Durchmessern besteht, wobei der eine Kugelkranz (10) an der Gehäusestirnseite (11) und der andere Kugelkranz (10') an der entsprechend gegenüberliegenden, entgegengesetzt gerichteten Drehteilstirnseite (12) angeordnet ist und wobei im verriegelten Zustand die beiden Kugelkränze (10, 10') mit halbem Kugelabstand versetzt aneinanderliegend miteinander verzahnt sind, und daß zwischen dem Gehäuse (1) und dem Drehteil (3) eine Feder (17) angeordnet ist, die das Drehteil (3) bezüglich zum Gehäuse (1) in die Verriegelungsstellung drückt.

2. Revolverkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (13) des jeweiligen Kugelkranzes (10, 10') aneinanderliegen und einen geschlossenen Kreis bilden.

3. Revolverkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (13) des jeweiligen Kugelkranzes (10, 10') in einer Ringnut (14, 14') in einer Gießmasse (15) eingebettet sind.

4. Revolverkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (1) und dem Drehteil (3) eine Ölkammer (16) angeordnet ist, die bei Druckbeaufschlagung das Drehteil (3) bezüglich zum Gehäuse (1) axial verschiebt und dabei die beiden Kugelkränze (10, 10') entriegelt.

5. Revolverkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (17) eine Tellerfeder ist, die konzentrisch zur Achse (A) auf das Drehteil (3) am Gehäuse (1) sich abstützend aufgesteckt und mittels einer auf das Drehteil (3) konzentrisch aufgeschraubten Mutter (18) gehalten ist.

6. Revolverkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) ein Drehantrieb (20) mit einem Zahnritzel (22) angeordnet ist, das mit einem zur Achse (A) konzentrischen Zahnkranz (23) des Drehteils (3) kämmt.