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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Nockenmechanismus, durch welchen
auf eine Eingangswelle zugeführtes
rotierendes Drehmoment in eine verbundene Rotations- und Axialbewegung
einer Ausgangswelle umgewandelt wird.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Die
Art von Nockenmechanismus, welche die Erfindung betrifft, wird häufig in
der Technik als ein "Aufnahme-
und Druck-" Mechanismus
oder "automatische
Werkzeug-Austauscheinheit" bezeichnet. Die 10 und 11 stellen
zwei Ansichten dieser Art von Nockenmechanismus bereit, welche derzeit in
der Technik bekannt ist. Ein Rollenlaufwerknocken 3 wird
fest an einer Eingangswelle 2 angebracht. Ein Drehkopf 4 beinhaltet
Nockenfolger 4a, welche zwischen zulaufenden Rippen 3a des
Rollenlaufwerknockens 3 laufen. Der Drehkopf 4 wird
drehend durch das Drehmoment angetrieben, welches von dem Rollenlaufwerknocken 3 auf
die Nockenfolger 4a zugeführt wird. Eine Ausgangswelle 5 ist
an dem Drehkopf 4 mittels einer Gleitkeilverbindung angefügt, welche es
ermöglicht,
dass die Ausgangswelle drehend durch den Drehkopf angetrieben wird,
während
dessen sie innerhalb des Drehkopfes axial gleitet.
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Ferner
ist ein endloser Kanalnocken 3b bzw. ein endloses Kanalkurvengetriebe 3b auf
einer Oberfläche
des Rollenlaufwerknockens 3 bzw. des Rollenlaufwerk-Kurvengetriebes 3 vorgesehen.
Dieser Aufbau stellt einen Mechanismus bereit, durch welchen die
Eingangswelle 2 in der Lage ist, dem Schwingarm 6 eine
Hin- und Herbewegung durch Anordnen eines Endes des Schwingarms
innerhalb des rotie renden Kanalnockens, und durch gelenkiges Anfügen des anderen
Endes des Schwingarms an der Ausgangswelle 5 zu verleihen.
Somit ist ein Mechanismus bewirkt, durch welchen die Rotationsbewegung
des Kanalnockens in eine verbundene Rotations- und Hin- und Herbewegung
der Ausgangswelle umgewandelt wird. Bei Anwendungen, in welchen
dieser Nockenmechanismus als ein Teil einer Werkzeug-Austauscheinheit
verwendet wird, ist ein Werkzeug-Austauscharm an dem Ende der Ausgangswelle 5 angebracht.
Die verbundene Wirkung, welche durch den Nockenmechanismus erzeugt
wird, rotiert zunächst den
Tragarm in eine Stellung vor das Werkzeugmagazin, hebt den Arm,
um ein Werkzeug in dem Magazin zu greifen, senkt den Arm, um das
Werkzeug zu entfernen, und rotiert dann den Arm in der entgegen gesetzten
Richtung, um das Werkzeug zu der Austauschstellung an der Drehmaschine,
der Schleifmaschine, dem Bearbeitungszentrum oder derartigen Maschinen
zu bringen. Der Nockenmechanismus hebt dann den Arm wieder, und
senkt abschließend den
Arm, um den Werkzeug-Austauschzyklus
zu vervollständigen.
Dieser Zyklus wird immer dann wiederholt, wenn ein Werkzeug-Austauschvorgang
durchgeführt
wird.
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Dieser
Aufbau, in welchem Nockenfolger 4 so angeordnet sind, dass
diese den Konturen von zulaufenden Rippen 3a folgen, erfordert,
dass die Drehachse des Drehkopfs 4 horizontal mit rechtem
Winkel bezüglich
der vertikal orientierten Drehachse des Rollenlaufwerknockens 3 orientiert
ist. Die Drehachsen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 5 sind
ebenso relativ mit demselben rechten Winkel angeordnet. Darüber hinaus
muss der Schwingarm 6 benachbart zu dem Rollenlaufwerknocken 3 angeordnet
sein. Der Schwingarm 6 beinhaltet einen Basisteil 6a,
welcher drehbar durch das Gehäuse 7 getragen
wird, und den zentral angeordneten Nockenfolger 6b, welcher
innerhalb des Kanalnockens 3b läuft. Dieser Aufbau erfordert,
dass der Nockenfolger 6b, welcher auf einem Ende 6c des
Schwingarms angeordnet ist, eine direkt bewegliche Verbindung mit dem
Flanschanschluss 5a auf der Ausgangswelle 5 ausbildet.
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Mit
anderen Worten, muss die Ausgangswelle 5 einen Teil bereitstellen,
an welchem der Drehkopf 4 als ein Mittel des Verleihens
einer Drehbewegung auf die Ausgangswelle aus den Rippen 3a angebracht
werden kann, und muss auch den Flanschanschluss 5a enthalten,
durch welchen eine axiale Hin- und Herbewegung auf die Ausgangswelle
von dem Schwingarm 6 ausgeübt wird. Bei diesem Aufbau muss
ein wesentlicher Raum entlang der Ausgangswelle zwischen dem Drehkopf 4 und
dem Flanschanschluss 5a als ein Mittel zum Ermöglichen,
dass der Schwingarm in einem Bereich separat von dem Drehkopf arbeitet,
bereitgestellt werden. Als ein Ergebnis muss das Gehäuse 7 mit
hinreichend großen
Dimensionen hergestellt werden, um Raum für den Schwingarm bereitzustellen,
um mit einem Abstand von dem Drehkopf 4 zu arbeiten, durch
welchen keine Störung
des Betriebs des Drehkopfs 4 auftritt. Wie in 11 dargestellt,
muss das Gehäuse 7 ein
Erweiterungsgehäuse 7a als
ein Mittel des Bereitstellens des zuvor beschriebenen Raums für die Axialbewegung
der Ausgangswelle 5 und des Schwingarms 6 beinhalten.
Wegen des Erfordernisses, die Erweiterungskammer 7a in
dem Gehäuse 7 mit
einzuschließen,
wird das Gehäuse
relativ groß,
wodurch somit verschiedene Konstruktionsschwierigkeiten hinsichtlich
der Einfassung des Nockenmechanismus in ein kompaktes automatisches
Werkzeug-Austauschsystem und/oder Metallbearbeitungsmaschine gestellt werden.
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US-B-6186014
offenbart einen nockengetriebenen Mechanismus gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, welcher zwei Nockenformen, einen Schwingarm und
einen Drehkopf zum Antrieb einer Ausgangswelle mit einer verbundenen
Radialund Axialbewegung verwendet. Eine Anordnung, in welchem ein
Nockenfolger gegenüber
jeder planaren Oberfläche
des rechteckigen Keils, welcher den Drehkopf und die Ausgangswelle
verbindet, wirkt zur Erhöhung
der Drehkopffestigkeit und reduziert die Größe des Mechanismus.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
durch die Erfindung vorgeschlagene Nockenmechanismus stellt adäquaten Raum
für den Hin-
und Herbewegungsvorgang des Schwingarms bereit, während wirksam
Beschränkungen
hinsichtlich der Platzierung des Drehkopfteils eliminiert werden,
welcher der Ausgangswelle die Rotationsbewegung verleiht, wodurch dem
gesamten Nockenmechanismus ermöglicht
wird, mit kleineren äußeren Dimensionen
hergestellt zu werden.
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Die
Erfindung stellt einen Nockenmechanismus bereit, welcher einen Rollenlaufwerknocken,
der an einer drehbaren Eingangswelle fest befestigt ist, einen Drehkopfteil,
welcher benachbart zu dem Rollenlaufwerknocken angeordnet und durch
diesen drehend angetrieben wird, einen Nockenteil, welcher auf einer
Fläche
des Rollenlaufwerknockens ausgebildet ist, einen hin und her bewegenden
Schwingarm, welcher benachbart zu dem Nockenteil angeordnet und
mit diesem beweglich verbunden ist, eine Ausgangswelle, an welcher
der Drehkopfteil mittels einer axialen Gleitkeilverbindung angeschlossen
ist, wobei die Ausgangswelle durch den Drehkopfteil drehbar angetrieben
wird, einen Ausgangswellenverbindungsteil, welcher auf der Ausgangswelle
ausgebildet ist, und einen Gleiterteil umfasst, dessen eines Endes
mit dem Schwingarm in Eingriff steht und dessen anderes Ende mit
dem Ausgangswellen-Verbindungsteil in Eingriff steht, wobei der
Gleitteil in der Lage ist, eine schwingende, hin und her gehende
Bewegung des Schwingarms in eine hin und her gehende Axialbewegung
der Ausgangswelle umzuwandeln, und dadurch gekennzeichnet ist, dass
der Gleitteil einen Basisteil und einen Spitzenteil mit einschließt, wobei
der Basisteil ein längliches
Loch mit einschließt,
dessen Länge
sich mit rechtem Winkel zu der Richtung der Bewegung des Gleitteils
erstreckt, dies als ein Mittel des beweglichen Verbindens mit dem
Schwingarm, und dass der Spitzenteil beweglich an dem Ausgangswellen-Verbindungsteil über einen
Nockenfolgerteil beweglich verbunden ist.
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Die
hin und her gehende, schwingende Bewegung des Schwingarms wird in
die Axialbewegung der Ausgangswelle mittels des Gleiterteils umgewandelt,
wobei die Ausgangswelle somit durch den Gleiter in derselben Axialrichtung
wie der Gleiter bewegt wird. Die Verwendung des Gleiters zum Übertragen und
Umwandeln der hin und her gehenden Schwingbewegung des Schwingarms
in die Axialbewegung der Ausgangswelle resultiert in einem Aufbau,
welcher die vorhergehende Konstruktionsbeschränkung eliminiert, nach welcher
eine Ausgangswellenverbindung so angeordnet wurde, dass diese nicht
die Bewegung des Drehkopfes stört.
Der Aufbau, welcher durch die Erfindung vorgesehen wird, ermöglicht es, den
Bereich der Schwingarmbewegung mit einem größeren Grad von Spielraum vorzusehen.
Beispielsweise ermöglicht
die Verbindung einen größeren Schwingarmhub
innerhalb eines Gehäuses,
welches nicht größer als
das ist, welches für
einen konventionellen Nockenmechanismus verwendet wird. Umgekehrt
ermöglicht
die Erfindung einen Nockenmechanismus, welcher denselben Schwingarmhub
wie der von konventioneller Art bereitstellt, aber dies mit einem
Nockenmechanismus, welcher innerhalb eines kleineren, kompakteren
Gehäuses
eingekapselt ist.
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Darüber hinaus
ist der erfindungsgemäße Nockenmechanismus
dahingehend aufgebaut, dass ein Gehäuse beinhaltet ist, welches
eine Drehbewegung der Eingangswelle und eine verbundene Dreh- und
Axialbewegung der Ausgangswelle stützt. Der Rollenlaufwerknocken
beinhaltet zulaufende Rippen, welche auf seinem Radialumfang ausgebildet
sind, und einen endlosen Nockenkanal (entsprechend dem Nockenteil),
welcher auf seinen seitlichen Radialoberflächen ausgebildet ist. Der Drehkopfteil
enthält
radial vorstehende Nockenfolger, welche sich zu und innerhalb einer
konturierten Nut erstrecken, welche durch die zulaufenden Rippen
auf den Rollenlaufwerknocken begrenzt sind. Der Schwingarm wird drehbar
durch das Gehäuse
getragen und beinhaltet zwei Nockenfolger, wobei ein Nockenfolger
beweglich an dem endlosen Nockenkanal angeschlossen ist, und der
andere beweglich an dem Gleiterteil angeschlossen ist. Der Ausgangswellen-Verbindungsteil ist
eine genutete, ringartige Verbindung, welche aus zwei Flanschen
gebildet ist, welche sich radial von einem Umfang der Ausgangswelle
erstrecken.
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Der
Schwingarm ist durch einen vergrößerten Mittenabschnitt
gekennzeichnet, in welchem ein gekrümmter Schlitz, ausgebildet
mit einer Breite, welche geringfügig
größer als
ein Durchmesser der Eingangswelle ist, als ein Mittel zum Verhindern,
dass der Schwingarm die Eingangswelle berührt, wenn der Schwingarm durch
seinen Bewegungsbereich quert, vorgesehen ist.
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Ein
Werkzeug-Austauscharm ist an der Ausgangswelle als ein Mittel des
intermittierenden Anschließens
des Nockenmechanismus an auszutauschende Werkzeuge angebracht. Annähernd die
Mitte des Werkzeug-Austauscharms schließt sich an ein Ende der Ausgangswelle
an. Werkzeug-Greifklemmen sind an jedem Ende des Arms vorgesehen
als ein Mittel zum Greifen von Werkzeugen. Die Rotationsbewegung
der Ausgangswelle dreht den Werkzeug-Austauscharm, während die
Axialbewegung der Welle dem Arm eine gleichzeitige Anhebe- und Fall-Bewegung
in der Axialrichtung der Ausgangswelle verleiht. Der Rollenlaufwerknocken
und der Kanalnocken sind dahingehend konstruiert, eine gewünschte Zeiteinteilung
dieser Rotations- und Anhebe-/Fall-Axialbewegungen in einer Weise
bereitzustellen, welche einen Werkzeug-Austauschvorgang für eine spezifische
Anwendung am besten bewirkt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Draufsicht-Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist
ein Aufriss-Querschnitt der in 1 gezeigten
Erfindung.
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3 ist
ein Detail-Querschnitt einer Linie A-A von 2.
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4 ist
ein Aufriss, welcher das Verhältnis zwischen
dem Gleiter und der Ausgangswelle des erfindungsgemäßen Nockenmechanismus
darstellt, welcher in 1 gezeigt ist.
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5 ist
ein vergrößerter Querschnitt
des Verbindungsteils zwischen dem Schwingarm und dem Gleiter des
erfindungsgemäßen Nockenmechanismus,
welcher in 1 gezeigt ist.
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6 stellt die Ausgangswelle (des in 1 gezeigten
Nockenmechanismus) dar, positioniert in ihrem untersten Punkt axialer
Traverse.
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7 stellt die Ausgangswelle (des in 1 gezeigten
Nockenmechanismus) dar, positioniert in ihrem höchsten Punkt axialer Traverse.
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8 ist
eine Draufsicht eines Werkzeug-Austauscharms, welcher an dem in 1 gezeigten
Nockenmechanismus angefügt
ist.
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9 ist
ein Aufriss eines Werkzeug-Austauscharms, welcher an dem in 8 gezeigten
Nockenmechanismus angefügt
ist.
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10 ist
ein Draufsicht-Querschnitt eines konventionellen Nockenmechanismus,
wie er in der Technik bekannt ist.
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11 ist
ein Aufriss-Querschnitt eines konventionellen Nockenmechanismus,
welcher in 10 gezeigt ist.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
nachfolgende Diskussion wird eine auf die begleitenden Figuren Bezug
nehmende detaillierte Erläuterung
einer Ausführungsform
der Erfindung bereitstellen. Die Figuren stellen die Erfindung ausgeführt als
die Art von Nockenmechanismus dar, welche verwendet wird, um einen
automatischen Werkzeug-Austauschvorgang für eine automatische Drehbank,
ein Bearbeitungszentrum oder derartige Mechanismen verwendet wird.
Die Erfindung umfasst im Grunde die nachfolgenden Komponenten und
Strukturen. Der Drehkopf 14 ist einem Rollenlaufwerksnocken 13 benachbart
angeordnet und wird durch diesen mittels Nockenfolgern 20 angetrieben,
welche sich radial von dem Drehkopf 14 in Nockentäler 18 erstrekken.
Ein Schwingarm 15 wird benachbart zu der Rollenlaufwerksnockenoberfläche 13a versetzt, in
welchem ein endloser Kanalnocken 19 ausgeformt ist, und
arbeitet mit hin und her gehender Schwingungsbewegung, welche durch
den Nockenfolger 25 verliehen wird, welcher den Konturen
des Kanalnockens 19 folgt. Die Ausgangswelle 16 ist
axial an dem Drehkopf 14 angeschlossen, und ist beweglich
zu dem Ende des Schwingarms 15 mittels eines Flanschanschlusses 22 angeschlos sen,
welcher aus zwei Radialflanschen besteht, welche auf der Ausgangswelle 16 beabstandet
von den Nockenfolgern 20 ausgebildet sind. Die Ausgangswelle 16 ist
somit in der Lage, sich in der Axialrichtung mittels der gelenkigen Anfügung an
dem Schwingarm 15 zu bewegen, während dessen sie durch den
Drehkopf 14 rotierend angetrieben wird. Das kennzeichnende
Merkmal dieses Nockenmechanismus ist die Aufnahme eines Gleiters 30,
welcher benachbart zu den Nockenfolgern 20 angeordnet und
mit der Ausgangswelle 16 ausgerichtet ist, und welcher
in der Lage ist, benachbart entlang derselben Axialebene wie die
Ausgangswelle 19 sich zu bewegen. Der Gleiter 30 enthält einen
Basisteil 30a, welcher gelenkig an dem Ende des Schwingarms 15 angefügt ist,
und einen Spitzenteil 30b, welcher gelenkig an dem Flanschanschluss 22 der
Ausgangswelle 16 angebracht ist.
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Wie
in den 1 und 2 dargestellt, stellt diese
Ausführungsform
des Nockenmechanismus 10 einen Aufbau bereit, in welchem
die Eingangswelle 12, der Rollenlaufwerksnocken 13,
der Drehkopf 14, der Schwingarm 15, die Ausgangswelle 16 und
deren dazugehörigen
Teile und Mechanismen innerhalb eines Gehäuses 11 eingebaut
sind. Die Eingangswelle 12 ist als ein fester integraler
Teil eines zylindrisch geformten Rollenlaufwerknockens 13 aufgebaut,
und beide Enden in der Eingangswelle 12 werden drehbar
durch Lager 17 und 17a in dem Gehäuse 11 getragen.
Die kontinuierliche Drehung des Rollenlaufwerknockens 13 verleiht
dem Drehkopf 14 eine segmentierte Drehbewegung und dem
Schwingarm 15 eine simultane vertikale Schwingbewegung.
Zulaufende Rippen 18 sind auf dem Umfang des Rollenlaufwerknockens 13 ausgebildet,
und ein endloser Kanalnocken 19 ist auf einer Oberfläche 13a des
Rollenlaufwerknockens ausgebildet, welcher die Eingangswelle 12 umschließt.
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Der
Drehkopf 14 ist als ein zylindrischer Körper von annähernd derselben
Länge wie
der Durchmesser des Rollenlaufwerknockens 13 aufgebaut und
ist derart orientiert, dass dieser benachbart auf einer Achse drehbar
ist, welche 90° von
dem des Rollenlaufwerknockens 13 angeordnet ist. Ein axialer Keil 14a ist
in der Mitte des Drehkopfs 14 ausgebildet, und vier Nockenfolger 20,
welche mit gleichen 90°-Winkeln beabstandet
sind, um so einen kreuzförmigen
Aufbau zu bilden, wenn dies von oben betrachtet wird, ragen aus
dem Umfang des Drehkopfs nach außen heraus. Die Nockenfolger 20 befinden sich
innerhalb des durch die zulaufenden Rippen 18 umschriebenen
Tals, welche auf dem Umfang des Rollenlaufwerknockens 13 ausgebildet
sind, und bilden so einen Mechanismus, durch welchen Nockenfolger 20 dem
Drehkopf 14 eine bidirektionale Umdrehungs- bzw. Kreiselbewegung
verleihen, dies in spezifischen Bögen einer Rotation durch Folgen
der Konturen der zulaufenden Rippe, sobald sich der Rollenlaufwerknocken 13 dreht.
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Die
Ausgangswelle 16 enthält
die Gleitwelle 16b, welche an der Seite des Ausgangswellen-Basisteils 16a angeordnet
ist. Die Gleitwelle 16b ist von annähernd gleicher Länge wie
der Drehkopf 14 und ist beweglich innerhalb des Drehkopfs 14 mittels
eines Keils 17a angebracht. Der Keil 14a stellt
somit Mittel bereit, durch welche die Ausgangswelle 16 in der
Lage ist, durch den Drehkopf 14 in Drehung versetzt zu
werden, während
sie ebenso in einer Axialrichtung durch die Mitte des Drehkopfs 14 gleitet.
Das Ende der Ausgangswelle 16c ragt aus dem Gehäuse 11 als Übertragungsmittel
der zusammengesetzten Dreh- und Axialbewegungen der Ausgangswelle
an einen externen Mechanismus hervor. Eine Dichtung 21 hilft
beim Tragen des Endes der Ausgangswelle 16c innerhalb des
Gehäuses 11.
Der Flanschabschluss 22, welcher zwischen dem Ende der
Ausgangswelle 16c und der Gleitwelle 16b angeordnet ist,
ist als ein fester integraler Teil der Ausgangswelle 16 ausgebildet
und stellt ein Mittel der Übertragung axialer
Bewegung an die Ausgangswelle bereit.
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Der
Schwingarm 15, welcher benachbart zum Kanalnocken 19 angeordnet
ist, welcher in der seitlichen Fläche 13a des Rollenlaufwerknockens 13 ausgebildet
ist, schließt
einen Schwingarm-Basisteil 15a mit ein, welcher auf dem
Gehäuse 11 durch
eine Stummelwelle 23 gelenkig befestigt ist. Der Schwingarm 15 schließt auch
den Folger 24 mit ein, welcher an dem Ende des Schwingarms 15b angebracht
ist, welches auf der Drehkopfseite des Schwingarms 15 angeordnet
ist. Der Schwingarm 15 schließt ferner einen ausgedehnten
Mittenabschnitt 15c mit ein, welcher zwischen gelenkig
angebrachten und schwingenden Enden angeordnet ist. Der Nockenfolger 25, welcher
fest an einer Seite des Mittenabschnitts 15c an gebracht
ist, ragt in den Kanalnocken 19 als ein Mittel des beweglichen
Verbindens des Schwingarms 15 an den Rollenlaufwerknocken 13 hervor.
Der vorstehend beschriebene Aufbau bildet somit einen Mechanismus,
durch welchen die Drehbewegung des Rollenlaufwerknockens 13 in
eine hin und her gehende Schwingbewegung des Schwingarms 15 umgewandelt
wird, welcher auf der Stummelwelle 23 gelenkig angebracht
ist. Ein gekrümmter
Schlitz 15c öffnet über den
weitesten Teil des Schwingarms 15 als ein Mittel der Bereitstellung
von Raum für
den Schwingarm 15, um über
die Eingangswelle 12 ohne Zusammenstoßen zu schwingen. Der gekrümmte Schlitz 15d ist
zu einer Breite ausgebildet, welche größer als der Durchmesser der
Eingangswelle 12 ist, und einer ausreichenden Länge, um
es dem Schwingarm 15 zu ermöglichen, durch seinen erforderten
Bereich der Bewegung auf der Stummelwelle 23 zu schwenken.
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Die
Ausführungsform
stellt für
die Anbringung des Gleiters 30 einen plattenartigen Aufbau
bereit, welche auf den Drehkopf 14 weist, der dem Ende des
Schwingarms 15b benachbart ist, welcher in der Lage ist,
in derselben Axialrichtung wie die Ausgangswelle 16 sich
zu bewegen. Zwischen dem Gleiter 30 und den Nockenfolgern 20 ist
als Mittel zur Verhinderung eines Aufeinandertreffens zwischen den zwei
Komponenten ein Spiel vorgesehen. Wie in 3 gezeigt,
gleitet der Gleiter 30 in dem Raum, welcher zwischen dem
Gehäuse 11 und
der Gleitführung 31 bereitgestellt
ist, wobei die Gleitführung 31 fest
an dem Gehäuse 11 angebracht
ist.
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Wie
in 4 dargestellt, beinhaltet das Gleiterbodenende 30a einen
abgerundeten Schlitz 32, dessen Längengröße im rechten Winkel bezüglich der
Bewegungsrichtung des Gleiters 30 angeordnet ist. Ein Schwingarmnockenfolger 24,
welcher an dem Schwingarm 15 fest angebracht ist, ist beweglich
innerhalb des abgerundeten Schlitzes 32 untergebracht.
Wie in 5 dargestellt, ist der Nockenfolger 34 fest
an dem oberen Ende 30b des Gleiters durch einen Folgerstock 33 angefügt, und
schließt
sich beweglich an dem Flanschanschluss 22 an der Ausgangswelle 16 an.
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Die
Gleiterführung 31 beinhaltet
eine Ausschnittsnut 31a, welche mit der Längskante
des Gleiters 30 auf eine Tiefe von annähernd der halben Dicke des
Gleiters 30 verbunden ist und diese überlappt. Der Schlitz 31b ist
in der Mitte der Ausschnittsnut 31a auf eine Breite ausgebildet,
welche geringfügig
größer als
die des Folgerstocks 33 als ein Mittel ausgebildet, um
dem Stock 33 zu ermöglichen,
sich innerhalb des Schlitzes 31b ohne Behinderung zu bewegen.
Der Schlitz 31b beinhaltet ein Paar von Gleitschienen 35,
wobei jede Gleitschiene an eine nach innen weisende Oberfläche des
Schlitzes 31b als ein Mittel zur Bewirkung einer glatten
Gleitbewegung des Folgerstocks 33 angefügt ist.
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Wie
in den 8 und 9 gezeigt, ist der Werkzeug-Austauscharm 40 an
dem Ende der Ausgangswelle 16 mit dem Zweck des Ausübens der
rotierenden und linearen Bewegungen angefügt, welche durch den Nockenmechanismus
erzeugt werden, um die Installation und Entfernung des Werkzeugs 42 an
und von der Metallverarbeitungsmaschine 41 zu bewirken.
Der Werkzeug-Austauscharm 40 ist fest an dem Ende der Ausgangswelle 16 annähernd bei
der Mitte des Arms angeschlossen, und beinhaltet einen Klemmenteil 40a an
jedem Ende als ein Mittel zum Greifen und Lösen des Werkzeugs 42. Eine
der Klemmenteile wird verwendet, um ein neues Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin
zu der Metallverarbeitungsmaschine zu greifen und zu übertragen,
während
der andere Klemmenteil verwendet wird, um ein zuvor benutztes Werkzeug
aus der Metallverarbeitungsmaschine zu dem Werkzeugmagazin zurückzugeben.
Dieser Vorgang wird durch Rotation des Werkzeug-Austauscharms um
180°, Aufwärtsbewegung
in einer Linearrichtung zur Anbringung eines neuen Werkzeugs in
der Metallverarbeitungsmaschine während das zuvor benutzte Werkzeug
gleichzeitig zu dem Werkzeugmagazin zurückgegeben wird, bewirkt. Der
Werkzeug-Austauscharm senkt sich dann ab und dreht um 90°, um einen
Werkzeugaustauschzyklus zu vervollständigen.
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Der
in der Ausführungsform
beschriebene Nockenmechanismus bewirkt den vorstehenden Vorgang
durch einen Mechanismus, in welchem die Rotation der Eingangswelle 12 und
des angefügten
Rollenlaufwerknockens 13 dem Drehkopf 14 einen
Bogen von Rotation verleiht, welcher von den Nockenfolgern 20 resultiert,
welche den Konturen der zulaufenden Rippen 18 folgen. Die
teilweise Rotation des Werkzeug-Austauscharms 40 wird somit
dadurch ermöglicht,
dass der Drehkopf 14 die Ausgangswelle 16 durch
deren gegenseitige Keilverbindung rotierend antreibt. Der Grad der
Bewegung des Werkzeug-Austauscharms 40 wird durch die Art
des für
die zulaufenden Rippen 18 verwendeten Profils bestimmt.
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Darüber hinaus
verleiht die Drehung des Rollenlaufwerknockens 13 ebenso
dem Schwingarm 15 durch eine Wirkung, bei welcher der Schwingarmfolger 25 an
den Bewegungskonturen des Kanalnockens 19 anliegt, einer
hin und her gehenden, pendelartigen Bewegung. Die Pendelbewegung
des Schwingarms 15 wird auf den Gleiter 30 über den
Nockenfolger 24 übertragen. 6 zeigt die Position des Gleiters 30 am
Anfang seines Hubes. Die Aufwärtsbewegung
des Endes des Schwingarms 15b verleiht, wie in 7 gezeigt, dem Gleiter 30 eine gleiche
Aufwärtsbewegung,
und da der Flanschanschluss 22 an dem Gleiternockenfolger 34 angeschlossen
ist, bewegt sich die Ausgangswelle 16 zusammen mit dem
Gleiter 30 in einer Richtung aus dem Gehäuse 11 heraus
nach oben. Die fortgesetzte Rotation des Rollenlaufwerknockens 13 bewirkt, dass
sich das Ende des Schwingarms 15b absenkt, wodurch somit
der Gleiter 30 zurück
in seine untere Position gebracht wird, eine Bewegung, welche die Ausgangswelle 16 nach
innen zu der Innenfläche
des Gehäuses 11 zieht.
Die fortgesetzte Rotation des Rollenlaufwerknockens 13 ist
somit in der Lage, ein Hin- und Herbewegungs-Axialrichtung auf die Ausgangswelle 16 auszuüben.
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Als
ein Ergebnis des vorstehenden Mechanismus werden zusammengesetzte
Dreh- und Axialbewegungen der Ausgangswelle 16 in identische Dreh-
und Axialbewegungen des Werkzeug-Austauscharms 40 übertragen.
Das Ausmaß und
die relative Zeiteinteilung der Dreh- und Linearübertragungsbewegungen des Werkzeug-Austauscharms 40,
das heißt,
die Bewegungen, welche benötigt
werden, um einen Werkzeugaustauschzyklus genau auszuführen, werden
durch körperliche
Profile der zulaufenden Rippen 18 und des Kanalnockens 19 bestimmt.
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Bei
der Ausführungsform
des Nockenmechanismus, wie sie durch die Erfindung ausgeführt wird,
wird die hin und her gehende Schwingbewegung des Schwingarms 15 über den
Gleiter 30 auf die Ausgangswelle 16 übertragen,
welche sich auf derselben axialen Ebene wie die Ausgangswelle 16 bewegt.
Mit anderen Worten, wird der Gleiter 30 neu als ein Mittel
zum Übertragen
der schwingenden Hin- und Herbewegung des Schwingarms 15 auf
die Ausgangswelle 16 vorgesehen. Ein konventioneller bekannter
Nockenmechanismus von der Art, welcher der Erfindung nahe verwandt
ist, erfordert einen Aufbau, in welchem der Bereich der Platzierung
des Drehkopfs in Folge der direkten Verbindung begrenzt ist, welcher
zwischen dem Ausgangswellen-Flanschanschluss und dem Ende des Schwingarms
verwendet wird. Die Erfindung schlägt jedoch einen Nockenmechanismus-Aufbau
vor, welcher eine unbegrenzte Platzierung des Drehkopfs ermöglicht,
wodurch somit ein breiterer Bereich von Schwingarmbewegung ermöglicht wird,
welcher in einem größeren Bereich
von axialer Bewegung der Ausgangswelle resultiert. Es bestehen zahlreiche
Vorteile des durch die Erfindung vorgeschlagenen Aufbaus. Beispielsweise
würde,
dort wo die Erfindung innerhalb eines Gehäuses mit konventionellen Maßen eingebaut wird,
der Nockenmechanismus einen längeren Schwingarmhub
bieten, als er zuvor mit konventionellen Mechanismen möglich war.
Ferner würde,
in Fällen,
in welchen ein Schwingarmhub erforderlich wäre von der Länge, welche
durch einen konventionellen Nockenmechanismus bereitgestellt wird,
die Verwendung der Erfindung ermöglichen,
dass das Nockenmechanismusgehäuse
mit erheblich kleineren äußeren Abmessungen
hergestellt werden kann.
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Das
Gehäuse 11 kann
mit kompakterer Größe hergestellt
werden, da es nicht diagonal nach oben in der Richtung der Ausgangswelle 16 erstreckt werden
muss. Mit anderen Worten, kann der Gehäuseoberteil 11a abgesenkt
und parallel zu dem Boden des Gehäuses gemacht werden, und die
zylindrisch geformte Gehäuseerstreckung 11b,
welche von dem Oberteil 11a mit 90°-Winkel nach oben ansteigt,
kann verwendet werden, um eine Stütze für die Ausgangswelle 16 bereitzustellen.
Dieser Aufbau ermöglicht, wie
in 9 gezeigt, dass beide Enden des Werkzeug-Austauscharms 40 als "L"-Formen ausgebildet werden, welche sich direkt
nach unten entlang der Gehäuseerstreckung 11b erstrecken,
wodurch somit ermöglicht
ist, dass der Nockenmechanismus näher an den Anbringungs- und
Entfernungsorten der Maschinenspindel und des Werkzeugmagazins platziert wird.
Das Ergebnis ist, dass die Metallverarbeitungsmaschine mit kleineren äußeren Abmessungen
hergestellt werden kann, ohne Zugeständnisse hinsichtlich der Leistung
des automatischen Werkzeug-Austauschsystems.
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In
der hier vorgestellten Ausführungsform werden
beide Seiten des Rollenlaufwerknockens 13 durch die Enden
der Eingangswelle 12 getragen, welche ihrerseits drehbar
durch das Gehäuse 11 getragen
werden. Der gekrümmte
Schlitz 15d ist als ein offener Freiraum innerhalb des
Schwingarms 15 als ein Mittel zum Verhindern von Aufeinandertreffen
zwischen der Eingangswelle und dem Schwingarm ausgebildet. Ein anderer
Aufbau ist möglich,
in welchem der Rollenlaufwerksnocken nur auf einer Seite getragen
werden kann, wobei der Schwingarm 15 auf der gegenüberliegenden,
nicht getragenen Seite des Rollenlaufwerknockens angeordnet ist,
wodurch es somit nicht nötig
ist, den gekrümmten
Schlitz 15d vorzusehen. Während die Ausführungsform
einen Aufbau darstellt, in welchem ein endloser Kanalnocken 16 integral
innerhalb einer seitlichen Oberfläche des Rollenlaufwerknockens 13 ausgebildet
ist, kann der Kanalnocken 19 ebenso als eine separate Komponente
aufgebaut sein, welche an dem Rollenlaufwerknocken angefügt ist.
Während
die Erfindung hier als ein Nockenmechanismus ausgeführt ist,
welcher als ein Teil eines automatischen Werkzeug-Austauschsystems
für eine
Drehmaschine, ein Bearbeitungszentrum, eine Schleifmaschine oder
andere derartige Mechanismen verwendet wird, kann die Erfindung auch
auf jeden Mechanismus oder jede mechanische Einrichtung angewandt
werden, welche eine zusammengesetzte Rotations- und Axialbewegung
einer Ausgangswelle erfordert, welche durch ein Drehmoment angetrieben
wird, welches auf eine Eingangswelle ausgeübt wird. Darüber hinaus
können
die zulaufenden Rippen und der Kanalnocken in jeder Art von Nocken-
bzw. Kurbelgetriebe-Konfiguration aufgebaut werden, welche für die Anwendung
zweckmäßig erscheint.