DE60112128T2

DE60112128T2 - Multifunktionaler positionsmechanismus als träger für werkzeughalter

Info

Publication number: DE60112128T2
Application number: DE60112128T
Authority: DE
Inventors: Franco De Bernardi
Original assignee: DUPLOMATIC AUTOMAZIONE SpA; DUPLOMATIC AUTOMAZIONE SpA BUSTO ARSIZIO
Current assignee: DUPLOMATIC AUTOMAZIONE SpA; DUPLOMATIC AUTOMAZIONE SpA BUSTO ARSIZIO
Priority date: 2001-04-30
Filing date: 2001-04-30
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2021-05-01
Also published as: DE60112128D1; TW527255B; EP1383629B1; EP1383629A1; ATE299778T1; WO2002090045A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Multifunktionsmechanismus für die Positionierung einer Werkzeughaltevorrichtung für Schneide- und/oder sich drehende Werkzeuge zum Bohren und/oder Fräsen für Werkzeugmaschinen mit einem Tisch, konstruiert, um voneinander um Winkel getrennte Arbeitspositionen einzunehmen, wobei der Tisch zum Tragen der Werkzeughaltevorrichtungen konstruiert ist,
einer sich drehenden Tragsäule für den Tisch, einer stationären, an der Basis einer Werkzeugmaschine befestigten Säule, Motormitteln zum Drehen der sich drehenden Tragsäule des Tisches um eine festgelegte Drehachse, Verbindungsmitteln, die zwischen einer ersten Position, in der sie jeweils in festgelegten, um Winkel getrennten Arbeitspositionen in der sich drehenden Säule integriert ausgebildete Verbindungsmittel mit in der stationären Säule integriert ausgebildeten Verbindungsmittel miteinander verbinden, und einer Position, in der die Verbindungsmittel axial von den Verbindungsmitteln freigegeben sind, bewegbar sind.
Mechanismen der oben beschriebenen Art sind im Stand der Technik bekannt und werden im allgemeinen benutzt, um Werkzeughalterevolverköpfe oder -wellen zu tragen, um Dreh- und/oder Fräsvorgänge an komplex geformten Elementen durchzuführen, wobei die Mechanismen auf der Werkzeugmaschine an einer solchen Stelle montiert sind, dass die Drehachse des Tragtisches der Achse entspricht, die bei Drehmaschinen herkömmlich als Achse „B" bezeichnet wird, d.h. eine Achse senkrecht zu der durch die Achsen „x" und „z" definierten Fläche.
Ein Beispiel dieses Mechanismus ist in der Druckschrift EP 00 899 057 A1 dargestellt.
Gemäß den oben beschriebenen Stand der Technik kann der Tragtisch den Revolverkopf, oder in einer Alternative, eine Welle für Fräs- oder Bohrwerkzeuge in Arbeitsstellungen aufnehmen, die um Winkel voneinander beabstandet sind, die diejenigen sind, die durch die Verbindungsmittel zwischen der sich drehenden Welle und der stationären Basis ermöglicht werden, ebenso wie durch die beweglichen Mittel, um jeweilige Verbindung zu bestimmen.
Da diese Mittel aus Zahnrädern zusammengesetzt sind, beispielsweise vom Hirth-Typ, sind die Winkelpositionen die durch den Zahnteilungswert der Zahnräder bestimmten.
Folglich ist ein kontinuierliches Anordnen an jedem beliebigen Winkelwert mit den Mechanismen, die nach den Stand der Technik bekannt sind, nicht möglich.
Die DE 3702418 A1 legt einen Indiziermechanismus mit einer Becherfeder offen, der auf eine sich drehende Welle, unter Anordnung eines Kugellagers dazwischen, wirkt. Die Becherfeder wirkt stets in dieselbe Richtung, um den Drehtisch gegen das stationäre Gehäuse zu drücken, unter Anordnung der Kugellager dazwischen. Die Vorspannung der Feder wirkt stets auf den Drehtisch sowohl, wenn die Verbindungsmittel aktiviert sind, als auch, wenn sie es nicht sind. Deshalb sind die Becherfedern nicht in der Lage, auf unterschiedliche äußere Kräfte zu reagieren, weil die Federn stets in derselben Richtung wirken, um den Drehtisch gegen das stationäre Gehäuse zu drücken, unter Zwischenordnung des Kugellagers.
Weiterhin ist es mit denselben bekannten Mechanismen nicht möglich, bei der so genannten Interpolation korrekte Fräsvorgänge durchzuführen, da der Tragtisch für Werkzeughalterevolver oder -welle sich wegen des in den Lagern, mittels derer die sich drehende Säule an der stationären Basis montiert ist, bestehenden Axialspiels dreht, und auch wegen derjenige, die vorgesehen sind, um eine axiale und radiale Bewegung des Tisches am Ende des Positioniervorgangs zu ermöglichen.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist, einen multifunktionalen Positionierungsmechanismus des oben beschriebenen Typs zu entwickeln, mit dem es möglich ist, auch in Winkelarbeitspositionen anzuhalten, die abweichend von den durch die Verriegelungszähne ermöglichten sind, und die es überdies ermöglicht, die Werkzeuge auch zu nutzen, während der Tisch sich in kontinuierlicher Drehung befindet, um so genannte Interpolationsvorgänge durchzuführen.
Dieses Problem wird durch einen erfindungsgemäßen Mechanismus entsprechend Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf ein praktisches Ausführungsbeispiel beschrieben, das lediglich als hinweisendes und nicht beschränkendes Beispiel gegeben wird und in den beigefügten Zeichnungen erläutert ist, bei denen:
1 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Mechanismus in der Position zeigt, in der die sich drehende Welle durch die Zahnradverbindungsmittel verriegelt ist,
2 den Mechanismus der 1 in einer Position zeigt, in der die Zahnradverbindungsmittel frei sind und die sich drehende Welle in einer Zwischenwinkelstellung mittels der Bremse blockiert ist, und
3 den Mechanismus der 1 zeigt, bei dem die sich drehende Säule frei ist, sich um ihre eigene Achse zu drehen und die Spielaufnahmemittel der Axialkugellager wirksam sind.
Bezüglich der obigen Figuren bezeichnet 1 die stationäre Basis des Mechanismus. Die Basis kann den Teil einer herkömmlichen Bettung (Gleitbahn) bilden, der mit einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drehbank verbunden ist.
Eine stationäre Tragsäule 3, die in diesem Fall einen kreisförmigen Querschnitt hat, ist mit der Basis 1 mittels Schrauben 2 verbunden.
In einer zu der Tragsäule 3 konzentrischen Position ist eine sich drehende Säule 4 montiert und mit dieser ist mittels eines dazwischen gesetzten Zentrierelements 5 ein Tisch 6 verbunden, der in dem Beispiel ringförmig ist.
Der Letztere ist dazu gedacht, um auf herkömmliche Weise hier nicht dargestellte Arbeitskomponenten zu tragen, wie etwa Werkzeughalterevolverkopf oder -Welle für Drehwerkzeuge zu Bohr- oder Fräsvorgängen.
Auf der entgegen gesetzten Seite des Tisches 6 ist die sich drehende Säule 4 mit einem ringförmigen Teil 7 mittels einer Reihe von Schrauben 8 verbunden.
Der ringförmigen Teil 7 ist mit einem Zahnkranz 9, der in eine Schnecke 10 eingreift für die Übertragung der Bewegung auf die sich drehende Säule 3 versehen, wobei diese Bewegung durch einen herkömmlichen Elektromotor verursacht wird, der nicht dargestellt ist. Die Schnecke 10 kann beispielsweise von dem Typ mit variabler Steigung sein, um das Spiel aufzunehmen.
Der kreisförmige Teil 7 ist mit einem Zahnkranz 11 versehen, der in axiale Richtung des Tisches 6 gedreht ist, und ist mit der stationären Säule 3 mittels des radialen Nadellager 12 verbunden. Ein weiteres Nadellager 13 vervollständigt die Montage der sich drehenden Säule 4 konzentrischen zu der stationären Tragsäule 3.
Das Letztere ist mit einen Zahnkranz 14 versehen, mit den Zähnen in Richtung des Tisches 6, angeordnet auf derselben Fläche unter rechten Winkeln zu der Achse B-B um die die Säule 4 sich dreht.
Ein kreisförmiges Element 15 ist konzentrisch zu der stationären Säule 3 mit der Möglichkeit montiert, sich axial zu dieser und zu dem Hauptteil der sich drehenden Säule 4 zu bewegen.
Das kreisförmige Element 15 ist daher in einer kreisförmigen Ausnehmung 16 angeordnet, die radial zwischen der stationären Säule 3 und der sich drehenden Säule 4 ausgebildet ist.
Die kreisförmige Ausnehmung 16 wirkt als ein Hydraulikzylinder mit Kammern 16a und 16b, deren Kolben durch das Element 15 dargestellt wird.
Der in einer Bohrung 18 in dem Hauptteil der stationären Säule 3 eingreifende axiale Stift 17 bildet eine Antiverdrehmaßnahme für das Element 15.
Das Letztere ist mit einem Zahnkranz 19 versehen, der in Richtung der Zahnkränze 11 und 14 gedreht ist, und mit einer ausreichenden radialen Erstreckung versehen ist, um beide Zahnkränze 11 und 14 zu überdenken.
Die Zähne der oben erwähnten Zahnkränze sind speziell, aber nicht notwendig vom herkömmlichen, als Hirth bezeichneten Typ.
Die Kammern 16a und 16b, die mit speziellen Dichtungen 16c, 16d und 16e abgedichtet sind, sind auf herkömmliche Weise mit einem Hydraulikfluid-Zuführsystem verbunden, um eine axiale Bewegung des Elements 15 zwischen einer Position, in der der Zahnkranz 19 mit beiden Zahnkränzen 11 und 14 in Eingriff steht, und einer Position, in der der Zahnkranz wegbewegt ist und daher von den Zahnkränzen 11 und 14 frei ist, durchzuführen.
In einer konzentrischen Position zu der sich drehenden Säule 4 umfasst der erfindungsgemäße Mechanismus ein weiteres ringförmiges Element 20, das im Inneren eines Hohlraums gleitet, der durch die sich drehende Säule 4 und einen eingebaut in die Basis 1 ausgeformten Kragen 22 gebildet wird.
Genauer ist das kreisförmige Element 20 mit einer großen Anzahl von Stiften 23 versehen, die über seinen Umfang verteilt sind, um ein Verdrehen zu verhindern. Die Stifte sind in das Element 20 eingebaut und sind in entsprechende Bohrungen 24 eingesetzt, wobei die letzteren in einem kreisförmigen Element 25 angebracht sind, das mittels Schrauben 26 in den Kragen 22 eingebaut und somit in die Basis 1 eingebaut ist.
Das ringförmige Element 20 wirkt wie der Kolben eines Hydraulikzylinders, wobei der Letztere durch den Hohlraum 21 dargestellt wird, der durch die Dichtungen 21a und 21b abgedichtet ist und mit einem herkömmlichen Hydraulikfluid-Zuführsystem verbunden ist. Das Element 20 kann axial zwischen einer ersten Position, in der sein Teil 20a, das dem Element 7 der sich drehenden Säule 4 gegenübersteht, von ihm gelöst ist und einer anderen Position, in der es mittels dem Hohlraum 21 zugeführten Hydraulikdrucks gegen die gegenüberliegende Seite 7a des Elements 7 gepresst wird und dadurch über die Reibung die sich drehenden Säule in irgendeiner Winkelposition wie auch immer blockiert, bewegt werden.
Der erfindungsgemäße Mechanismus umfasst auch einen Ring 27, der konzentrische zu der Achse B-B der sich drehenden Säule 4 ist und in einer ringförmigen Ausnehmung 28 liegt, mit dazwischen angeordneten Ringdichtungen 28a und 28b.
Die Ausnehmung 28 ist an der Seite offen, die zu dem ringförmigen Element 7 zeigt, das in die sich drehende Säule 4 eingebaut ist. Der Ring 27 kommt mit seinem Ende 27a aus der Ausnehmung 28 heraus und liegt an einem axiale Schub Lager 29 an. Die durch die Ringdichtungen 28a, 28b und den Grund 31 der Ausnehmung 28 begrenzte Kammer 30 ist mit einem herkömmlichen Hydrauliksystem verbunden, mittels dem, wenn Fluid unter Druck zugeführt wird, der Ring 27, falls durch den Arbeitszyklus erforderlich, gegen das Lager 29 gedrückt wird und somit die Aufnahme des Spiels bestimmt und ein genaues axiales Positionieren der sich drehenden Säule 4 im Hinblick auf den stationären Teil des Mechanismus ermöglicht wird.
Zugleich wird mittels mehrerer Hydraulikzylinder, die insgesamt mit 32 bezeichnet sind, und mittels entsprechender Verbindungselemente 33 das ringförmige Element 20 angehoben gehalten, wodurch ein Lösen des Bremsvorgangs an Element 7 vorgesehen wird.
Der Mechanismus umfasst auch einen Winkelpositionsmessfühler, der mit 34 und 35 bezeichnet ist.
Aus der obigen Beschreibung kann man sehen, dass der erfindungsgemäße Mechanismus es dem Tisch 6 ermöglicht, irgendeine Winkelposition wie auch immer einzunehmen, sogar abweichend von den durch die Zahnteilung der Zähne der Hirth-Zahnkränze 11, 14 und 19 vorgegebenen, da das ringförmige Element 20 vorhanden ist, das als eine Bremse wirkt und es dadurch ermöglicht, die sich drehende Säule 4 in irgendeiner gewünschten Winkelposition anzuhalten.
Weiterhin kann mittels der entriegelten Position der Zahnkränze 11, 14 und 19 und der angehobenen Position des ringförmigen Elements 20, frei von der Reibung durch das Teil 7, das in die sich drehende Säule 4 eingebaut ist, der Tisch 7 in konstanter Drehungen gehalten werden, wodurch eine gleichzeitige Nutzung der auf dem Tisch montierten Werkzeuge ermöglicht wird.
Unter diesen Arbeitsbedingungen wird der Ring 27 gegen das Lager 29 gedrückt gehalten, um das Spiel aufzunehmen.
Das Ergebnis sind Arbeitsbedingungen höchster Präzision.
Wie aus der Beschreibung zu ersehen ist, ermöglicht es der erfindungsgemäße Mechanismus, das oben genannte Problem zu lösen.
Offensichtlich können verschiedene Variationen und Modifikationen an dem oben beschriebenen Multifunktionsmechanismus für die Positionierung durchgeführt werden, die alle von dem durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich umfasst sind.

Claims

Multifunktionsmechanismus für die Positionierung einer Werkzeughaltevorrichtung für Schneide- und/oder sich drehende Werkzeuge zum Bohren und/oder Fräsen für Werkzeugmaschinen mit einem Tisch (6), konstruiert, um voneinander um Winkel getrennte Arbeitspositionen einzunehmen, wobei der Tisch (6) die Werkzeughaltevorrichtungen trägt, einer sich drehenden Tragsäule (4) für den Tisch (6), einer stationären, an der Basis (1) einer Werkzeugmaschine befestigten Säule (3), Motormitteln (9, 10) zum Drehen der sich drehenden Tragsäule (4) des Tisches (6) um eine festgelegte Drehachse (B-B), Verbindungsmitteln (15, 19), die zwischen einer ersten Position, in der sie jeweils in festgelegten, um Winkel getrennten Arbeitspositionen in der sich drehenden Säule (4) integriert ausgebildete Verbindungsmittel (11) mit in der stationären Säule (3) integriert ausgebildeten Verbindungsmittel (14) miteinander verbinden, und einer Position, in der die Verbindungsmittel (15, 19) axial von den Verbindungsmitteln (11, 14) freigegeben sind, bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Spielaufnahmeelement (27) aufweist, das auf die sich drehende Säule (4) mit einem dazwischen gesetzten Axialschublager (29) in entgegen gesetzter Richtung zur Verriegelungsrichtung der Verbindungsmittel 15 wirkt, wobei das Spielaufnahmeelement (27) nur wirkt, wenn die sich drehende Säule (4) frei ist, sich um die stationäre Säule (3) zu drehen.
Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er auch ein Reibungs-Verriegelungselement (20) umfasst, das auf ein in die sich drehende Säule (4) integriertes Teil (7) wirkt, wobei das Verriegelungselement (20) die sich drehende Säule in Arbeitspositionen verschiedener Winkel verriegelt, die gleich unterschiedlich zu den durch die Verbindungsmittel (15, 19) und Verbindungsmittel (11, 14) festgelegten sind.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibungs-Verriegelungselement (20) durch einen zugeordneten umlaufenden Hydraulikzylinder (21) betätigt wird, der konzentrisch zu der sich drehenden Säule (4) angeordnet ist.
Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spielaufnahmeelement (27) aus einer konzentrisch zu der sich drehenden Säule (4) innerhalb einer in der Basis (1) ausgeformten umlaufenden Ausnehmung (28) gebildet ist, wobei die Ausnehmung (18) als Hydraulikzylinder für den Ring (27) dient.
Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (19), um die in der sich drehenden Säule (4) integriert ausgebildeten Verbindungsmittel (21) mit den in die stationäre Säule (3) integriert ausgebildeten Verbindungsmittel (14) zu verbinden, durch einen umlaufenden hydraulischen Zylinder (16a, 16b) betätig werden, der konzentrisch zu der sich drehenden Säule (4) angeordnet ist.
Mechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere hydraulische Zylinder (32) und entsprechende Verbindungselemente (33) umfasst, die auf das umlaufende Element (20) wirken, um es, falls durch den Arbeitszyklus des Mechanismus erforderlich, in eine angehobene Position zu drücken, freigegeben von dem in die sich drehende Säule (4) integrierten Teil (7), und dieses in dieser Position zu halten.