DE68908410T2 - Revolver für werkzeugmaschinen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Revolverkopf für Werkzeugmaschinen, bestehend aus einem festen Gestell, einem im Verhältnis zu diesem Gestell drehbaren Meißelhalter, mindestens zwei auf den Halter montierten Werkzeugspindeln, Antriebsmitteln für die Drehbewegung besagter Spindeln, bestehend aus einer Antriebswelle und Mitteln für die automatische Steuerung der Verstellung des Halters, wobei zum Halter ein erstes, kraftschlüssig mit dem Gestell verbundenes und ein zweites, im Verhältnis zum ersten Element beweglich angeordnetes Element und zu den Mitteln der automatischen Steuerung ein Axialkolben und ein Drehkolben gehören, für die Axialverschiebung bzw. die Drehbewegung des zweiten Meißelhalterelements im Verhältnis zum ersten Element, wobei die Achse der Antriebswelle einen Winkel von 45 mit der Achse des Meißelhalters bildet.
• Es sind bereits verschiedene handbetätigte oder automatisch gesteuerte Revolverkopftypen bekannt, die im allgemeinem auf Bearbeitungseinheiten herkömmlicher Art oder mit numerischer Steuerung nicht zufriedenstellend arbeiten, insbesondere aus der französischen Patentanmeldung FR-A-2 080 951 und aus dem amerikanischen Patent US-A-2 915 922. Man wird feststellen, daß sich diese beiden Systeme sowohl in ihrem Prinzip wie in ihrem Aufbau grundsätzlich vom erfindungsgemäßen System unterscheiden. Nach dem bisherigen stand der Technik stehen die Werkzeuge nämlich in den Revolverköpfen fest, so daß bei der Bearbeitung zwangsläufig die zu bearbeitenden Werkstücke angetrieben werden müssen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten die Werkzeuge einen Drehantrieb und die Werkstücke stehen fest. Aus diesem Grund sind die bekannten Vorrichtungen nicht in der Lage, die vom erfindungsgemäßen Revolverkopf ausgeführten Aufgaben zu erfüllen und weisen nicht die gleiche Vielseitigkeit beim Einsatz und die gleiche Zuverlässigkeit auf.
• Die französische patentanmeldung FR-A-2 526 343 beschreibt einen Mehrspindelrevolverdrehautomaten mit einem Spindelhalter, der die Merkmale der Präambel des Hauptanspruchs 1 aufweist, mit Ausnahme der automatischen steuermittel für die Verstellung des Meißelhalters.
• Kein dem bisherigen stand der Technik entsprechendes Dokument enthält eine Beschreibung oder einen Hinweis auf die besondere Bauform des Axialkolbens, die sämtliche Risiken beim unvorhergesehenen Abfall des Hydraulikdrucks ausschließt.
• Mit der Erfindung sollen diese Nachteile ausgeschlossen werden, da sie einen Revolverkopf des vorbeschriebenen Typs bietet, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialkolben eine mit dem ersten Element des Meißelhalters und dem festen Gestell kraftschlüssig verbundene Stange trägt, sowie einen Körper mit einer mit dem zweiten Element des Meißelhalters kraftschlüssig gemachten Haube, die im Verhältnis zu dieser Stange axial beweglich und drehbar angeordnet ist, und weiter dadurch gekennzeichnet, daß er ein Druckfederorgan enthält, das zwischen der Kolbenbasis und dem zweiten Element des Meißelhalters so angeordnet ist, daß es das zweite Element nach einer Axialverstellung dieser beiden Elemente gegeneinander das zweite Element an das erste Element des Meißelhalters anstellt.
• Das Druckfederorgan wird vorzugsweise zum Teil in einen ersten ringförmigen Hohlraum am Kolbenunterteil und zum Teil in einen zweiten ringförmigen Hohlraum im zweiten Element des Meißelhalters montiert, wobei diese beiden ringförmigen Hohlräume im Verhältnis zu besagter Stange koaxial hintereinander angeordnet sind. Das Druckfederorgan wird zweckmäßig durch einen Stapel Belleville-Dichtungsringe gebildet.
• In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Drehkolben am Ende der Stange montiert und in einer zylinderförmigen Kammer untergebracht.
• Der Axialkolben kann mindestens eine Vertiefung aufweisen, während am zweiten Element des Meißelhalters ein Stift zum Einrasten in diese Vertiefung vorhanden ist, wobei diese Bauteile so ausgelegt sind, daß sie den Axialkolben kraftschlüssig machen, der seinerseits kraftschlüssig mit der Stange des zweiten Meißelhalterelements verbunden ist, wenn die Stange im Verhältnis zum ersten Element axial verschoben wird.
• Zu den Antriebsmitteln der Spindeln gehören vorzugsweise ein kraftschlüssig mit einer Antriebswelle verbundenes Antriebsritzel, das sich aus einem zylindrischen und einem stumpfkegeligen Teil zusammensetzt, und ein mit einer Antriebswelle einer Spindel kraftschlüssig verbundenes Antriebsritzel, das stets mindestens mit dem stumpfkegeligen Teil des Antriebsritzels der Antriebswelle in Eingriff steht.
• In dieser Ausführungsform bilden die Mantellinien des stumpfkegeligen Teils mit der Zahnradachse einen Winkel von 45 und verlaufen parallel zur Achse der Stange.
• Der stumpfkegelige und der zylindrische Teil des Antriebsritzels werden vorteilhafterweise durch ein Druckfederorgan gegeneinander angestellt, um gekoppelt zu werden. Dieses Druckfederorgan wird vorzugsweise durch einen Stapel Belleville-Dichtungsringe gebildet.
• In einer anderen, vorteilhaften Ausführungsform besitzt der Revolverkopf einen Mehrfachschütz in einem im Gestell vorhandenen Hohlraum, der für die Steuerung der elektrischen Funktionen des Revolverkopfs ausgelegt ist. Außerdem ist der Revolverkopf mit mindestens zwei Schaltstangen ausgerüstet, die den Werkzeugspindeln entsprechen und schaltstiften zugeordnet sind, die jeweils einer spindel entsprechen und für die Betätigung des Mehrfachschützes über eine der vorerwähnten Schaltstangen ausgelegt sind.
• Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, in der Abb. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Revolverkopfs, Abb. 2 eine Axialansicht des in Abb. 1 dargestellten Revolverkopfs, Abb. 3 einen teilweisen, in der durch den Pfeil F angezeigten Richtung gezeigten Schnitt des erfindungsgemäßen Revolverkopfs, Abb. 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, in der der Meißelhalter sechs Werkzeugspindeln trägt, und Abb. 5 eine Ansicht der Unterseite des in Abb. 4 gezeigten Revolverkopfs darstellt.
• Unter Bezugnahme auf Abb. 1 setzt sich der dargestellte Revolverkopf für Werkzeugmaschinen 10 im wesentlichen zusammen aus einem festen Gestell 11, auf das ein Meißelhalter 12 aufgesetzt ist, der, wie aus seiner Bezeichnung hervorgeht, beispielsweise drei, jeweils um 120º gegeneinander versetzte Werkzeugspindeln 13 trägt. Die Spindeln 13 könnten durch Zusatzgeräte 14 vom bekannten Mehrfachspindeltyp ersetzt werden.
• Selbstverständlich ist die Anzahl der Spindeln bzw. der Mehrfachspindelzusatzgeräte nicht auf drei beschränkt, obwohl diese Bauform in bestimmten Fällen aus Gründen des Raumbedarfs vorteilhaft ist.
• Abb. 2 stellt eine Schnittansicht mit Einzelheiten des Revolverkopfs 10 dar. Das feste Gestell 11 mit einer Krümmung von 90º enthält im wesentlichen die Antriebswelle 15, die an ihrem dem Meißelhalter abgekehrten Ende ein Zahnrad oder ein Antriebsritzel 16 trägt, über das ein Riemen 17 läuft, und an ihrem anderen Ende ein Antriebsritzel 18, das in ein kraftschlüssig mit dem Werkzeughalter 20 der Spindel 13 verbundes Antriebsritzel 19 eingreifen kann.
• Der Meißelhalter 12 ist im Verhältnis zum Gestell so angeordnet, daß seine Achse mit der Achse der Antriebswelle 15 einen Winkel von 45º bildet.
• Diese besonders vorteilhafte Anordnung ermöglich ein optimales Frei fahren der Spindeln oder Mehrfachspindeln im Verhältnis zu der in Bearbeitungsstellung befindlichen Spindel, die parallel zur Antriebswelle steht.
• Außerdem werden die Bearbeitungskräfte in idealer Weise aufgenommen, was bei den anderen bekannten Spindeln nicht der Fall ist, die in Arbeitsstellung einem Umkehrmoment ausgesetzt sind.
• Der Meißelhalter 12 kann sich in einer durch den Doppelpfeil A angegebenen Axialrichtung und durch den Doppelpfeil B bezeichneten Drehrichtung im Verhältnis zum festen Gestell 11 verschieben.
• Zu diesem Zweck setzt sich der Meißelhalter aus zwei Elementen 21 bzw. 22 zusammen, von denen das erste 21 kraftschlüssig mit dem festen Gestell verbunden ist und das zweite 22 in Form eines Deckels sich teilweise in das erste Element einfügt. Das erste Element 21, das starr am festen Gestell 11 befestigt ist, trägt eine Muffe oder Hülle 23, innerhalb der sich eine zylinderförmige Stange 24 um ihre Achse drehen kann, an deren oberem Ende ein Axialkolben 25 befestigt ist, dessen Aufgabe anschließend erläutert wird. Der Kolben 25 ist in einer Kammer untergebracht, die in einer im wesentlichen zylinderförmigen Haube angeordnet ist, die ihrerseits mit Schrauben oder Bolzen 27 am zweiten Element 22 des Meißelhalters befestigt ist. Eine vorzugsweise aus einem Stapel Belleville-Dichtungsringe bestehende Druckfeder 28 ist zum Teil in einem ersten ringförmigen, am Unterteil des Kolbens 25 vorhandenen und im Verhältnis zur Stange 24 koaxialen Hohlraum und zum Teil in einem zweiten ringförmigen Hohlraum untergebracht, der den ersten Hohlraum verlängert und im zweiten Element 22 des Meißelhalters koaxial zur gleichen Stange 24 angeordnet ist.
• Das feste Gestell 11 ist mit einer Leitung 29 ausgerüstet, zu der ein Mundstück 30 und ein gerader Stutzen 31 gehört, der in eine axiale, die Stange 24 und den Kolben 25 durchlaufende Leitung 32 mündet, um in einer zwischen dem Kolben 25 und der inneren Wand der Haube 26 angeordneten Druckkammer 33 zu enden.
• Wird ein beaufschlagtes Medium in das Mundstück 30 eingespritzt, wirkt sich der von den Leitungen 31 und 32 weitergeleitet- Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Kammer 33 aus, wodurch die Verschiebung der Haube 26 im Verhältnis zum Kolben 25 bewirkt wird.
• Da die Haube 26 durch die Bolzen 27 kraftschlüssig mit dem zweiten Element 22 des Meißelhalters verbunden ist, hebt sich dieses zweite Element im Verhältnis zum ersten Element 21 an und drückt dabei die Feder 28 zusammen, indem es die Belleville-Dichtungsringe zusammenguetscht, aus denen diese Feder besteht. Das zweite Element 22 des Meißelhalters ist außerdem mit mindestens einem Stift oder einem Bolzen 34 ausgerüstet, dessen Kopf in einen in der Basis des Axialkolbens 25 ngeordneten Hohlraum 35 eindringt mit dem Ziel, das besagte zweite Element des Meißelhalters und den Kolben vorübergehend kraftschlüssig zu machen. In dieser Stellung kann der Kolben als Antriebselement dienen, um den Meißelhalter mit einer nachstehend ausführlich beschriebenen Bewegung in Drehung zu versetzen.
• Die Stange 24, die mit dem Kolben 25 kraftschlüssig verbunden ist, trägt an ihrem unteren Ende einen Drehkolben 36, der in einer im ersten Element 21 des Meißelhalters angeordneten zylinderförinigen Kammer 37 untergebracht ist. Dieser Drehkolben kann, wie insbesondere aus der Abb. 3 hervorgeht, gegen einen Anschlag in zwei verschiedene Stellungen, 36a bzw. 36b, verstellt werden, je nachdem, ob Hydraulikflüssigkeit auf der einen oder anderen Seite dieses Drehkolbens in die Kammer 37 eingespritzt wird. Da der Drehkolben 36 über die Stange 24 kraftschlüssig mit dem Kolben 25 verbunden ist und dieser letztere durch mindestens einen Stift 34 vorübergehend kraftschlüssig mit dem zweiten Element 22 des Meißelhalters verbunden ist, kann dieser letztere sich um 120º drehen, um die Spindeln umzusetzen. Wird der Druck in der Druckkammer 33 abgesenkt, kehrt die Haube 26 unter dem Druck der Feder 28 in ihre Ausgangsstellung zurück, so daß der Kopf des oder der Stifte 34 aus der Aussparung 35 ausgerückt und der Kolben 25 vom zweiten Element 22 des Meißelhalters abgehoben wird.
• Durch eine entsprechende Einspritzung des beaufschlagten Mediums wird der Drehkolben 36 in seine Ausgangsstellung zurückgebracht, so daß er für einen neuen Arbeitszyklus bereit ist, in dem der Meißelhalter, oder genauer gesagt das zweite Element 22 des Meißelhalters im Verhältnis zum ersten Element 21 dieses Meißelhalters oder des festen Gestells um 120º gedreht werden kann (sofern der Meißelhalter drei Werkzeugspindeln trägt).
• Das Antriebsritzel 18 der spindelantriebsmittel besteht aus einem ersten zylindrischen Teil 18a und einem zweiten, stumpfkegeligen Teil 18b am vorderen Ende dieses Organs. Im Normalbetrieb greift der zylindrische Teil in das Antriebsritzel 19 ein. Wird der Meißelhalter angehoben, d.h. verstellt man in der vorbeschriebenen Weise das zweite Element 22 axial im Verhältnis zum ersten Element 21 dieses Meißelhalters, bleibt das Ritzel 19 dank des stumpfkegeligen Teils 18b, der einen Winkel von 45 aufweist, mit dem Ritzel 18 in Eingriff. Diese Ausführungsform ermöglicht eine präzise Fortschaltung der Antriebsräder. Zu diesem Zweck wird der stumpfkegelige Teil 18b durch eine, aus einem Stapel Belleville-Dichtungsringen bestehende Druckfeder 42 an den zylindrischen Teil 18a angestellt. Die Feder hat den Zweck, die vorübergehenden, evtl. auf die Zähne einwirkenden Kräfte aufzunehmen, wenn bei einem Spindelwechsel die Zähne des Ritzels 19 auf die Zähne des Ritzels 18 treffen, und so die Blockierung des Antriebs oder sogar eine Beschädigung der Ritzel zu verhindern.
• Die in Abb. 3 gezeigten Indexierstifte 38, die zwischen zwei korrespondierenden Flächen des ersten und des zweiten Elements des Meißelhalters angeordnet sind, ermöglichen eine präzise Fortschaltung dieses zweiten Elements 22 im Verhältnis zum ersten Element des Meißelhalters. Bei einem Meißelhalter mit drei Spindeln sind sechs, jeweils um 60º versetzte Stifte vorhanden. Diese Stifte könnten auch durch überstehende Teile eines der Elemente ersetzt werden, die in entsprechende Vertiefungen des anderen Elements eingreifen.
• Durch einen Mehrfachschütz 39 werden die elektrischen Schaltungen der Vorrichtung sichergestellt. Dieser Mehrfachschütz ist in einem im Gestell angeordneten Hohlraum untergebracht. Er ist mit mindestens zwei Schaltstangen 40 verbunden, die den jeweiligen Werkzeugspindeln entsprechen, von denen jede beispielsweise einen Schaltstift 41 trägt, der auf die Schaltstangen 40 einwirkt, um einen der Kontakte des Mehrfachschützes zu betätigen.
• Die Abb. 4 und 5 zeigen eine Varianten bei der der Meißelhalter 12 des Revolverkopfs 10 sechs, jeweils um 60º gegeneinander versetzte Werkzeugspindeln 13 trägt. Wie im vorbeschriebenen Fall könnten diese Spindeln durch Mehrspindelzusatzgeräte ersetzt werden. Der Aufbau dieser Ausführungsform beruht auf den gleichen Prinzipien wie sie der Ausführung des Revolverkopfs gemäß den vorhergehenden Abbildungen zugrundeliegen. Der Drehwinkel des Kopfes für den Übergang von einer Spindel zur anderen beträgt 60º. Das Vorhandensein von sechs Spindeln erhöht die Vielseitigkeit der Maschine und verbessert ihre Leistungsfähigkeit. Der Antriebsmechanismus der spindeln ist mit dem vorbeschriebenen identisch.
• Unter den Originalelementen und den Vorteilen der Erfindung sind folgende Punkte zu erwähnen:
• - das besonders wirksame Prinzip eines Synchronisationssystems, das auf sehr einfache Weise durch die Kombination der zwei durch eine Druckfeder gekoppel ten Teile des Antriebsritzels 18 verwirklicht wird;
• - das Vorhandensein des Mehrfachschützes im Gestell, der in einem dichten Gehäuse untergebracht ist und dessen Kontakte von Schaltstangen und -stiften betätigt werden;
• - die Einfachheit des eventuellen Austauschs des Mehrfachschützes 39, für den keinerlei Einstellung an der Maschine erforderlich ist, da die Einstellung im Werk vorgenommen werden kann; - die Fortschaltung des Meißelhalters auf Stiften, was starke radiale Beanspruchungen während des Einsatzes der Spindeln zuläßt;
• - die mechanisch durch Belleville-Dichtungsringe sichergestellte Fortschaltstellung des Meißelhalters, wodurch sämtliche Risiken beim unvorhergesehenen Abfall des Hydraulikdrucks ausgeschaltet werden;
• - die extreme Einfachheit des Hydraulikkreislaufs, zu dem ein Axial- und ein Drehkolben gehören und der lediglich ein kleines Hydraulikaggregat mit sehr geringer Leistung erfordert. Dieser Kreislauf stellt in 1,5 Sekunden das Anheben des Meißelhalters sicher, um das Ausrücken der Stifte 38, das Eingreifen des Stifts 34 in den Kolben 25 und die Freigabe des Ritzels 19 zu erreichen, der die Drehung des Meißelhalters um 60º oder 120º sicherstellt. Das Absinken des Hydraulikdrucks ermöglicht über die Belleville- Dichtungsringe das Einrücken der Stifte 38, das Ausrücken des Kolbens 25 und damit die Rückkehr des Drehkolbens 36 in seine Ausgangsstellung;
• - sämtliche beweglichen mechanischen Teile laufen in einem Ölbad, so daß der Revolverkopf sowohl senkrecht wie waagrecht eingebaut werden kann.

Claims (10)

1. Revolver für Werkzeugmaschinen, bestehend aus einem festen Gestell, einem sich im Verhältnis zu diesem Gestell drehenden, mobilen Meißelhalter, mindestens zwei auf dem besagten Meißelhalter angeordneten Werkzeugträgerspindeln, Drehantriebsmitteln der besagten Spindeln mit einer Antriebswelle (15) und Steuermitteln zum automatischen Verfahren des besagten Meißelhalters, wobei der Meißelhalter (12) ein erstes Element (21) aufweist, das mit dem besagten Gestell (11) schlüssig ist, sowie ein zweites, im Verhältnis zum Ersten mobiles Element (22), wobei die besagten Automatiksteuermittel einen Axialkolben (25) und einen Drehkolben (36) aufweisen, um jeweils das besagte zweite Element (22) des Meißelhalters (12) im Verhältnis zum besagten ersten Element (21) in axialer und in Drehrichtung zu verschieben, wobei die Achse der Antriebswelle (15) mit der Achse des Meißelhalters (12) einen Winkel von 45º bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialkolben über eine mit dem ersten Element (21) des Meißelhalters und des besagten festen Gestells (11) schlüssige Stange (24) verfügt, sowie über einen Körper mit einem Verschluß (26), der mit dem besagten zweiten Element (22) des Meißelhalters schlüssig und im Verhältnis zur besagten Stange in axialer und Drehrichtung mobil ist, und daß er ein Druckfederorgan (28) aufweist, das zwischen der Kolbenbasis (25) und dem besagten zweiten Element (22) des Meißelhalters angeordnet ist, wobei dieses Federorgan so ausgelegt ist, daß es das besagte zweite Element (22) gegen das besagte erste Element (21) des Meißelhalters drückt, nach einer relativen Axialverschiebung dieser beiden Elemente.

2. Revolver gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Druckfederorgan (28) teilweise in einer ersten ringförmigen Vertiefung an der Basis des Kolbens (25) angeordnet ist, und teilweise in einer zweiten ringförmigen Vertiefung im besagten zweiten Element (22) des Meißelhalters (12), wobei diese beiden ringförmigen Vertiefungen im Verhältnis zur besagten Stange (24) koaxial verlaufen, innerhalb ihrer jeweiligen Verlängerung.

3. Revolver gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfederorgen (28) aus einem Stapel von Belleville-Dichtungsringen besteht.

4. Revolver gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (36) am Ende der Stange (24) angeordnet ist und sich innerhalb einer zylinderförmigen Kammer (37) befindet.

5. Revolver gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialkolben (25) mindestens eine Vertiefung (35) und das besagte zweite Element (22) des Meißelhalters mindestens einen Stift (34) aufweisen, der sich in die besagte(n) Vertiefung(en) (35) einfügt, wobei diese beiden Bestandteile angeordnet sind, um den besagten Axialkolben (25) schlüssig zu machen, der seinerseits mit der Stange (24) des besagten zweiten Elements (22) des Meißelhalters schlüssig ist, wenn er im Verhältnis zum besagten ersten Element (21) axial verschoben ist.

6. Revolver gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel der Spindeln ein mit der Antriebswelle (15) schlüssiges Zahnantriebsritzel (18) aufweisen, wobei dieses Zahnritzel ein zylinderförmiges Teil (18a) und ein kegelstumpfartigen Teil (18b) aufweist, sowie ein mit einer Antriebswelle einer Spindel (20) schlüssiges Zahnantriebsritzel (19), die immer mit zumindest dem kegelstumpfartigen Teil des Antriebsritzels der Antriebswelle in Verbindung steht.

7. Revolver gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugenden des besagten kegelstumpfartigen Teils (18b) mit der Achse des Ritzels einen Winkel von 45 bilden und parallel zur Stangenachse (24) verlaufen.

8. Revolver gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kegelstumpfartige Teil (18b) und das zylinderförmige Teil (18a) des Antriebsritzels von einem Federorgan (42) gegeneinander gedrückt werden, um gekoppelt zu werden.

9. Revolver gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federorgan (42) aus einem Stapel von Belleville-Dichtungsringen besteht.

10. Revolver gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Mehrfachschütz (39) umfaßt, der in einer im Gestell vorgesehenen Vertiefung angeordnet ist, wobei dieses Mehrfachschütz zur Steuerung der elektrischen Funktionen dieses Revolvers ausgelegt ist, sowie von mindestens zwei Steuerstangen (40), die jeweils den besagten Meißelhaltern zugeordnet sind und mit steuerstiften (41) in Verbindung stehen, die jeweils einer der Spindeln zugeordnet und so angeordnet sind, daß sie das besagte Mehrfachschütz (39) über eine der besagten steuerstangen betätigen.