DE69113473T2

DE69113473T2 - Werkzeug.

Info

Publication number: DE69113473T2
Application number: DE1991613473
Authority: DE
Inventors: Kenneth G Noggle
Original assignee: Valenite LLC
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1991-12-23
Filing date: 1991-12-23
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2011-12-24
Also published as: DE69113473D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Maschinenwerkzeug, das die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist. Ein solches Maschinenwerkzeug weist eine Drehspindel auf, die eine radial bewegbare Schneideinrichtung an einem Ende davon besitzt. Eine axial verschiebbare Anzugsstange ist innerhalb der Spindel zur Bewegung der Schneideinrichtung radial in die Spindel hinein angeordnet.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung sind im Anspruch 1 angegeben. Ein Maschinenwerkzeug, das die Erfindung ausfuhrt, weist einen Mechanismus zum Bewegen der Anzugsstange axial innerhalb der Drehspindel auf. Der Mechanismus weist eine normalerweise nicht aktive, harmonische Antriebseinrichtung, die auf der Spindel getragen ist, und eine Nockenverbindung zwischen dem Abtrieb der harmonischen Antriebseinrichtung und der Anzugsstange auf, wobei eine Betätigung der harmonischen Antriebseinrichtung bewirkt, daß sich die Nockenverbindung der Anzugsstange axial bewegt. Die harmonische Antriebseinrichtung wird durch eine Bremseinrichtung betätigt, die so angeordnet ist, daß sie in ein Reaktionsteil in der harmonischen Antriebseinrichtung eingreift. Die Bremseinrichtung kann durch ein entfernt erzeugtes elektrisches Signal oder ein hydraulisches Signal betätigt werden.
Ein prinzipieller Vorteil der Erfindung ist derjenige, daß die Anzugsstange, die den Mechanismus bewegt, relativ kompakt ist, insbesondere in der axialen Richtung. Der Bewegungsmechanismus kann in einer umgebenden Beziehung zu der Anzugsstange so angeordnet sein, daß er nicht die axiale Länge des Maschinenwerkzeugs vergrößert. Einrichtungen sind für das Werkzeug vorgesehen, so daß es unter Verwendung einer gewissen Antriebsleistung, die von der Maschine erzeugt wird, um das Werkzeug zu drehen, selbsttätig betätigt wird.
Es sind verschiedene Vorrichtungen nach dem Stand der Technik bekannt, die zur Bewegung einer Schneideinrichtung zwischen einer vorgeschobenen Betriebsposition und einer zurückgezogenen Position zugeordnet sind. Das US-Patent 3,391,585 für Griswold stellt einen doppel-wirkenden, hydraulischen Zylinder für diesen Zweck dar. Das US-Patent 3,740,161 für V. Mileweski stellt auch einen doppel-betätigenden, hydraulischen Zylinder zum Zurückziehen eines Schneidelements dar. Das US-Patent 4,742,738 für K. Strand stellt ein Maschinenwerkzeug des Typs dar, der in dem Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben ist. Dieses Maschinenwerkzeug nach dem Stand der Technik weist einen Planetengetriebemechanismus zum Zurückziehen eines Schneidelements auf, das auf einer Drehspindel getragen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Teilschnittansicht, die durch das Maschinenwerkzeug vorgenommen ist, das die Erfindung verkörpert.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 2-2 in Figur 1 vorgenommen ist.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 3-3 in Figur 1 vorgenommen ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die Zeichnungen stellen ein Maschinenwerkzeug dar, das eine angetriebene Drehspindel 10 aufweist, die ein zurückziehbares Schneidelement 12 trägt. Das Schneidelement ist an einer Gleitstruktur 14 befestigt, die sich quer zu der Spindelachse 15 bewegen kann, wodurch das Schneidelement in die Spindel hinein oder aus ihr heraus bewegt werden kann. Eine axial bewegbare Anzugsstange 17 ist innerhalb der Spindel zur Bewegung des Schneidelements angeordnet. Die Anzugsstange ist mit einer Gleitstruktur 14 verbunden, so daß eine nach rechts gerichtete Bewegung der Anzugsstange (Fig. 1) das Schneidelement zurückzieht; eine nach links gerichtete Bewegung der Anzugsstange schiebt das Schneidelement zu seiner Betriebsposition heraus. Das Ende der Anzugsstange ist gabelförmig. Geneigte Keilverzahnungen in dem gabelförmigen Ende wirken als Nocken, um die Gleitstruktur zu bewegen. Fig. 1 stellt die Anzugsstange in einer Position dar, wo das Schneidelement von der Spindel vorgeschoben ist. Die Anzugsstange kann axial relativ zu der Spindel 10 gleiten, sie kann sich allerdings nicht relativ zu der Spindel drehen. Ein Keil 19 erstreckt sich von der Anzugsstange in einen axialen Schlitz 21 in der Spindel, um eine relative Drehung zwischen der Anzugsstange und der Spindel zu verhindern.
In dem dargestellten Werkzeug weist die Spindel zwei axial ausgerichtete Teile 23 und 25 auf. Die Schrauben 27 können dazu verwendet werden, die zwei Teile miteinander zu verbinden. Die zweiteilige Spindel ist drehbar in einem stationären, ringförmigen Gehäuse 29 gehalten, das Antifriktionslager 30 und 31 trägt. Das Gehäuse trägt auch eine lösbare Bremseinrichtung 33, die den Betrieb einer harmonischen Antriebs- bzw. Harmonic-Drive-Einrichtung steuert, die auf der Spindel getragen ist.
Die harmonische Antriebseinrichtung weist ein ringförmiges Reaktionselement 35 auf, das eine innere Zahnfläche 37 sowie eine äußere Bremseingriffsfläche 39 besitzt. Der Eingangsantrieb zu der harmonischen Antriebseinrichtung besteht aus zwei Walzen 41, die sich axial von der Schulter 43 der Spindel in den Zwischenraum erstrecken, der durch ein ringförmiges, deformierbares Band (Ring) 45 umgeben ist. Das Band 45 bildet die Abtriebseinrichtung für die harmonische Antriebseinheit. Der Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet wird erkennen, daß die harmonische Antriebseinrichtung durch Hinzufügen eines Lagers zwischen dem deformierbaren Band 45 und dem ringförmigen Reaktionsteil 35 für einen schnelleren Antrieb und einer Herabsetzung der Reibung modifiziert werden kann. Zusätzlich können weitere Modifikationen an der harmonischen Antriebseinrichtung vorgenommen werden.
Während des normalen Betriebs des Werkzeugs befindet sich die harmonische Antriebseinrichtung in einem inaktiven Zustand. Die Betätigungskomponenten der harmonischen Antriebseinrichtung (Teile 35, 41 und 45) drehen sich als eine Einheit zusammen mit der Spindel. Ein ringförmiges Nockenelement 47 ist auf der Spindel gehalten und lose mit dem deformierbaren Band 45 verbunden. Die dargestellte Verbindung weist eine Reihe axialer Schlitze 49 in dem Band 45 und passende Rippen (Speichen) 51 auf, die sich radial nach außen von dem Nockenelement 47 in die Schlitze erstrecken. Die Verbindung ist derart, daß sich das Nockenelement 47 zu jedem Zeitpunkt mit dem Band 45 drehen wird; allerdings kann sich das Band radial relativ zu dem Nockenelement deformieren.
Die linke Endfläche 53 des ringförmigen Elements 47 wird unter einem spitzen Winkel zu einer Radialebene geneigt, um so eine sich axial erstreckende Nockenoberfläche zu bilden. Betriebsmäßig mit der Nockenfläche 53 in Eingriff ist eine flache, radiale Platte 55, die geeignet an der Anzugsstange 17 befestigt ist. Eine Spiralfeder 57 wirkt auf die Anzugsstange 17 ein, um die Platte 55 betriebsmäßig mit dem Nockenelement 47 in Eingriff zu halten. Die Platte 55 wirkt als eine Nockenfolgeeinrichtung.
Die vorstehend erwähnte Bremseinrichtung 33 weist einen Solenoid 59 auf, der einen Kolben 61 besitzt, der sich zu der äußeren Oberfläche 39 des Reaktionsteils 35 erstreckt. Während eines normalen Betriebs ist der Werkzeugkolben 61 von dem Reaktionsteil 35 beabstandet, wie dies in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist. Wenn es beabsichtigt ist, die Schneideinrichtung 12 von der Spindel weg und zu dieser hin zu bewegen, wird der Solenoid 59 fernbetätigt, so daß sich der Kolben 61 in einen betriebsmäßigen Eingriff mit dem Reaktionsteil 35 bewegt, um dadurch das Teil in einem stationären (gebremsten) Zustand zu halten. Das Ende des Kolbens 61 besitzt eine meißelartige Form, um den Eingriff in die Oberfläche 29 zu erleichtern.
Mit dem Teil 35 in einem stationären Zustand wird das Band 45 eine relativ langsame Drehbewegung auf das Teil 35 ausüben. Rollen 41 werden sich unter einer Geschwindigkeit proportional zu der Geschwindigkeit der Spindel 10 drehen (auf einer Bahn kreisen), um dadurch das Band 45 in einen verzahnten Eingriff mit dem stationären Teil 35 zu deformieren. Das Zahnkomplementär auf dem Band 45 ist geringer als das Zahnkomplementär auf dem Reaktionsteil 35, so daß das Band 45 dazu gebracht wird, daß es sich langsam in einer Richtung entgegengesetzt zu der Spindel 10 bewegt; die Bewegungen sind relativ, nicht absolut.
Ein Nockenelement 47 dreht sich mit dem Band 45, um so eine nach rechts gerichtete, axiale Bewegung der Anzugsstange 17 zu erzeugen (aufgrund des Eingriffs zwischen der Nockenfläche 53 und der Platte 55 miteinander). Die Anzugsstange folgt dem Nocken, um das Schneidelement 12 von der Spindel weg und in sie hinein zu bewegen, um so einen vollständigen Zyklus eines Drehschneidvorgangs zu definieren.
Nach einer vorbestimmten, nach rechts gerichteten Bewegung der Anzugsstange wird eine Schulter 63 auf der Anzugsstange 17 leicht nach rechts zu dem Betätigungselement des Schalters 65 angeordnet. Der Schalter wird dadurch von einem Zustand zu einem anderen Zustand betätigt. Der Schalter 65 ist elektrisch in einem Steuerschaltkreis für den Solenoid 59 angeordnet, so daß dann, wenn der Schalter gekippt wird, der Solenoid aktiviert wird, um den Kolben 61 von dem Reaktionsteil 35 wegzuziehen. Das Reaktionsteil nimmt demzufolge seinen normalen, rotationsmäßigen Status an, (sich drehen zusammen mit der Spindel). Der Effekt dieser Wirkung ist derjenige, das Nockenelement 47 zu einem zurückgezogenen Zustand zurückzuführen, und zwar mit der Anzugsstange zu ihrer normalen, nicht betätigten oder neutralen Position bewegt.
Die dargestellte, harmonische Antriebseinrichtung ist vorteilhaft dahingehend, daß sie die Spindelbewegung als ihre Antriebsquelle verwendet; keine externe Energie ist erforderlich. Die harmonische Antriebseinrichtung besitzt weiterhin den Vorteil, daß sie relativ kompakt ist; die harmonische Antriebseinrichtung kann innerhalb der Spindel ohne wesentliche Erhöhung des Spindeldurchmessers oder der Spindellänge installiert werden.
Die Zeichnungen stellen die Bremseinrichtung in der Form eines Kolbens, der durch einen elektrischen Solenoid betätigt wird, dar. Alternativ könnte der Kolben hydraulisch betätigt werden, d. h. der Kolben könnte ein Teil eines hydraulischen Kolbens sein, der mit einer entfernten, hydraulischen Druckquelle verbindbar ist.

Claims

1. Maschinenwerkzeug, das eine Drehspindel (10) umfaßt;

eine radial bewegliche Schneideinrichtung (12), die von der Spindel getragen wird;

eine axial verschiebbare Anzugstange (17), die sich in der Spindel befindet;

eine Einrichtung (14), die die Anzugstange und die Schneideinrichtung miteinander verbindet, so daß axiale Bewegung der Anzugstange in der Spindel bewirkt, daß die Schneideinrichtung radial in die Spindel hinein oder aus ihr heraus bewegt wird;

gekennzeichnet durch

eine normalerweise inaktive, harmonische Antriebseinrichtung (35, 41, 45), die von der Spindel getragen wird, wobei die harmonische Antriebseinrichtung eine ringförmige Eingangseinrichtung (41), ein ringförmiges Reaktionselement (35) sowie eine ringförmige Ausgangseinrichtung (45) umfaßt;

eine lösbare Bremseinrichtung (33), die auf das Reaktionselement zu oder von ihm weg bewegt werden kann; und

eine Nockenverbindung (47, 55) zwischen der Ausgangseinrichtung (45) und der Anzugstange (17), mit der die Ausgangseinrichtung die Anzugstange axial antreibt, um die Schneideinrichtung einzuziehen.

2. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das ringförmige Reaktionselement eine innere Zahnfläche (37) sowie eine äußere Bremseingriffsfläche (39) aufweist.

3. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 2, wobei die lösbare Bremseinrichtung (33) ein Solenoid (59) mit einem Kolben (61) umfaßt, der auf die Bremseingriffsfläche zu oder von ihr weg bewegt werden kann.

4. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das ringförmige Reaktionselement wenigstens teilweise die Eingangseinrichtung und die Ausgangseinrichtung umschließt.

5. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Nockenverbindung eine Platte (55) umfaßt, die sich radial von der Anzugstange aus erstreckt, sowie ein ringförmiges Nokkenelement (47), das eine Nockenfläche (53) aufweist, die axial mit der Platte in Eingriff ist, so daß Drehbewegung des Nockenelementes bewirkt, daß sich die Platte und die zugehörige Anzugstange axial bewegen.

6. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 1, das des weiteren ein stationäres, ringförmiges Gehäuse (29), das die Spindel umschließt, sowie axial beabstandete Wälzlager (30, 31) umfaßt, die von dem Gehäuse getragen werden, um die Spindel drehbar zu lagern.

7. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 6, wobei die lösbare Bremseinrichtung einen radial beweglichen Kolbenmechanismus (67) umfaßt, der von dem Gehäuse in dem Zwischenraum zwischen den Wälzlagern getragen wird.

8. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 6, wobei die lösbare Bremseinrichtung ein Solenoid (59) umfaßt, das von dem Gehäuse (29) getragen wird; wobei das Solenoid einen Kolben (61) aufweist, der radial auf das ringförmige Reaktionselement (35) zu oder von ihm weg bewegt werden kann.