DE69710075T2

DE69710075T2 - Nockenbetätigte schnellrückzugvorschubkontrolle für drehwerkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE69710075T2
Application number: DE69710075T
Authority: DE
Inventors: Clement Tremblay
Original assignee: Tri Tool Inc
Current assignee: Tri Tool Inc
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2017-06-26
Also published as: CN1091666C; ATE212262T1; JP2000514367A; JP3891591B2; EP0918584A1; CN1225048A; EP0918584B1; WO1998001248A1; KR20000023588A; US5826470A; EP0918584A4; AU3573697A; DE69710075D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerkurven-Vorschubsteuerung mit Schnellrückstellung für eine Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Drehmaschine.

Einschlägiger Stand der Technik

Vorschubsteuerungen zum inkrementellen Vorrücken von Schneidstählen in zylindrische metallische Werkstücke, während der Schneidstahl über eine innere oder äußere Umfangsfläche des Werkstücks fährt, gibt es im Stand der Technik in verschiedenen Varianten. Am typischsten wird eine Vorschubspindel dazu benutzt, den Schneidstahl in das Werkstück zu transportieren, wobei die Spindel selbst von einem an dem Werkzeuggehäuse befindlichen Anschlag gedreht wird, welcher mit einem zu der Vorschubspindel gehörigen Sternrad oder dergleichen bei jeder Umdrehung des das Drehwerkzeug tragenden Kopfs oder Reitstocks der Werkzeugmaschine zusammenwirkt. Die Vorschubgeschwindigkeitseinstellung erfolgt typischerweise dadurch, daß der Drehhub der Spindel für jeden Vorbeigang des Sternrads an dem Anschlag justiert wird, obwohl auch andere Ausgestaltungen bekannt sind.
Abhängig von der Ausgestaltung des Werkzeugs wird die Drehbewegung der Vorschubspindel üblicherweise von einer Gewindefolger- Vorschubmutter, die mit dem Werkzeugträger verbunden ist und axial entlang der Vorschubspindel verlagert wird, direkt auf den Schneidstahlträger übertragen, wenn die Vorschubspindel um einen vorbestimmten "Vorrück"- oder "Transport"-Hub inkrementell bei jeder Umdrehung des Reitstocks der Werkzeugmaschine gedreht wird.
Nachdem ein Schneidvorgang aufgrund des Vorrückens des Schneidstahls in das Werkstück bei Antrieb gegenüber dem Werkstück erfolgt ist, müssen der Schneidstahl und sein Träger rasch in eine Ausgangsposition zurückgebracht werden, um für den nächsten Schneidvorgang bereitzustehen. Da die Vorschubmutter mit der Vorschubspindel in der vorgerückten Endstellung gekoppelt ist, kann das Zurückziehen des Schneidstahls in dessen Ausgangsposition etwas zeitaufwendig sein, wenn zum Zurückbringen des Schneidstahls in die Startposition manuelle oder auch motorisch betriebene Rückwärtsbewegung der Vorschubspindel erforderlich ist. Für Hochleistungsdrehmaschinen ist diese Zeitverzögerung unerwünscht.
Vorschubspindeln und die damit zusammenwirkenden Vorschubmuttern sind präzise spanabhebend bearbeitete Bauteile, deren Fertigung teuer und zeitaufwendig ist. Die Rauheit ihrer Betriebsumgebung setzt sie Metallspänen, Schmutz und Stößen von Werkzeugen und Werkstücken aus, wenn sie nicht geeignet geschützt werden, und der normale Verschleiß und Beschädigungsanfall dieser Komponenten macht es erforderlich, daß sie periodisch ausgetauscht werden, um die Genauigkeit des Schneidstahl- Vorschubsteuersystems aufrecht zu erhalten.
Außerdem ist es in hohem Maß wünschenswert, wenn der Schneidstahl einer Drehmaschine zum Unterteilen oder Abschneiden eines rohrförmigen Werkstücks rasch in der Ausgangsposition positionierbar ist, das heißt in der Nähe des Ausgangspunkts des Schneidvorgangs, um die Zeit zu verringern, die benötigt wird, damit der Schneidstahl die Oberfläche des Werkstücks erreicht. Außerdem ist es für ein Vorschubsteuersystem äußerst wünschenswert, daß der Vorschubzuwachs bei jedem Umdrehungszyklus des Reitstocks der Werkzeugmaschine justierbar ist, um Flexibilität bezüglich Werkstückmaterialien, Schneidstahl-Lebensdauer und Schneidgeschwindigkeit zu erreichen.

Kurze Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung ist zustande gekommen, um die mit Vorschubsteuersystemen vom Spindeltyp gemäß Stand der Technik (wie er in der US-A-4 944 205 (deren Merkmale sich im Oberbegriff des Anspruchs 1 finden) dargestellt ist) verbundene Probleme zu lösen, und insbesondere ein Vorschubsteuersystem für einen von einem Dreh-Reitstock eines Drehmaschinenwerkzeugs getragenen Schneidstahl zu schaffen, welches präzise Inkremente des Vorschubs für den Schneidstahl schafft, während es gleichzeitig für Schnellrückstellungs- und Startstellungs-Merkmale sorgt, die den Schneidstahl im Anschluß an einen Schneidvorgang zu einer exakten Startstellung zurückfahren. Das Schneidstahl-Vorschubsteuersystem gestattet außerdem die Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit des Schneidstahls und liefert eine einstellbare Anschlageinrichtung zum exakten Positionieren der Startstellung des Schneidstahls zwischen den Schneidvorgängen. Das Werkzeugvorschubsystem gemäß der Erfindung verwendet einen von einer Drehsteuerkurve angetriebenen Schneidstahlträger, wobei eine intermittierende unidirektionale Drehung einer Steuerkurve umgewandelt wird in eine gleichmäßige lineare Vorschubbewegung des Schneidstahlträgers. Dieses System ist insofern einzigartig, als es von einer Einwegkupplung Gebrauch macht, zu der die Steuerkurve gehört, um die intermittierende oszillierende Drehbewegung eines Steuerkurven-Aktuatorarms oder -hebels glatt umzusetzen in eine unidirektionale intermittierende Drehbewegung, die auf die Steuerkurve gelangt.
Der Steuerkurven-Aktuatorarm gemäß der Erfindung wird dadurch oszillierend angetrieben, daß er mit einem relativ fixierten Anschlag an dem Werkzeuggehäuse zusammenwirkt, der den Arm zumindest einmal pro Werkzeugumdrehung in einer Richtung dreht, und eine Rückstellfeder, welche den Arm in Rückwärtsrichtung in eine Startstellung treibt. Die Einwegkupplung verbindet den Aktuatorarm mit dem Steuerkurvenelement für eine Antriebsbewegung in ausschließlich einer Richtung, während eine weitere Kupplung oder dergleichen eine Rückwärtsbewegung des Steuerkurvenelements gegenüber dem Werkzeug-Spindelstock unterbindet.
Die gesamte Anordnung aus Schneidstahlträger, Steuerkurvenelement, Aktuatorarm und Antriebskupplung wird von dem drehenden Werkzeug- Spindelstock getragen.
Einstellungen der Schneidstahl-Vorschubgeschwindigkeit erfolgen durch Steuern des Hubs des Aktuatorarms. Die Startstellung des Schneidstahlträgers ist durch eine einstellbare Rückstell-Anschlaganordnung einstellbar.
Die Steuerkurve der Vorschubsteuerung enthält ein Profil, welches eine Schnellrückstellung des Werkzeugträgers ermöglicht, nachdem der Träger in seine maximale Schneidpositionstiefe vorgerückt ist. Mit Hilfe eines Feder-Rückstellsystem wird der Werkzeugträger gegen die Steuerkurve und in Richtung seiner Startstellung vorgespannt.
Dementsprechend ist die Erfindung im Anspruch 1 definiert. Es handelt sich um eine Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einem relativ fixierten Gehäuse, einem Drehkopf, der einen radial beweglichen Schneidstahlhalter trägt, befestigt an dem Gehäuse und drehbar um eine Drehlängsachse, um den Schneidstahl um die Achse in einer Schneidebene zu drehen, wobei der Schneidstahlhalter in Vorschubrichtungen radial in Richtung der Achse und von dieser wegbewegbar ist. Das Gehäuse enthält einen Werkstückhalter zum Halten eines Werkstücks, das relativ zu der Drehlängsachse des Drehkopfs des Werkzeugs fixiert ist. Die Vorschubsteuerung enthält einen zyklisch angetriebenen Steuerkurven-Aktuatorarm, der drehbar an dem Drehkopf gelagert ist für eine oszillierende Drehbewegung; ein drehendes Steuerkurvenelement mit einem profilierten Nocken, getragen von dem Drehkopf und periodisch in einer einzelnen Vorwärts-Drehrichtung gegenüber dem Drehkopf bei zyklischer Drehbewegung des Steuerkurvenaktuatorarms angetrieben. Der Steuerkurvenelementnocken ist so angeordnet, daß er mit dem Schneidstahlhalter in der Weise zusammenwirkt, daß die periodische Drehung der Steuerkurve in einer einzigen Richtung eine periodische Bewegung des Schneidstahlhalters in einer Werkzeugvorschubrichtung in Richtung der Drehachse bis hin zum maximalen Hub des Steuerkurvennockens veranlaßt.
Eine nachgiebige Vorspanneinrichtung dient dazu, den Schneidstahlhalter in Richtung auf die Steuerkurve zu drängen. Der Steuerkurven- Aktuatorarm treibt das Steuerkurvenelement über eine Einwegkupplung, demzufolge die Drehbewegung des Steuerkurven-Aktuatorarms in der einen Richtung auf die Steuerkurve über die Einwegkupplung übertragen wird als periodische undirektionale Drehung.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung enthält außerdem eine Rückwärtsdrehsperre, die sich zwischen dem Drehkopf der Werkzeugmaschine und der Steuerkurve befindet, um eine Rückwärtsdrehung der Steuerkurve gegenüber dem Drehkopf zu unterbinden.
Ein weiterer Aspekt beinhaltet das Lagern des Aktuatorarms an dem Drehkopf für eine Drehbewegung um eine Achse, die parallel zur Drehachse des Drehkopfs der Werkzeugmaschine verläuft, und ein Anschlagelement, das von dem Gehäuse getragen wird und mit dem Aktuatorarm zusammenwirkt. Eine zu dem Steuerkurven-Aktuatorarm gehörige Rückstelleinrichtung dient zum Zurückstellen des Arms in eine Startstellung bei jedem Drehzyklus des Drehkopfs.
Eine zu dem Steuerkurven-Aktuatorarm gehörige Bewegungs- Begrenzungseinrichtung beschränkt den Vorwärtsvorschubhub einer Drehbewegung des Aktuatorarms bei dessen Anschlagen an dem Anschlagelement.
Die Drehstahlträger-Startstellung wird gesteuert durch eine einstellbare Rückstellanschlageinrichtung, welche die Rückstellposition für den Schneidstahlhalter beschränkt.

Kurze Beschreibung Zeichnungen

Fig. 1 ist eine isometrische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Werkzeug-Drehmaschine unter Einsatz der erfindungsgemäßen Steuerkurven-Vorschubsteuerung, die hier beschrieben und beansprucht ist und dazu dient, den Vorschub eines Abtrenn-Schneidstahls zu steuern, der dazu dient, ein rohrförmiges Werkstück abzuschneiden oder zu teilen;
Fig. 2 ist eine stirnseitige Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 5;
Fig. 5 ist eine geschnittene Seitenansicht entlang der Linie V-V in Fig. 2, welche das Werkstück-Einspannfutter und dessen Aktuator in der gesperrten Stellung zeigt; und
Fig. 6 ist eine ähnliche Schnitt-Seitenansicht wie Fig. 5 und zeigt das Werkstück-Einspannfutter und dessen Aktuator in der Offenstellung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) der Erfindung

Von den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine tragbare Werkzeugmaschine 10 vom Drehmaschinentyp in der dargestellten Konfiguration zum Abtrennen oder Abschneiden von Längsabschnitten rohrförmiger Werkstücke durch Vorrücken eines Abtrenn-Schneidstahls (dieser wird unten noch beschrieben) radial durch die Seitenwand des rohrförmigen Werkstücks, während der Schneidstahl in Umfangsrichtung um den Umfang des Werkstücks herum angetrieben wird.
Das Werkzeug 10 enthält ein relativ fixiertes Gehäuse 12, das auf einer Unterlage 14 gelagert werden kann und an seinem vorderen Ende einen Drehkopf oder Arbeitskopf 16 trägt, der gegenüber dem Gehäuse um eine Drehachse Y (siehe Fig. 2) von einem Antriebsmotor 18 drehend angetrieben wird. Der Antriebsmotor 18 bewirkt im eingeschalteten Zustand eine Drehbewegung des Kopfs 16 mit Hilfe einer geeigneten Wellen- und Getriebeanordnung, die jedoch nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, jedoch dem Fachmann geläufig ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, trägt der Drehkopf 16 an seinem vorderen Ende einen Schneidstahlhalter 20 mit Hilfe von gleitenden Nasenkeilelementen 22, 24, die jeweils V-Nuten 26, 28 enthalten, welche ihrerseits zusammenwirken mit dazu passenden V-förmigen Randabschnitten des Schneidstahlhalters 20. Dementsprechend ist der Schneidstahlhalter 20 vertikal und radial gemäß Fig. 2 mittels der Nasenkeile 22, 24 verschieblich in Richtung auf die Drehachse Y des Drehkopfs 16 und von ihr weg.
Der Schneidstahlhalter ist so angeordnet, daß er einen Schneidstahl 30 in üblicher Weise haltert. Damit geht mit der Drehung des Drehkopfs 14 eine Drehung des Schneidstahlhalters 20 einher, was wiederum den Schneidstahl 30 zusammen mit dem Drehkopf 16 in einer Kreisbewegung relativ zu der Drehachse Y des Drehkopfs 16 antreibt. Das Vorrücken des Schneidstahlhalters 20 in radialer Richtung auf die Drehachse Y zu wird betrachtet als Vorschub des Schneidstahls 30 in einer Vorschubrichtung gegenüber dem Werkstück, das von einem unten noch beschriebenen Werkstückhalter in einer festen Lagebeziehung zu dem Gehäuse 12 gehalten wird. Druckfedern 32 spannen den Schneidstahlhalter 20 in Richtung auf eine zurückgezogene Stellung oder einer Richtung weg von der Drehachse Y gegen eine Steuerkurve oder einen Rückstellanschlag vor, der unten noch beschrieben wird.
Der Schneidstahlhalter 20 und der ihm zugeordnete Schneidstahl 30 werden bezüglich der Drehachse Y zugestellt und abgerückt, um Schneidvorgänge bezüglich eines relativ zu der Drehachse fixierten Werkstücks mit Hilfe einer allgemein mit 34 bezeichneten, steuerkurven-betätigten Vorschubsteuerung durchzuführen. Bei diesem Beispiel ist der Schneidstahl 30 ein üblicher Trenn-Schneidstahl. Die Vorschubsteuerung enthält einen Steuerkurven-Aktuatorarm oder -hebel 36, der dreh- oder schwenkbar an einem Achsstummel 38 gelagert ist, der mit dem Kopf 16 verbunden ist und sich entlang einer imaginären Achse erstreckt, die parallel zur Drehachse Y des Drehkopfs 16 verläuft. Der Achsstummel 38 kann ein sechseckiges freies Ende gemäß Darstellung haben, um einen Steckschlüssel oder ähnliches ansetzen zu können und so den Achsstummel 38 zu drehen, um das Werkzeug einzurichten.
Der Achsstummel 38 enthält bei der dargestellten Ausführungsform einen einstückig mit ihm ausgebildeten Steuernocken 40 mit einem Profil, welches für eine gleichmäßige Bewegungsabgabe geformt ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Der Schneidstahlhalter 20 enthält einen Steuerkurvenfolger 42, der durch Preßsitz oder anderweitig an dem Schneidstahlhalter 20 festgelegt und so ausgebildet ist, daß er an dem Profil des Steuernockens 40 angreift, um auf diese Weise eine Verlagerung des Schneidstahlhalters 20 in Vorwärtsvorschubrichtung zur Drehachse Y hin zu vollziehen, wenn sich der Steuernocken 40 dreht. Man erkennt, daß der Steuernocken 40 ein gleichförmiges Bewegungsprofil 44 und einen flachen oder "hubfreien" Bereich 46 enthält, so daß bei Drehung des Steuernockens 40 im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 4 und bei einer Relativbewegung des Folgeglieds 52 an dem Punkt maximalen Hubs des Nockens 44 vorbei, wenn das Folgeglied auf den hubfreien Abschnitt 46 trifft, die Federn 32 den Schneidstahlhalter 20 rasch nach oben oder weg von der Drehachse Y zurück in die Start- oder zurückgezogene Stellung drängen. Natürlich halten die Federn 32 das Folgeglied 42 in festem Eingriff mit dem Steuernocken 40. Während das dargestellte Steuerkurvenelement 40 einstückig mit der Welle 38 ausgebildet ist, könnte es auch ein getrenntes Steuerkurvenelement sein, welches mit der Welle 38 oder deren Äquivalent zusammengebaut ist.
Der dargestellte Rückstellanschlag 48 enthält einen Bolzen oder einen anderen Anschlag, der an dem Drehkopf 16 festgelegt ist, und der zum Beispiel durch sein Verdrehen einstellbar ist, um eine Anhalteposition für den Schneidstahlhalter 20 gegen die Vorspannkraft der Federn 32 einzurichten. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, hat der Steuernocken 40 den Drehstahlhalter bereits in Vorschubrichtung in Richtung auf die Drehachse Y und weg von dem Anschlag 48 verlagert. Bei der Bewegung des Steuernockens 40 soweit, daß der flache Abschnitt 46 mit dem Folgeglied 42 fluchtet, drängen die Federn 32 den Schneidstahlhalter 20 gegen den Rückstellanschlag nach oben, wobei der Anschlag im wesentlichen die Startstellung für den Schneidstahlhalter 20 bilden, bevor dieser in Vorwärts- oder Vorschubrichtung zwischen einzelnen Werkzeugzyklen bewegt wird.
Der Achsstummel 38 und der zugehörige Steuernocken 40 werden in einer einzigen Drehrichtung mit Hilfe des Steuerkurven-Aktuatorarms 36 intermittierend angetrieben, wobei der Aktuatorarm an einen Anschlag 50 oder ähnliches anstößt, der sich vorzugsweise an einer festen Stelle an dem Gehäuse 12 befindet, und zwar einmal pro Umdrehung des Drehkopfs 16, um hierdurch eine oszillierende Bewegung des Arms um die Achse des Achsstummels 38 zu erreichen. Der Anschlag 50 befindet sich natürlich in der Drehebene des Arms 36, um sicherzustellen, daß der Arm mit dem Anschlag zusammentrifft und hierdurch ausgelenkt wird, damit er sich um die Achswelle 38 dreht.
Der im Gegenuhrzeigersinn stattfindende Teil der oszillierenden Drehbewegung des Arms 36, in Fig. 2 und 4 gegen den Uhrzeigersinn erfolgend, wird über eine Einweg-Rollen- oder Kugel-Antriebskupplung 52 auf den Achsstummel 38 und den Steuernocken 40 übertragen. Die Kupplung 52 ist konzentrisch bezüglich des Achsstummels 38 und des Arms 36 derart angeordnet, daß die im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Schwenkbewegung des Arms 36 gemäß Fig. 2 und 4, verursacht durch das Anschlagen des freien Endes des Arms 36 an dem Anschlag 50, aufgrund der Sperrwirkung der Kupplung durch die Kupplung 52 auf die Welle 38 übertragen wird. Bei einer umgekehrten, im Uhrzeigersinn erfolgenden Drehbewegung des Arms 36 wird hingegen keine Bewegung auf die Welle 38 oder den Steuernocken 40 übertragen, bedingt durch den Freilauf der Kupplung in die entgegengesetzte Richtung.
Eine geeignete Feder oder eine andere Vorspannanordnung 39 drängt den Arm 36 normalerweise in Richtung nach oben oder in die Ruheposition, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, entgegen einem Vorschubbewegungsanschlag, der vorzugsweise die Form einer Einstellschraube 54 hat, die eine Startstellung für den Arm 36 bildet, wenn der Arm 36 an den Anschlag 50 bei jeder Umdrehung des Drehkopfs 16 um die Achse Y stößt. Die Einstellung der Anschlagschraube 54 verändert die Startstellung für den Arm 36 gegenüber dem Anschlag 50 und beschränkt außerdem wirksam den Hub des Arms 36 bei dessen Auslenkung durch das Zusammentreffen mit dem Anschlag 50 bei der Drehung des Drehkopfs 16. Dementsprechend justiert die Anschlagschraube 54 den inkrementalen Hub des Schneidstahlhalters und des dazugehörigen Schneidstahls 30 bei jeder einzelnen Umdrehung des Drehkopfs 16.
Eine zweite Einwegantriebs-Rollen- oder -Kugelkupplung 56 (siehe Fig. 5) ist konzentrisch bezüglich der Welle 38 angeordnet und wirkt mit der Welle und dem Drehkopf 16 derart zusammen, daß die Drehung der Welle 38 in Rückwärtsrichtung relativ zu dem Drehkopf 16 dadurch unterbunden wird, daß die Kupplung 56 in Rückwärts-Drehrichtung gesperrt ist. Man sieht also, daß die Einwegkupplungen 52 und 56 so angeordnet sind, daß eine Drehbewegung in entgegengesetzte Richtungen ermöglicht ist, während in die dazu wiederum entgegengesetzten Richtungen ein Freilauf erfolgt (es wird keine Bewegung übertragen). Die intermittierende Drehbewegung des Steuerkurven-Aktuatorarms 36 wird also als Drehung auf die Welle 38 in einer Richtung übertragen, während die Welle 38 gegen eine Rückwärts-Drehrichtung bezüglich des Drehkopfs 16 gesperrt wird, wenn der Aktuatorarm 36 im Uhrzeigersinn gemäß dargestelltem Beispiel in Richtung auf seine Ausgangsstellung bei jedem periodischen Betriebszyklus des Steuerkurven-Aktuatorarms 36 dreht. Die Einwegkupplungen 52 und 56, die bei der bevorzugten Ausführungsform eingesetzt werden, sind beziehbar von der Firma Torrington Company als Modell Nr. RC-081208, wobei es sich um Rollentyp-Kupplungen handelt, die konzentrisch zu der Welle 38 gelagert sind.
Es versteht sich, daß der Begriff "Einwegkupplung" jeglichen Typ von Antriebsübertragungseinrichtung beinhaltet, der im wesentlichen antreibende und angetriebene Elemente miteinander koppelt, wenn das antreibende Element in die eine Richtung bewegt wird, und antreibende und angetriebene Elemente entkoppelt, wenn die Bewegung des antreibenden Elements umgekehrt wird.
Der Anschlag 50 kann aus der Eingriffsebene bezüglich des Steuerkurven- Aktuatorarms 36 mittels eines Handhabungsknopfs 58 zurückgezogen werden, wenn der Wunsch besteht, den Drehkopf 16 zu drehen ohne Vorschubbewegung des Steuerkurven-Aktuatorarms 36. Es können verschiedene andere Einstellungen an dem Anschlag 50 ausgeführt werden, um die Vorschubgeschwindigkeit des Arms 36 einzustellen, oder aus anderen im Stand der Technik bekannten Gründen.
In den Fig. 5 und 6 ist ein Halter zum Fixieren eines (nicht gezeigten) rohrförmigen Werkstücks bezüglich des Gehäuses 12 dargestellt. Während bei der Steuerkurvenvorschubeinrichtung 34 jeder geeignete Werkstückhalter eingesetzt werden kann, enthält eine bevorzugte Ausführungsform ein Mehrsegment-Spannfutter 60, konzentrisch bezüglich der Drehachse Y angeordnet und außerdem dazu ausgebildet, an dem Umfang eines (nicht gezeigten) rohrförmigen Werkstücks anzugreifen, welches sich zentrisch in dem Einspannfutter 60 befindet, indem die Einspannfuttersegmente durch die Verlagerung des Einspannfutters 60 nach links gemäß Fig. 5 und 6 in Richtung nach Innen vorgerückt werden. Diese nach links gerichtete Bewegung bewirkt, daß die Außenflächen der Segmente des Einspannfutters 60 mit einem konischen Steuerkurvenprofil 62 zusammenwirken und demzufolge die Segmente 60 nach innen zusammengezogen werden und an dem Umfang des rohrförmigen Werkstücks angreifen, um dadurch das Werkstück relativ zu dem Gehäuse 12 bezüglich der Drehachse Y festzuklemmen.
Das Einspannfutter 60 wird betätigt durch eine Hebel- und Steuerkurvenanordnung, die allgemein mit 64 bezeichnet ist, und ein axiales Schubelement 66, welches sich zwischen dem Einspannfutter 60 und der Hebel- /Steuerkurvenanordnung 64 erstreckt.
Die Hebel-/Steuerkurvenanordnung 64 enthält eine Stoßplatte 68, die um einen quer verlaufenden Schwenkzapfen 70 verschwenkbar ist, und einen Hebel oder Handgriff 72 mit einer daran ausgebildeten Steuerkurve 74, die mit einer Steuerkurvenfolgerfläche 76 zusammenwirkt.
Ein Verriegelungsstab 78 und eine justierbare Verriegelungsplatte 80, die durch ein Schraubengewinde oder dergleichen an dem Stab 78 so gehaltert ist, daß der Abstand zwischen der Verriegelungsplatte 80 und dem Schwenkpunkt 82 des Verriegelungsstabs 78 eingestellt werden kann.
Wie aus den Fig. 5 und 6 entnehmbar ist, wird, während das Stoßelement 66 sich an der Stelle benachbart zu den Rückseiten der Einspannsegmente 60 befindet, die Platte 80 gegen die Anschlagfläche 84 an dem Gehäuse 12 gebracht, und der Hebel 72 wird gemäß Fig. 5 und 6 im Uhrzeigersinn verschwenkt, damit eine Spannung dadurch auf den Stab 78 aufgebracht wird, daß die Steuerkurve 74 gegen den Steuerkurvenfolger 76 wirkt, was über den Schwenkpunkt 82 in den Stab 78 übertragen wird, um dadurch zu veranlassen, daß die Stoßplatte 68 im Gegenuhrzeigersinn um ihren Schwenkzapfen 70 mit großer mechanischer Übersetzung gedreht wird. Die im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Schwenkbewegung der Platte 68 wird in das Stoßelement 66 übertragen, was wiederum in die Segmente des Einspannfutters 60 übertragen wird, was zur Folge hat, daß deren Bewegung in Richtung nach links in den Fig. 5 und 6 ein Zusammenziehen der Segmente am Umfang des Werkstücks bewirkt, das sich entlang der Achse Y durch das Einspannfutter hindurch erstreckt.
Man sieht, daß die Schubplatte 68 eine Mittelöffnung 85 besitzt, die ein Werkstück aufnimmt, das in Richtung der Drehachse Y des Drehkopfs 16 verläuft, weiterhin ein Paar Schubstifte 86 mit abgerundeten freien Enden, angeordnet an diametral abgewandten Seiten der Öffnung 85 und in einer Querebene liegend, welche die Drehachse Y schneidet. Die Stifte 68 dienen somit zum direkten Übertragen von Schub aus der Schubplatte 68 in das Schubelement 66, ohne daß es zu einer Kollision durch die geringe Schwenkbewegung der Platte 68 um die Quer-Schwenkachse 70 kommt.
Das Einspannfutter 60 kann ausgetauscht werden gegen verschiedene Einspannfutter anderer Größen, und man kann Schubelemente 66 unterschiedlicher Größe zwischen die Schubplatte 68 und das Einspannfutter 60 einfügen, um unterschiedlich großen Werkstücken Rechnung zu tragen. Das Schubelement 66 ist in Fig. 6 entfernt, welche außerdem die gelöste Stellung des Hebels 72 und der Verriegelungsplatte 80 zeigt.
Die Arbeitsweise der Steuerkurven-Vorschubsteuerung 34 ist folgende: im Anschluß an das mittige Einspannen des Werkstücks im Gehäuse 12 derart, daß die vordere Stirnfläche des Werkstücks sich benachbart zu dem Schneidstahl 30 befindet, wird mit Hilfe der Anschlagschraube 54 die Vorschubgeschwindigkeit eingestellt, welche das Steuerkurvenelement 40 dadurch erhält, daß der Aktuatorarm 36 mit dem Anschlag 50 zusammentrifft. Die Startstellung für den Schneidstahlhalter 20 wird ebenfalls eingestellt, indem die Position des Rückstellanschlags 48 eingestellt wird. Die Startstellung des Steuerkurvenelements wird eingerichtet, anschließend wird der Motor 18 eingeschaltet, um den Drehkopf 16 zu drehen, damit der Arm 36 zyklisch und periodisch an dem Anschlag 50 vorbeigeht und dadurch seine intermittierende Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 2, 3 und 4 hervorruft und so eine intermittierende unidirektionale Drehung des Steuernockens 40 veranlaßt. Die Drehung des Steuernockens 40 wiederum treibt den Schneidstahlhalter 20 über das Folgeglied 42 in radialer Richtung auf die Drehachse Y zu, während der Schneidstahl 30 gleichzeitig in einer Kreisbahn innerhalb der Schneidebene des Werkzeugs über den Umfang des Werkstücks geführt wird, um dadurch inkrementell den Schneidstahl 30 bei jedem Durchlauf des Schneidstahls 30 um die Achse Y hineinzufahren. Der Arm 36 schwingt unter dem Einfluß der Rückstellfeder 39 in seine Ausgangsstellung zurück. Die paarweisen Einwegkupplungen 52 und 56 garantieren, daß die intermittierende oszillierende Bewegung des Aktuatorarms 36 in eine Richtung auf die Welle 38 und den Steuernocken 40 übertragen wird, während letzterer an einer Rückwärtsdrehung bei der Rückkehr des Aktuatorarms 36 in dessen Startstellung gehindert wird. Die Federn 32 halten das Folgeglied 42 an dem Schneidstahlhalter 20 in Eingriff mit dem Nocken 40. Natürlich bewirken die Federn 32 auch eine Rückstellung des Schneidstahlhalters 20 in dessen Startstellung, wenn der Steuernocken 40 soweit gedreht wird, daß sein flacher Abschnitt dem Folgeglied 42 gegenübersteht. Die Rückkehr des Schneidstahlhalters 20 in dessen Startstellung löst den Schneidstahl aus der Schneidposition und gestattet ein einfaches Herausnehmen desWErkstücks aus dem Einspannfutter 60. Die Hebel-/Steuerkurvenanordnung 64 ermöglicht ein rasches Greifen des Einspannfutters 60.
Man sieht, daß verschiedene Austauschungen und Abwandlungen der in den Zeichnungen dargestellten und oben beschriebenen Ausführungsform möglich sind, ohne von dem im Anspruch 1 definierten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Steuerkurven-Vorschubsteuerung für eine Werkzeugmaschine (10) mit einem relativ fixierten Gehäuse (12), einem einen radial beweglichen Drehstahlhalter (20) tragenden Drehkopf (16), der an dem Gehäuse angebracht und um eine Längsdrehachse (y) drehbar ist, um den Drehstahlhalter drehend um die Achse in einer Schneidebene anzutreiben, wobei der Drehstahlhalter in Vorschubrichtungen auf die Achse zu und von ihr weg bewegbar ist, wobei das Gehäuse einen Werkstückhalter (60) zum fixierten Halten eines Werkstücks relativ zu der Längs-Drehachse des Drehkopfs aufweist und die Vorschubsteuerung einen Steuerkurven-Aktuatorarm (36) enthält, der beweglich an dem Drehkopf für eine zyklische Bewegung gelagert ist, gekennzeichnet durch:

ein drehbar gelagertes Steuerkurvenelement (40), das von dem Drehkopf getragen wird und mit dem Steuerkurven-Aktuatorarm über eine Einwegkupplung (52) derart verbunden ist, daß die zyklische Bewegung des Steuerkurven-Aktuatorarms als periodische, unidirektionale Drehung über die Einwegkupplung auf das Steuerkurvenelement übertragen wird;

wobei dem Steuerkurvenelement der Drehstahlhalter derart zugeordnet ist, daß die periodische, unidirektionale Drehung des Steuerkurvenelements eine periodische Bewegung des Drehstahlhalters in einer Werkzeugvorschubrichtung in Richtung der Drehachse zur Folge hat; und

eine Drehstahlhalter-Vorspanneinrichtung (32) zum elastischen Drängen des Drehstahlhalters in eine zurückgezogene Position abgerückt von der Drehachse und in Antriebsbeziehung mit dem Steuerkurvenelement.

2. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerkurvenelement einen Steuernocken (40) mit einem gleichmäßigen Bewegungshubprofil (44) aufweist;

der Drehstahlhalter ein Steuerkurvenfolgeglied (42) enthält;

wobei der Steuernocken derart angeordnet ist, daß er mit dem Steuerkurvenfolgeglied zusammenwirkt und eine Verlagerung des Steuerkurvenfolgeglieds in einer Werkzeugvorschubrichtung bei Drehung des Steuerkurvenelements in eine Vorwärtsdrehvorschubrichtung bewirkt.

3. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuernocken-Profil einen hubfreien Abschnitt (46) enthält, der mit dem Steuerkurvenfolgeglied derart zusammenwirkt, daß der Drehstahlhalter von der Drehstahlhalter-Vorspanneinrichtung rasch in eine zurückgezogene Stellung zurückgestellt wird, wenn der hubfreie Abschnitt mit dem Folgeglied zusammentrifft.

4. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, weiterhin gekennzeichnet durch eine Rückwärtsdrehsperre (56), die zwischen dem Drehkopf und dem Steuerkurvenelement angeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Drehung des Steuerkurvenelements relativ zu dem Drehkopf in Rückwärtsrichtung zu unterbinden.

5. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtsdrehsperre eine zweite Einwegkupplung (56) ist.

6. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkurven-Aktuatorarm an dem Drehkopf für eine oszillierende Drehbewegung um eine Drehachse gelagert ist, weiterhin gekennzeichnet durch:

ein von dem Gehäuse getragenes Anschlagelement (50);

wobei der Aktuatorarm so angeordnet ist, daß er mit dem Anschlagelement in Eingriff tritt und bewegt wird aus einer Startposition durch einen Vorwärtsvorschubbereich einer Drehbewegung einmal pro Umdrehung des Drehkopfs, wenn sich der Drehkopf und der Steuerkurven-Aktuatorarm relativ zu dem Gehäuse drehen; und

eine Rückstelleinrichtung, die dem Steuerkurven-Aktuatorarm zugeordnet ist, um den Arm bei jedem Drehzyklus des Drehkopfs in eine Startposition zurückzustellen.

7. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 6, weiterhin gekennzeichnet durch einen Vorschubbewegungsbegrenzer (54), dem der Steuerkurven-Aktuatorarm zugeordnet ist, und der so angeordnet ist, daß er den Vorwärtsvorschubbereich einer Drehbewegung des Aktuatorarms beim Auftreffen auf das Anschlagelement beschränkt.

8. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, weiterhin gekennzeichnet durch einen einstellbaren Rückstellanschlag (48), dem der Drehstahlhalter zugeordnet ist und der so angeordnet ist, daß er mit, dem Drehstahlhalter in Eingriff tritt, um dessen Rückstellbewegung weg von der Drehkopf-Drehachse unter dem Einfluß der Drehstahlhalter-Vorspanneinrichtung einstellbar zu beschränken.

9. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkurven-Aktuatorarm an dem Drehkopf für eine oszillierende Drehbewegung um eine Schwenkachse gelagert ist, weiterhin gekennzeichnet durch:

ein von dem Gehäuse getragenes Anschlagelement (50);

eine Rückstelleinrichtung, die dem Steuerkurven-Aktuatorarm zugeordnet ist, um den Arm bei jedem Drehzyklus des Drehkopfs in eine Startposition zurückzustellen;

einen Vorschubbewegungsbegrenzer (54), dem der Steuerkurven-Aktuatorarm zugeordnet ist, und der so angeordnet ist, daß er den Vorwärtsvorschubbereich einer Drehbewegung des Aktuatorarms beim Auftreffen auf das Anschlagelement beschränkt; und

einen einstellbaren Rückstellanschlag (48), dem der Drehstahlhalter zugeordnet ist und der so angeordnet ist, daß er mit dem Drehstahlhalter in Eingriff tritt, um dessen Rückstellbewegung weg von der Drehkopf-Drehachse unter dem Einfluß der Drehstahlhalter-Vorspanneinrichtung einstellbar zu beschränken.

10. Steuerkurven-Vorschubsteuerung nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse parallel zu der Längsachse der Drehung des Kopfs verläuft.