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Revolverkopf mit einer Vorrichtung zum Ausgleich von Schwankungsmomenten
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten von Schneidevorrichtungen (oder
Werkzeugen) eines Maschinenwerkzeugs, wie beispielsweise eines Revolvers, in dem
mehrere zum Bearbeiten eines Werkstücks erforderliche Schneidevorrichtungen im
voraus an einer rotierenden Werkzeughalterung angebracht sind und beim Bearbeiten des
Werkstücks die rotierende Werkzeughalterung passend gedreht wird, um die für die
Bearbeitung nötige Schneidevorrichtung in eine Werkstückbearbeitungsposition zu
bringen, wodurch das Werkstück bearbeitet wird.
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Eine Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von
Anspruch 1 ist aus der EP-A-0 513 735 bekannt.
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Zum Beispiel offenbart das geprüfte japanische Gebrauchsmuster mit der
Veröffentlichungsnummer S-6005 eine herkömmliche Schneidevorlichtungs-Schaltvorrichtung der
beschriebenen Art, bei der ein diskontinuierlicher Schaltmechanismus zum Positionieren
von Schneidevorrichtungen einer rotierenden Werkzeughalterung in eine
Bearbeitungsposition eine Kombination aus einem Globoidnocken und einem Revolverkopf aufweist.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel davon. In einem Gehäuse 1 kämmt ein Schneckengetriebe 3, das
fest an einer Antriebswelle 2 befestigt ist, mit einem Schneckenrad 4, und ein
Globoidnocken 6 ist fest an einer Zwischenwelle 5 befestigt, auf der das Schneckenrad 4 fest
montiert ist. Ein Revolverkopf 8 ist fest an einer Abtriebswelle 7 befestigt, die senkrecht
zu der Zwischenwelle 5 angeordnet ist, und Nockenstößel 9 sind drehbar an einem
äußeren Umfangsabschnitt des Revolverkopfes 8 befestigt und stehen mit einer
Nockenfläche des Globoidnockens 6 in Eingriff. Eine rotierende Werkzeughalterung ist fest an
der Abtriebswelle 7 befestigt, und wenn die Antriebswelle 2 gedreht wird, wird der
Globoidnocken 6 durch das Schneckengetriebe 3, das Schneckenrad 4 und die
Zwischenwelle 5 gedreht, und der Revolverkopf 8 wird durch die Nockenstößel 9 um einen
vorgegebenen Winkel gedreht, und diese Drehung wird durch die Abtriebswelle 7 auf die
rotierende Werkzeughalterung übertragen.
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Im allgemeinen wird ein Schaltvorgang für eine rotierende Werkzeughalterung durch eine
Bewegung oder mehrere Bewegungen abgeschlossen, und deshalb ist es notwendig, dass
ein Steuermotor zum Drehen einer Antriebswelle aus einem angehaltenen Zustand schnell
gestartet oder aktiviert werden kann und dann nach dem Schaltvorgang schnell angehalten
werden kann. Seit kurzem müssen jedoch die Schneidevornrichtungs-Schaltvorrichtungen
zum Zwecke der Verringerung einer Schneidezeit einen schnellen Schaltvorgang erzielen,
und einige dieser Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtungen sind in der Lage, den
Schaltvorgang innerhalb von 0,1 Sekunden zu bewirken. In einer solchen
Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung steigt die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle bis auf
600 U/min. und unter Berücksichtigung dieser Tatsache in Zusammenhang mit dem
Steuermotor muss der Schaltvorgang, bei dem die Antriebswelle von einem angehaltenen
Zustand auf eine Geschwindigkeit von 600 U/min gebracht und dann abrupt gestoppt
wird, in 0,1 Sekunden beendet werden, und während dieser Zeitdauer wirkt auf die
Antriebswelle eine sehr große Trägheitskraft, und dies bewirkt eine ungleichmäßige
Drehung der Antriebswelle.
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Die rotierende Werkzeughalterung wird entsprechend einer Nockenkurve des fest an der
Zwischenwelle befestigten Globoidnockens geschaltet, und diese Nockenkurve ist so
festgelegt, dass die rotierende Werkzeughalterung sanft zu drehen beginnt und dann nach
dem Schalten langsam angehalten wird. Tatsächlich kann jedoch die rotierende
Werkzeughalterung selbst zu dem Zeitpunkt, wenn diese Drehung gestartet werden sollte,
sanft zu drehen beginnen, und als Ergebnis wird der Schaltvorgang in der kurzen
Schaltzeit beendet, und deshalb muss die rotierende Werkzeughalterung schnell
angehalten werden. Zu diesem Zeitpunkt werden Restschwingungen erzeugt, und sie üben
ungünstige Wirkungen auf das gesamte Bearbeitungswerkzeug aus.
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Um bei einer solchen Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung die Steifheit der
Schneidevorrichtungen während eines Schneidvorgangs zu erhöhen, gibt es eine Tendenz, die
rotierende Werkzeughalterung, die Abtriebswelle (auf welcher die rotierende
Werkzeughalterung befestigt ist), den Revolverkopf, die Nockenstößel und den Globoidnocken
(Schaltnocken) zu vergrößern. Wenn diese Teile vergrößert werden, vergrößert sich eine
während der schaltenden Drehung erzeugte Trägheitskraft, so dass die große
Trägheitskraft auf die Antriebswelle der Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung wirkt.
Deshalb wird die schaltende Drehgeschwindigkeit verringert, wenn der gleiche Motor
zum Drehen der Antriebswelle benutzt wird, und um die gleiche schaltende
Drehgeschwindigkeit zu erzielen, muss die Kapazität des Motors zum Drehen der
Antriebswelle vergrößert werden.
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Eine besonders wirksame Gegenmaßnahme zum Erreichen der
Hochgeschwindigkeitskonstruktion der Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung besteht in der Verringerung der
Gewichte der oben genannten Teile. Jedoch ist es in Anbetracht der Steifheit nicht
möglich, eine ausreichend leichtgewichtige Konstruktion zu erzielen, und deshalb bleibt
das Problem nach wie vor ungelöst, dass der Einfluss der Trägheitskraft, welche die
Hochgeschwindigkeitskonstruktion verhindert, nicht vermieden werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine
Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, einen schnellen
Schaltvorgang mit hoher Genauigkeit zu bewirken.
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Die obige Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen von
Patentanspruch 1 gelöst.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, ist bei der vorliegenden Erfindung eine
Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung an einer Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung
befestigt, um ein sich an einer Antriebswelle entwickelndes Schwankungsmoment
aufzunehmen, und mit dieser Anordnung kann das an der Antriebswelle erzeugte
Schwankungsmoment beinahe vollständig absorbiert werden. Deshalb tritt die
ungleichmäßige Drehung der Antriebswelle aufgrund der Trägheitskraft, wie man sie bei der
herkömmlichen Konstruktion erfahren hat, nicht auf, und eine Abtriebswelle kann sanft
zu drehen beginnen und wird nicht abrupt anhalten, und deshalb kann der schnelle
Schaltvorgang mit einer hohen Genauigkeit bewirkt werden.
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Die an der Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung angebrachte Schwankungsmoment-
Ausgleichsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist einen an der Antriebswelle der
Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung befestigten Drehmoment-Ausgleichsnocken,
einen in Rollkontakt mit einer Nockenfläche dieses Nockens gehaltenen Nockenstößel,
einen den Nockenstößel drehbar haltenden Schieber, eine röhrenförmige Gleitführung, die
einen geschlossenen Boden besitzt und darin den Schieber verschiebbar aufnimmt, und
ein Federelement (das in der Gleitfllhrung zum Wirken auf den Schieber aufgenommen
ist) und/oder eine Einrichtung zum Zuführen der Luft in die Gleitführung auf. Eine
Nockenkurve des Nockens ist so bestimmt, dass, wenn das auf die Antriebswelle
wirkende Schwankungsmoment groß ist, durch das Federelement und/oder die Luft ein
großes Ausgleichsmoment erzeugt werden kann, und mit dieser Anordnung kann das sich
an der Antriebswelle entwickelnde Schwankungsmoment beinahe vollständig ausgeglichen
werden, und die ungleichmäßige Drehung der Antriebswelle kann unterdrückt
werden, und die Abtriebswelle kann sanft zu drehen beginnen und kann sanft anhalten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. I ist eine Vorderansicht eines bei einer Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung
der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Revolvers;
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Revolvers;
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Vorderansicht der Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung
mit einer Schwatkungsmoment-Ausgleichsvorrichtung der Erfindung;
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Fig. 4A ist eine Seitenansicht, die ein Federelement der Schwankungsmoment-
Ausgleichsvorrichtung der Erfindung in ihrem vollständig zusammengedrückten
Zustand zeigt;
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Fig. 4B ist eine Seitenansicht, die das Federelement der Schwankungsmoment-
Ausgleichsvorrichtung der Erfindung in ihrem vollständig gedehnten Zustand
zeigt;
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Fig. 5 ist ein Kennlmiendiagramm, das die Beziehung zwischen einem
Schwankungsmoment und einem Ausgleichsmoment in der
Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung der Erfindung zeigt; und
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Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen
Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Es wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines in einem bevorzugten
Ausfihrungsbeispiel der Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung der Erfindung vorgesehenen
Revolvers, und Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Revolvers. In den Fig. 1 und 2 ist ein
beweglicher Tisch 12, der waagerecht nach rechts und links beweglich ist, auf einem
Gestell 11 befestigt, und ein beweglicher Tisch 13, der waagerecht nach vorne und hinten
beweglich ist, ist auf dem beweglichen Tisch 12 befestigt. Der bewegliche Tisch 12 wird
durch einen Bewegungssteuerungsmotor 16 über einen Förderschneckenmechanismus 14
angetrieben, und der bewegliche Tisch 13 wird durch einen Bewegungssteuerungsmotor
17 über einen Vorderschneckenmechanismus 15 angetrieben. Ein Gehäuse 19 der
Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung 18 ist fest an dem beweglichen Tisch 13
befestigt, und ein Drehsteuerungsmotor 21 und eine
Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung 22, die beide mit einer Antriebswelle 20 verbinden sind, sind fest an einer
Außenseite des Gehäuses 19 befestigt, und eine rotierende Werkzeughalterung 24 ist fest
an einer Abtriebswelle 23 befestigt. Mehrere unterschiedliche Schneidevorrichtungen 25
sind lösbar an einem äußeren Umfangsabschnitt der rotierenden Werkzeughalterung 24
angebracht. Bezugsziffer 26 bezeichnet ein Werkstück-Haltespannfutter, und Bezugsziffer
27 bezeichnet eine Drehbankspitze.
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Ein Werkstück wird durch ein Spannfutter 26 gehalten und durch einen Motor (nicht
dargestellt) gedreht. Zum Bearbeitendes Werkstücks werden die
Bewegungssteuerungsmotoren 16 und 17 durch Steuersignale von einem Steuerungsabschnitt (nicht dargestellt)
gedreht, um die beweglichen Tische 12 und 13 jeweils zu vorgegebenen Positionen zu
bewegen, und ebenso wird die rotierende Werkzeughalterung 24 durch den
Drehsteuerungsmotor 21 gedreht, um die erforderliche Schneidevorrichtung 25 auszuwählen.
Erstes Ausführungsbeispiel
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Als nächstes wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung 22 beschrieben. Fig. 3 ist eine vergrößerte Vorderansicht der
Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung 18, die mit der
Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung 22 versehen ist. Die Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung 18 weist
einen Drehmoment-Ausgleichsnocken 31 auf, der fest an der Antriebswelle 20 der
Schneidevorrichtungs-Schaltvorrichtung 18 befestigt ist, und ein Nockenstößel 32 steht
mit einer an der Außenkante des Drehmoment-Ausgleichnockens 31 gebildeten
Nockenfläche in Eingriff. Der Nockenstößel 32 ist drehbar an einem distalen Endabschnitt eines
Schiebers 33 gehalten, und der Schieber 33 ist verschiebbar in einer röhrenförmigen
Gleitführung 34 mit einem geschlossenen Boden aufgenommen. Die Gleitführung 34 ist
mit Schrauben fest an einer Seite des Gehäuses 19 befestigt, und eine Federführung 35
erstreckt sich von einer inneren Bodenseite der Gleitführung 34, und ein
Schraubenfederelement 36 ist um die Federführung 35 gewickelt. Die Gleitführung 34 kann eine
mehreckige Rohrform mit einem geschlossenen Boden oder eine hohle Zylinderform mit
einem geschlossenen Boden haben. Die gesamte
Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung 22 ist mit einer Abdeckung 37 abgedeckt. Es kann auch eine Anordnung
verwendet werden, bei der eine Hülse zwischen dem Schieber 33 und der Gleitführung 34
vorgesehen ist, und diese Hülse ist mittels Gewinde mit der Gleitführung 34 verbunden,
so dass eine Federkraft des Federelements 36 eingestellt werden kann.
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Als nächstes wird die Funktionsweise dieser
Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung beschrieben. Wenn die Antriebswelle 20 durch den Drehsteuerungsmotor 21
gedreht wird, wird der fest an der Antriebswelle 20 befestigte
Drehmoment-Ausgleichsnocken 31 kontinuierlich gedreht, und die an der Außenseite des Drehmoment-
Ausgleichsnockens 31 gebildete Nockenfläche bewegt den Schieber 33 hin und her,
während sie den Nockenstößel 32 dreht, wie in Fig. 4 dargestellt. Deshalb wird das in der
Gleitfiilirung 34 vorgesehene Federelement 36 zusammengedrückt und gedehnt, und eine
Druckkraft des Nockenstößels 32 gegen den Drehmomertt-Ausgleichsnocken 31 wird
verändert, wodurch ein sich an der Antriebswelle 20 entwickelndes Schwankungsmoment
ausgeglichen wird. Das heißt, wenn das auf die Antriebswelle 20 wirkende
Schwankungsmoment groß ist, wird das Federelement 36 zusammengedrückt, um das
Ausgleichsmoment zu vergrößern, und wenn das Schwankungsmoment klein ist, wird das
Federelement 36 gedehnt, um das Ausgleichsmoment zu vermindern. Hierdurch kann das
sich an der Antriebswelle 20 entwickelnde Schwankungsmoment beinahe vollständig
ausgeglichen werden, und die ungleichmäßige Drehung der Antriebswelle 20 kann
unterdrückt werden, und auch die Drehung und das Anhalten der Abtriebswelle 23 kann
sanft bewirkt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
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Bei einer modifizierten Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung ist anstelle der
Verwendung der Federführung 35 und des Federelements 36, die in der Gleitführung 34
von Fig. 3 vorgesehen sind, ein Dichtungselement zwischen einem Schieber 33 und einer
Gleitführung 34 vorgesehen, um das Innere des Schiebers 33 und die Gleitführung 34
abzudichten, und ein Luftanschluss ist durch eine Bodenwand der Gleitführung 34
gebildet, und eine Luftzuführung mit einem Drucksteuergerät ist mit diesem
Luftanschluss verbunden. Bei dieser Konstruktion wird anstelle der durch das Federelement
36 des ersten Ausführungsbeispiels erzeugten Federkraft ein Luftdruck verwendet, und
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird, wenn die Antriebswelle 20 durch den
Drehsteuerungsmotor 21 gedreht wird, der fest an der Antriebswelle 20 befestigte
Drehmoment-Ausgleichsnocken 21 kontinuierlich gedreht, und die Nockenfläche des
Nockens 31 bewegt den Schieber 33 hin und her, während sie den Nockenstößel 32 dreht.
Deshalb wird die Luft in der Gleitführung 34 komprimiert und ausgedehnt, und eine
Druckkraft des Nockenstößels 32 gegen den Drehmoment-Ausgleichsnocken 31 wird
verändert, wodurch ein sich an der Antriebswelle 20 entwickelndes Schwankungsmoment
ausgeglichen wird.
Drittes Ausführungsbeispiel
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Bei einer weiteren modifizierten Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung sind die
Konstruktionen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels geeignet miteinander
kombiniert. Zum Beispiel wird in Fig. 3 ein Kolben verschiebbar in einer Gleitführung 34
aufgenommen, und ein Federelement 36 wird zwischen diesem Kolben und einem
Schieber 33 vorgesehen, und die Luft wird in einen Raum (der als eine Druckkammer
dient) zwischen dem Kolben und der Gleitführung 34 zugeführt. Der das Federelement 36
aufnehmende Raum kann von der Druckkammer getrennt sein, oder er kann der gleiche
wie die Druckkammer sein. Es kann eine Vorrichtung zum Einstellen der Federkraft des
Federelements 36 vorgesehen sein, und mit dieser Konstruktion kann die
Ausgangsfederkraft des Federelements 36 eingestellt werden, und es kann auch der Bereich des
Wertes des Ausgleichsmoments zwischen seinem minimalen und seinem maximalen Wert
erweitert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird normalerweise das
Ausgleichsmoment durch den Drehmoment-Ausgleichsnocken auf die Antriebswelle ausgeübt,
indem nur die Druckkraft durch das Federelement verwendet wird, und wenn es
erwünscht ist, den Drehmoment-Ausgleichswert zu variieren, wird die Druckkraft durch
die Luft hinzugefügt, wodurch auf die Antriebswelle ein Ausgleichsmoment ausgeübt
wird, bei dem sowohl der Federdruck als auch der Luftdruck verwendet werden.
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Bezüglich der Größe des Ausgleichsmoments werden die Konstruktionen der relevanten
Bauteile so bestimmt, dass die Summe eines Schwankungsmoments Q1, das an der
Antriebswelle 20 anliegt, und eines Schwankungsmoments Q2, das an der Antriebswelle
20 anliegt, wenn sie den Schieber 33 durch den Drehmoment-Ausgleichsnocken 31 der
Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung 22 hin und her bewegt, immer Null ist, wie
dies in Fig. 5 dargestellt ist.
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Wie klar aus den obigen Ausführungsbeispielen hervorgeht, ist bei der vorliegenden
Erfindung die Schwankungsmoment-Ausgleichsvorrichtung an der Schneidevorrichtungs-
Schaltvorrichtung angebracht, um das sich an der Antriebswelle entwickelnde
Schwankungsmoment aufzunehmen, und mit diesem Aufbau kann das an der
Antriebswelle erzeugte Schwankungsmoment beinahe vollständig aufgenommen werden.
Deshalb tritt die ungleichmäßige Drehung der Antriebswelle aufgrund der Trägheitskraft,
wie man sie bei der herkömmlichen Konstruktion erfahren hat, nicht auf, und die
Abtriebswelle kann sanft zu drehen beginnen und wird nicht abrupt anhalten, und deshalb
kann das schnelle Schalten mit hoher Präzision bewirkt werden.