WO2009030210A1

WO2009030210A1 - Werkzeugkopf

Info

Publication number: WO2009030210A1
Application number: PCT/DE2008/001461
Authority: WO
Inventors: Rainer Wessely
Original assignee: CBS Präzisionswerkzeuge GmbH
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2009-03-12
Also published as: DE102007042248A1; DE102007042248B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf (1) insbesondere für Maschinen zum Herstellen von Gewindeanschlüssen an Rohrenden, welcher zur Rotation um eine Rotationsachse (Z) vorgesehen ist, mit zumindest einem ersten Werkzeugschieber (2, 4), welcher an einer Linearführung (6) bezüglich der Rotationsachse radial verstellbar geführt ist, und zumindest einer beweglich in dem Werkzeugkopf angeordneten Ausgleichsmasse (24:52) zur Kompensation einer auf den Werkzeugschieber wirkenden Zentrifugalkraft, wobei die Ausgleichsmasse mit dem Werkzeugschieber über Getriebemittel (14, 20) gekoppelt ist, und die Getriebemittel an dem Werkzeugschieber an einem Kraftangriffspunkt (22) angreifen, welcher zwischen den Längsseiten des Werkzeugschiebers gelegen ist.

Description

Werkzeugkopf

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf insbesondere für Maschinen zum Herstellen von Gewindeanschlüssen an Rohrenden.

Beispielsweise Gas- und Ölfeldrohre weisen an ihren Enden konische Gewindeanschlüsse auf. Um diese zu erzeugen, werden rotierende Werkzeugköpfe eingesetzt, bei denen während der Rotation in dem Werkzeugkopf angeordnete Werkzeugschieber radial zugestellt werden. Gleichzeitig wird der Werkzeugkopf axial vorgeschoben. Ein derartiger Werkzeugkopf ist aus DE 101 33 856 Al bekannt. Wie in DE 101 33 856 Al beschrieben, wirken bei der Rotation des Werkzeugkopfes auf die Werkzeugschieber große Fliehkräfte, welche von den Stellantrieben zum Zustellen der Werkzeugschieber überwunden werden müssen. Aus diesem Grunde ist in dem genannten Stand der Technik eine Anordnung von Ausgleichsmassen und eine Kopplung von jeweils zwei Werk- zeugschiebern vorgesehen, um die auftretenden Fliehkräfte weitgehend zu kompensieren.

Ferner treten an den Führungen der Werkzeugschieber Reibungskräfte auf, welche ebenfalls von den Zustellantrieben überwunden werden müssen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Werkzeugkopf insbesondere für Maschinen zum Herstellen von Gewindeanschlüssen an Rohrenden dahingehend zu verbessern, dass ein verbesserter Fliehkraftausgleich und insbesondere eine Verringerung der auftretenden Reibungskräfte erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch einen Werkzeugkopf mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschrei- bung sowie den beigefügten Figuren.

Der erfindungsgemäße Werkzeugkopf ist zur Rotation um eine Rotationsachse vorgesehen und wird zu diesem Zweck an der Spindel einer Werkzeugmaschine angebracht. In dem Werkzeugkopf ist zumindest ein erster Werkzeugschieber angeordnet, welcher in einer Linearführung geführt ist, die sich radial zu der Rotationsachse des Werkzeugkopfes erstreckt. Auf diese Weise kann der Werkzeugschieber in radialer Richtung verstellt und zur Bearbeitung zugestellt werden. Linearführungen im Sinne dieser Erfindung können Gleitführungen oder auch Wälz- führungen sein.

Bevorzugt sind in dem Werkzeugkopf mehrere Werkzeugschieber, beispielsweise sechs Werkzeugschieber angeordnet, welche bevorzugt gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind. Dabei können diese Werk- zeugschieber so ausgebildet sein, dass sie zur Bearbeitung nicht alle gleichzeitig im Eingriff sind, sondern verschiedene Werkzeuge tragen, welche dann durch radiale Zustellung des zugehörigen Werkzeugschiebers mit dem Werkstück in Eingriff gebracht werden können.

Ferner ist in dem Werkzeugkopf eine Ausgleichsmasse beweglich angeordnet, um eine auf den Werkzeugschieber wirkende Zentrifugalkraft zu kompensieren. Dazu ist die Ausgleichsmasse mit dem Werkzeugschieber über Getriebemittel gekoppelt, welche die von der Ausgleichsmasse erzeugte Kraft auf den Werkzeugschieber übertragen. Durch die Bewegung der Ausgleichsmasse kann erreicht werden, dass die Ausgleichsmasse in dem Werkzeugkopf verschieden positioniert werden kann, um die von der Ausgleichsmasse erzeuate Ausaleichs- krαft in Abhängigkeit von der radialen Position des Werkzeugschiebers verändern zu können, um bei verschiedenen radialen Positionen des Werkzeugschiebers einen Fliehkraft-Ausgleich bzw. - Kompensation zu erreichen. Die Bewegung der Ausgleichsmasse folgt vorzugsweise e- benfalls über die Getriebemittel in Abhängigkeit der radialen Verstellung des Werkzeugschiebers.

Erfindungsgemäß greifen die Getriebemittel an dem Werkzeugschieber an einem Kraftangriffspunkt an, der in tangentialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse des Werkzeugkopfes zwischen den Längsseiten des Werkzeugschiebers gelegen ist. Das bedeutet, der Kraftangriffspunkt liegt in der tangentialen Richtung gesehen, d. h. quer zur Bewegungsrichtung des Werkzeugschiebers gesehen, im Mittelbereich des Werkzeugschiebers beabstandet von seinen Außen- bzw. Längsseiten. Das heißt, die Kraft greift nicht mehr, wie aus dem Stand der Technik bekannt an den Außenseiten des Schiebers an. Dadurch wird der tangentiale Versatz zwischen den Wirkungslinien der Fliehkraft, welche an dem Schwerpunkt des Werkzeugschiebers angreift, und der von den Getriebemitteln auf den Werkzeugschieber übertragenen Ausgleichs- kraft reduziert.

Die Getriebemittel greifen an dem Werkzeugschieber bevorzugt an einem Kraftangriffspunkt an, welcher mit dem Schwerpunkt des Werkzeugschiebers auf einer gemeinsamen Geraden, welche parallel zu der Linearführung verläuft, liegt. Die Getriebemittel sind so ausgebildet, dass die Wirkungslinie einer von den Getriebemitteln auf den Werkzeugschieber übertragenen Kraft bzw. Ausgleichskraft im Wesentlichen parallel zu dieser Geraden und damit durch den Schwerpunkt des Werkzeugschiebers verläuft. Damit erstreckt sich die Wirkungslinie dieser übertragenen Ausgleichskraft im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung des Werkzeugschiebers entlang der Linearführung. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bezüglich der Rotationsachse des Werkzeugkopfes im Wesentlichen kein tangentialer Versatz zwischen den Wirkungslinien der Fliehkraft, welche an dem Schwerpunkt des Werkzeugschiebers angreift, und der von den Getriebemitteln auf den Werkzeugschieber übertragenen Ausgleichskraft, vorhanden ist.

Wenn der Schwerpunkt des Werkzeugsschiebers sowie der Kraftangriffspunkt in tangentialer Richtung bezüglich der Rotationsachse zueinander versetzt sind, wird aufgrund der wirkenden Kräfte ein Kippmoment auf den Werkzeugschieber erzeugt, welches zu Normalkräften an den Führungsflächen der Linearführungen führt und dort die Reibung erhöht. Dadurch, dass dieser tangentiale Versatz des Kraftangriffspunktes und des Schwerpunktes des Werkzeugschiebers erfindungsgemäß gering gehalten wird, vorzugsweise vollständig eliminiert wird, kann die Reibung an den Führungsflächen aufgrund auftretender Normalkräfte auf die Führungsflächen niedrig gehalten oder idealerweise vollständig beseitigt werden.

Bevorzugt liegen der Kraftangriffspunkt, an welchem die von den Getriebemitteln auf den Werkzeugschieber übertragene Kraft angreift, und der Schwerpunkt auf gleichem Radius zwischen den Führungsflächen der Linearführung. Das heißt die Wirkungslinie der von den Getriebemitteln auf den Werkzeugschieber übertragenen Ausgleichskraft erstreckt sich im Wesentlichen in derselben radialen Richtung wie die auf den Schwerpunkt wirkende Fliehkraft..

Wenn hier definiert ist, dass die Wirkungslinie der Ausgleichskraft sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken soll, so bedeutet dies, dass hier geringfügige Winkelabweichungen toleriert werden. Derartige Winkelabweichungen können daher resultieren, dass bevorzugt, wie unten beschrieben, zur Kraftübertragung schwenkbare Hebelsysteme eingesetzt werden. Vorzugsweise liegt eine derartige Winkelabweichung bei weniger als einem Grad. Da eine derart geringe Winkelabweichuna im Wesentlichen keinen Einfluss auf die Reibung hat, wird dies als eine sich im Wesentlichen radial erstreckende Wirkungslinie angesehen.

Ferner ist zu verstehen, dass der Werkzeugkopf erfindungsgemäß meh- rere Werkzeugschieber, beispielsweise sechs, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilte, Werkzeugschieber aufweisen kann, welche in der definierten Weise mit Ausgleichsmassen gekoppelt sein können. Dabei kann für jeden Werkzeugschieber eine Ausgleichsmasse vorgesehen, es ist jedoch auch möglich, eine Ausgleichsmasse gleichzeitig mit mehreren Werkzeugschiebern zu koppeln.

Vorzugsweise ist zumindest ein zweiter Werkzeugschieber vorgesehen, welcher an einer Linearführung bezüglich der Rotationsachse radial verstellbar geführt ist und mit dem ersten Werkzeugschieber über ein Übertragungselement in seiner Bewegung derart gekoppelt ist, dass eine radiale Verstellung des ersten Werkzeugschiebers eine entgegengesetzte radiale Verstellung des zweiten Werkzeugschiebers bewirkt. Bei dieser Ausführungsform sind somit immer Paare von Werkzeugschiebern vorgesehen. So können im Werkzeugkopf beispielsweise drei derartige Paare von Werkzeugschiebern vorgesehen sein. Es ist jeweils vorzugsweise eine Ausgleichsmasse mit dem ersten und dem zweiten Werkzeugschieber gekoppelt. Durch die Kopplung von ersten und zweiten Werkzeugschieber kann bereits eine teilweise Kompensation der auftretenden Fliehkräfte erreicht werden, in dem sich die auf den ersten und den zweiten Werkzeugschieber wirkenden Fliehkräfte zumindest teilweise aufheben. Die Fliehkräfte heben sich auf, wenn beide Werkzeugschieber auf derselben radialen Position bezüglich der Rotationsachse liegen. Wird jedoch einer der Werkzeugschieber radial nach innen bewegt oder zugestellt, wird aufgrund der Kopplung der zugehörige zwei- te Werkzeugschieber radial nach außen bewegt, sodass die auf die beiden Werkzeugschieber wirkenden Fliehkräfte nicht mehr gleich groß sind. Die Ausgleichsmasse gleicht dann diese Differenz der Fliehkräfte aus. Das heißt die Ausgleichsmasse muss nicht die gesamte auf den Schieber wirkende Fliehkraft kompensieren, sondern nur die Differenz zwischen den Fliehkräften, welche auf die zwei miteinander gekoppelten Werkzeugschieber wirken.

Vorzugsweise ist das Übertragungselement, welches den ersten und den zweiten Werkzeugschieber miteinander koppelt, Teil der Getriebemittel zur Kopplung der Ausgleichsmasse mit dem Werkzeugschieber oder die Getriebemittel sind mit dem Übertragungselement gekoppelt und greifen an den Werkzeugschiebern über das Übertragungselement an. Auf diese Weise wird es möglich, dass die Ausgleichsmasse gleichzeitig mit beiden gekoppelten Werkzeugschiebern zusammenwirkt.

Weiter bevorzugt ist in dem Werkzeugkopf zumindest ein Zustellantrieb zum radialen Bewegen des zumindest einen Werkzeugschiebers vorgesehen, welcher auf das Übertragungselement wirkt. So erfolgt auch der Antrieb der Werkzeugschieber, d. h. deren radiale Verstellung über das Übertragungselement. Wenn sowohl die Kopplung der zwei paarweise zusammengehörigen Werkzeugschieber als auch der Kraftangriff der Ausgleichsmasse und der radiale Verstellantrieb über das Übertragungselement erfolgt, wird erreicht, dass alle die von diesen Komponenten auf den Werkzeugschieber übertragenen Kräfte in einem gemeinsamen Kraftangriffspunkt an dem Werkzeugschieber angreifen. Dieser Kraftangriffspunkt ist der Kraftangriffspunkt, an welchem das Ü- bertragungselement an dem Werkzeugschieber angreift. Dadurch, dass alle Kräfte an einem gemeinsamen Kraftangriffspunkt angreifen, wird vermieden, dass diese Kräfte Momente auf den Werkzeugschieber ausüben, welcher zu Normalkräften an den Führungsflächen der Linearführung führen würden. Der gemeinsame Kraftangriffspunkt liegt, wie oben beschrieben mit dem Schwerpunkt des Werkzeugschiebers auf einer gemeinsamen Geraden, parallel zu der Linearführung. So kann erreicht werden, dass die Wirkungslinien aller auf den Werkzeuaschie- ber wirkenden Kräfte durch den Schwerpunkt des Werkzeugschiebers verlaufen und insbesondere entlang der Wirkungslinie der am Schwerpunkt des Werkzeugschiebers angreifenden Fliehkraft verlaufen.

Weiter bevorzugt ist zumindest ein elektrischer Motor als Zustellantrieb zum radialen Bewegen des Werkzeugschiebers in dem Werkzeugkopf angeordnet. In dem Fall,- dass mehrere Werkzeugschieber vorgesehen sind, kann jedem Werkzeugschieber ein Antriebsmotor zugeordnet sein. Bevorzugt ist es jedoch, dass jeweils zwei Werkzeugsschieber, wie oben beschrieben, miteinander gekoppelt sind. In diesem Fall wird dann bevorzugt ein Motor zum Antrieb zweier miteinander gekoppelter Werkzeugschieber vorgesehen. Je nach Drehrichtung des Motors wird einer der beiden Werkzeugschieber radial nach innen zugestellt, während gleichzeitig der andere Werkzeugschieber nach außen bewegt wird. Bei Drehrichtungsumkehr wird der andere Werkzeugschieber radial nach innen und der erste Werkzeugschieber radial nach außen bewegt. Die Verwendung elektrischer Motoren als Zustellantrieb zum Bewegen des Werkzeugschiebers bzw. der Werkzeugschieber in dem Werkzeugkopf hat den Vorteilt, dass der gesamte Zustellantrieb in den Werkzeugkopf integriert werden kann. Es ist nicht mehr erforderlich, die Zustellbewegung bzw. Zustellkräfte mechanisch von der Werkzeugmaschine in den Werkzeugkopf zu übertragen. Dadurch wird eine erhebliche Vereinfachung der Werkzeugmaschine möglich.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform kann der elektrische Antrieb in die Linearführung des Werkzeugschiebers integriert sein. Hierzu sind entsprechende Linearführungen, welche üblicherweise als Wälzführungen ausgebildet sind, bekannt, in welche ein elektrischer Antrieb integriert ist. Die Integration des Zustellantriebes in die Linearführung des Werk- zeugschiebers wird durch die erfindungsgemäße Reduktion der auftretenden Reibungskräfte begünstigt. So sind nur geringere Zustellkräfte erforderlich, welche von einem solchen in die Linearfühmna intearierten Antrieb aufgebracht werden können. Bei Kopplung zweier Werkzeugschieber ist vorzugsweise nur in der Linearführung eines der beiden gekoppelten Werkzeugschieber ein entsprechender Zustellantrieb integriert. Der andere Werkzeugschieber wird über die Kopplung bewegt.

Die elektrische Energie zum Betrieb elektrischer Motoren im Inneren des Werkzeugkopfes wird vorzugsweise induktiv in den Werkzeugkopf übertragen. Dabei werden die Mittel zur induktiven Energie- und ggf. Signalübertragung vorzugsweise direkt an der Schnittstelle zwischen Werk- zeugkopf und Werkzeugmaschine, d. h. im Bereich des vorderen Endes der Maschinenspindel, welches dem Werkzeugkopf zugewandt ist, angeordnet.

Weiter bevorzugt ist in dem Werkzeugkopf an dem Werkzeugschieber ein Wegmesssystem zum Erfassen seiner radialen Position angeordnet. Im Falle, dass mehrere Werkzeugschieber vorgesehen sind, ist vorzugsweise an jedem Werkzeugschieber ein Wegmesssystem angeordnet. In dem Fall, dass zwei Werkzeugschieber miteinander gekoppelt sind, könnte auch nur ein Wegmesssystem für beide Werkzeugschieber vor- gesehen werden, es ist jedoch bevorzugt, auch in diesem Fall an jedem Werkzeugschieber ein Wegmesssystem anzuordnen. Die Wegmesssysteme werden zur Regelung der Position der Werkzeugschieber dann in der Weise benutzt, dass jeweils nur das Wegmesssystem desjenigen Werkzeugschiebers zur Positionsregelung verwendet wird, der gerade radial nach innen zugestellt wird. Das Wegmesssystem des zweiten Werkzeugschiebers, welcher gekoppelt radial nach außen bewegt wird, wird dann abgeschaltet, da der radial nach außen bewegte Werkzeugschieber nicht mit dem Werkstück zur Bearbeitung in Eingriff ist. Auf diese Weise kann immer die Position desjenigen Werkzeugschie- bers, welcher zur Bearbeitung mit dem Werkstück im Eingriff ist unter Verwendung eines an diesem Werkzeugschieber angeordneten Wegmesssystems genau geregelt werden. Bevorzugt ist dazu in dem Werkzeugkopf eine Regelungselektronik zur Regelung der radialen Position des zumindest einen Werkzeugschiebers oder mehrerer Werkzeugschieber vorhanden. Diese Regelungselektro- nik kann im Zusammenspiel mit einem an dem Werkzeugschieber angeordneten Wegmesssystem und einem elektrischen Motor als Zustellantrieb für den Werkzeugschieber die Position des Werkzeugschiebers bzw. der Werkzeugschieber in dem Werkzeugkopf regeln. Die Anordnung der gesamten Regelungselektronik im Inneren des Werkzeugkop- fes hat den Vorteil, dass keine Regelsignale von dem Werkzeugkopf auf eine externe Maschinensteuerung übertragen werden müssen. Vielmehr ist es ausreichend, von der Maschinensteuerung die Sollsignale für die Sollposition der Werkzeugschieber auf den Werkzeugkopf zu übertragen. Die Regelung dieser Position erfolgt dann autark im Inneren des Werkzeugkopfes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Getriebemittel ein Pleuel auf, welches an seinem ersten Längsende drehbar an dem Werkzeugschieber angeordnet ist und mit seinem zweiten Längsende drehbar mit einer Kurbel verbunden ist, wobei die Kurbel um einen Drehpunkt drehbar ist, welcher von dem Anlenkpunkt, an welchen die Kurbel mit dem Pleuel verbunden ist, beabstandet ist. Bei dieser Anordnung erfolgt die Kraftübertragung von der Kurbel auf das Pleuel, wobei Kräfte nur in Längsrichtung des Pleuels auf den Werk- zeugschieber übertragen werden können. Auf diese Weise wird eine querkraftfreie Kraftübertragung auf den Werkzeugschieber möglich, wobei sich das Pleuel vorzugsweise in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse des Werkzeugkopfes erstreckt. Abhängig von der Länge der Kurbel und des Pleuels kommt es bei radialer Bewegung der Werkzeugschieber zu einer Auslenkung des Pleuels in tangentialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse des Werkzeugkopfes. Wenn das Pleuel, wie bevorzugt ausreichend lang ausgebildet ist und auch die Kurbel vorzugsweise entsprechend lang ausgebildet ist, ist diese Abweichung jedoch vernachlässigbar und wird bevorzugt als im Wesentlichen nicht vorhanden angesehen. Wie oben beschrieben, wird über das Pleuel vorzugsweise sowohl die von der Ausgleichsmasse erzeugte Ausgleichskraft als auch eine von einem gekoppelten Werkzeugschieber übertragene Fliehkraft auf den Werkzeugschieber übertragen. Darüber hinaus ist es möglich, über das Pleuel die Bewegung zur radialen Verstellung des Werkzeugschiebers auf den Werkzeugschieber übertragen, sodass bevorzugt sämtliche Kräfte, welche von außen auf den Werkzeugschieber wirken, am Drehpunkt des Pleuels an dem Werkzeugschieber angreifen. Dieser Drehpunkt liegt erfindungsgemäß auf einer Linie mit dem Schwerpunkt des Werkzeugschiebers parallel zur radialen Bewegungsrichtung des Werkzeugschiebers, besonders bevorzugt in radialer Richtung.

Es ist besonders bevorzugt, dass das Pleuel mit seinem bezüglich der Rotationsachse radial innen liegenden Längsende mit dem Werkzeugschieber und mit seinem radial weiter außen liegenden Längsende mit der Kurbel verbunden ist. Dabei erstreckt sich das Pleuel vorzugsweise im Wesentlichen in radialer Richtung. Dies bedeutet, dass sich das Pleuel in seiner Mittellage genau in radialer Richtung erstreckt. In der radialen äußeren Position des Werkzeugschiebers und in der radial inneren Position des Werkzeugschiebers sowie in der Mittel-Position dazwischen wird das Pleuel dann geringfügig von dieser radialen Achse aus- gelenkt, wobei diese Auslenkung bevorzugt vernachlässigbar ist. Die Anordnung des Pleuels in der Weise, dass der Anlenkungspunkt des Pleuels an dem Werkzeugschieber radial innen liegend und die Anbindung an die Kurbel radial außen liegend ist, wird deshalb gewählt, da im radial äußeren Bereich des Werkzeugkopfes mehr Platz zur Anord- nung der Kurbel vorhanden ist. Dies ermöglicht, die Kurbel zwischen ihrem Drehpunkt und dem Anlenkungspunkt zur Verbindung mit dem Pleuel möglichst lang auszubilden, wodurch die Auslenkuna des Pleuels. d. h. die Abweichung von der radialen Achse möglichst klein gehalten werden kann. Hierzu ist es bevorzugt, das Pleuel und/oder die Kurbel möglichst lang auszubilden.

Es ist jedoch auch möglich, das Pleuel genau umgekehrt anzuordnen. Dann ist das Pleuel mit seinem bezüglich der Rotationsachse radial außen liegenden Längsende mit dem Werkzeugschieber und mit seinem radial weiter innen liegenden Längsende mit der Kurbel verbunden. Bei dieser Anordnung müssen ggf. kürzere Kurbelarme und damit eine grö- ßere Auslenkung des Pleuels toleriert werden.

Die Kurbel dient vorzugsweise auch als Übertragungselement zur Kopplung zweier Werkzeugschieber, wobei der Drehpunkt der Kurbel in der Mitte liegt und die Kurbel an zwei einander entgegengesetzten Enden spiegelsymmetrisch zu dem Drehpunkt über jeweils ein Pleuel mit einem Werkzeugschieber verbunden ist. Auf diese Weise stellt die Kurbel die gekoppelte Bewegung der beiden Werkzeugschieber sicher und überträgt eine von der Ausgleichsmasse erzeugte Ausgleichskraft bzw. ein von der Ausgleichsmasse erzeugtes Drehmoment auf beide Werkzeug- Schieber. Dabei wirkt diese Ausgleichskraft je nach Auslenkung der Werkzeugschieber in radialer Richtung in zwei unterschiedlichen Richtungen. Die Kurbel erzeugt immer eine Ausgleichskraft in radial nach innen gerichteter Richtung auf denjenigen Werkzeugschieber, welcher radial weiter außen liegend ist. Bevorzugt ist die gesamte Anordnung der zwei gekoppelten Werkzeugschieber bezüglich einer radialen Ebene durch die Drehachse der Kurbel spiegelsymmetrisch ausgebildet. Dies ermöglicht einen optimalen Ausgleich der auftretenden Fliehkräfte bzw. der auftretenden Fliehkraftdifferenz.

Die Ausgleichsmasse ist bevorzugt um eine Drehachse drehbar angeordnet, wobei der Abstand des Schwerpunktes der Ausgleichsmasse von dieser Drehachse in einer Richtung tangential zur Rotationsachse des Werkzeugkopfes in Abhängigkeit der radialen Position des Werkzeugschiebers veränderbar ist. Durch Verlagerung des Schwerpunktes der Ausgleichsmasse von der Drehachse der Ausgleichsmasse in der genannten tangentialen Richtung wird das von der an dem Schwer- punkt der Ausgleichsmasse angreifenden Fliehkraft erzeugte Drehmoment um die Drehachse der Ausgleichsmasse verändert. Wenn der tangentiale Abstand 0 ist, wird überhaupt kein Drehmoment erzeugt. Diese Position ist bei der Verwendung zweier gekoppelter Werkzeugschieber dann gewählt, wenn beide Werkzeugschieber denselben ra- dialen Abstand bezüglich der Rotationsachse haben, sodass sich die Fliehkräfte der beiden Werkzeugschieber gegeneinander aufheben. Mit Verlagerung eines Werkzeugschiebers radial nach außen nimmt dessen Fliehkraft zu. Entsprechend wird in Abhängigkeit dieser Bewegung des Werkzeugschiebers dann der tangentiale Abstand des Schwerpunktes der Ausgleichsmasse von deren Drehachse vergrößert, sodass das Drehmoment um die Drehachse entsprechend zunimmt. Dieses Drehmoment wird dann von den Getriebemitteln, beispielsweise der Kurbel und dem Pleuel als Ausgleichskraft auf den Werkzeugschieber übertragen, wobei die Ausgleichskraft der Fliehkraft des Werkzeug- Schiebers entgegen wirkt.

Die Veränderung des Abstandes des Schwerpunktes der Ausgleichsmasse von deren Drehachse in tangentialer Richtung bezogen auf die Rotation des Werkzeugkopfes kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Ausgleichsmasse in Form eines Pendels ausgebildet ist, welches um die Drehachse der Ausgleichsmasse so verschwenkt wird, dass sich der tangentiale Abstand bezüglich der Rotationsachse des Werkzeugkopfes vergrößert. Die Drehachse der Ausgleichsmasse erstreckt sich dabei bevorzugt parallel zur Rotationsachse des Werkzeugkopfes. In derjenigen Position, in der der Schwerpunkt der Ausgleichsmasse und die Drehachse der Ausgleichsmasse auf einer Radiuslinie bezogen auf die Rotationsachse des Werkzeugkopfes liegen, wird kein Drehmoment bzw. keine Ausgleichskraft von der Ausgleichsmasse erzeugt.

Weiter bevorzugt ist die Ausgleichsmasse mit der oben beschriebenen Kurbel zur Drehmomentübertragung gekoppelt, wobei die Drehachse der Ausgleichsmasse vorzugsweise der Drehachse der Kurbel entspricht.

So wird das von der Ausgleichsmasse um deren Drehachse erzeugte

Drehmoment direkt auf die Kurbel übertragen. Die Ausgleichsmasse kann dazu fest mit der Kurbel verbunden sein oder über weitere Getrie- bemittel, beispielsweise ein Zahnrad mit der Kurbel gekoppelt sein.

Darüber hinaus ist vorzugsweise die Ausgleichsmasse derart mit der Kurbel gekoppelt, dass eine Drehung der Kurbel eine Veränderung des Abstandes des Schwerpunktes der Ausgleichsmasse von der Drehachse bewirkt. Das heißt die Kurbel verstellt durch ihre Schwenkbewegung, die sie durch die radiale Verstellung der Werkzeugschieber erfährt, auch die Ausgleichsmasse in ihrer Position, sodass das von der Ausgleichsmasse bezüglich deren Drehachse erzeugte Moment verändert wird. Die Verlagerung der Ausgleichsmasse in tangentialer Richtung bezüg- lieh der Rotationsachse des Werkzeugkopfes kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass die Ausgleichsmasse als Pendel ausgebildet ist, welches um einen Drehpunkt, z. B. dem Drehpunkt der Kurbel verschwenkt wird. Hierzu kann beispielsweise das Pendel über ein Zahnrad mit der Kurbel verbunden sein, sodass es bei Drehung der Kurbel ent- sprechend ausgelenkt wird.

Statt einer mechanischen Kopplung der Bewegung von Kurbel bzw. Werkzeugschiebern auf der einen und Ausgleichsmasse auf der anderen Seite ist auch eine elektrische bzw. elektronische Kopplung denk- bar, bei welcher in Abhängigkeit von einem Positionssignal des Werkzeugschiebers die Ausgleichsmasse elektrisch verstellt wird um die Fliehkraft zu kompensieren. Anstatt die radiale Beweouna des Werkzeua- Schiebers zu erfassen und die Ausgleichsmasse in Abhängigkeit dieser Bewegung zu verstellen, wäre es auch denkbar, direkt die auf dem Werkzeugschieber bzw. dessen Verstellantrieb wirkende Kraft zu erfassen und die Ausgleichsmasse in Abhängigkeit der erfassten Kraft so zu verstellen, dass die wirkenden Fliehkräfte kompensiert werden.

Besonders bevorzugt ist die Ausgleichsmasse auf einer Linearführung beweglich geführt und die Linearführung ist um die Drehachse der Ausgleichsmasse drehbar, sodass die Ausgleichsmasse ein Drehmoment um diese Drehachse erzeugen kann. Die Linearführung kann beispielsweise an der oben beschrieben Kurbel drehfest angebracht sein, sodass die Drehachse der Kurbel gleichzeitig die Drehachse ist, um welche die Linearführung mit der Ausgleichsmasse verschwenkt. So erzeugt die Ausgleichsmasse dann aufgrund der auf sie wirkenden Fliehkraft je nach Position entlang der Linearführung ein Drehmoment um die Drehachse der Kurbel, welches dann von der Kurbel über das Pleuel als Ausgleichskraft auf den Werkzeugschieber übertragen werden kann. Die Linearführung ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich in einer Ausgangs- bzw. Ruhelage tangential bezüglich der Rotationsachse des Werkzeugkopfes erstreckt. Im Falle einer Ausgestaltung, bei welcher zwei Werkzeugschieber beispielsweise über die beschriebene Kurbel miteinander gekoppelt sind, ist diese Ruhelage diejenige Lage, in welcher sich die Linearführung befindet, wenn beide Werkzeugschieber denselben radialen Abstand von der Rotationsachse des Werkzeugkop- fes haben. In dieser Stellung hat die Ausgleichsmasse an der Linearführung vorzugsweise eine Position, an welcher der Schwerpunkt der Ausgleichsmasse auf einer Radiuslinie mit der Drehachse, um welche die Linearführung verschwenkbar ist, bezogen auf die Rotationsachse des Werkzeugkopfes liegt. Das heißt in dieser Position erzeugt die Aus- gleichsmasse kein Drehmoment um die Drehachse. Je nach Stellung der Werkzeugschieber kann die Ausgleichsmasse dann ausgehend von dieser Position zur einen oder zur anderen Seite beweat werden, um ein Drehmoment um die Drehachse zu erzeugen, wobei das Drehmoment je nach Bewegungsrichtung unterschiedlich gerichtet ist.

Die Bewegung entlang der Linearführung kann entweder durch ein An- triebssystem erfolgen, welches mit den Werkzeugschiebern gekoppelt ist und deren Bewegung in radialer Richtung auf die Ausgleichsmasse überträgt. Alternativ ist es denkbar, die Ausgleichsmasse entlang der Linearführung durch ein elektrisches Antriebssystem zu bewegen, welches auf elektronische Weise mit der Bewegung der Werkzeugschieber gekoppelt ist.

Besonders bevorzugt ist die Ausgleichsmasse jedoch entlang der Linearführung von einem Zugmitteltrieb bewegbar, welcher durch die radiale Verstellung eines zugehörigen Werkzeugschiebers und vorzugsweise durch Drehung einer mit dem Werkzeugschieber verbundenen Kurbel antreibbar ist. Auf diese Weise wird eine mechanische Kopplung zwischen der Positionierung des Werkzeugschiebers und der Ausgleichsmasse erreicht. Besonders bevorzugt wird die Drehung der oben beschriebenen Kurbel um Ihre Drehachse genutzt, um die Ausgleichsmas- se über einen Zugmitteltrieb, beispielsweise einen Zahnriemen entlang der Linearführung zu bewegen. Um die Bewegung der Ausgleichsmasse entlang der Linearführung in das richtige Verhältnis zur Bewegung der Kurbel bzw. des oder der Werkzeugschieber zu setzen, kann darüber hinaus noch ein Getriebe zwischen der Kurbel und dem Antrieb für die Ausgleichsmasse bzw. den Zugmitteltrieb angeordnet sein, welches die Drehung der Kurbel entsprechend über- oder untersetzt. Hierzu kann beispielsweise ein Planetengetriebe vorgesehen sein, welches mit seinem Sonnen- und Hohlrad konzentrisch zur Drehachse der Kurbel angeordnet ist und über das Hohlrad den Zugmitteltrieb antreibt.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt: Fig. 1 eine schemαtische Draufsicht auf die Anordnung zweier

Werkzeugschieber in einem Werkzeugkopf gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Fig. 1 , in welcher sich die Werkzeugschieber in verschobenen radialen Positionen befinden,

Fig. 3 eine Detailansicht eines Werkzeugschiebers gemäß Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des Werkzeugschiebers gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Anordnung zweier Werkzeugschieber in einem Werkzeugkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 die Anordnung zweier Werkzeugschieber gemäß Fig. 5 mit geänderter radialer Positionierung der Werkzeugschieber,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf die Anordnung zweiter

Werkzeugschieber in einem Werkzeugkopf gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 8 die Anordnung gemäß Fig. 7 mit geänderter radialer Positionierung der Werkzeugschieber.

Anhand der Figuren 1 bis 4 wird eine erste Ausführungsform der Erfin- düng beschrieben. Bei dieser Ausführungsform sind ein erster Werkzeugschieber 2 und ein zweiter Werkzeugschieber 4 miteinander gekoppelt. In den Figuren ist jeweils nur ein Paar dieser Werkzeuaschieber 2 und 4 im Detail gezeigt. Es ist zu verstehen, dass der Werkzeugkopf 1 insgesamt drei Paare von Werkzeugschiebern 2 und 4 enthält, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Da die anderen beiden Paare identisch zu dem gezeigten Paar ausgebildet sind, wird auf deren detaillierte Beschreibung verzichtet.

Die Werkzeugschieber 2 und 4 sind jeweils in einer Linearführung 6 mit zwei beabstandet und gegenüberliegend zueinander angeordneten Führungsflächen 7 und 8 linear beweglich geführt. Dabei definieren die Linearführungen 6 eine Bewegungsrichtung in radialer Richtung bezüglich der Drehachse Z des Werkzeugkopfes 1. Die Werkzeugschieber 2, 4 tragen jeweils an ihrem radial innen liegenden Ende ein Werkzeug 10 (siehe Fig. 4). Am entgegengesetzten Ende des Werkzeugschiebers 2 ist ein Gegengewicht 12 angeordnet, wobei das Werkzeug 10 und das Gegengewicht 12 an entgegengesetzten Längsseiten angeordnet sind, um ein auf den Werkzeugschieber 2 wirkendes Kippmoment zu reduzieren bzw. zu eliminieren. Die Linearführungen 6 können als Gleit- oder Wälzführungen ausgebildet sein.

Die beiden Werkzeugschieber 2, 4 sind über eine Kurbel 14 miteinander verbunden bzw. gekoppelt. Die Kurbel 14 ist um eine Drehachse^ 16 drehbar, welche sich parallel zur Rotationsachse Z erstreckt und radial von dieser beabstandet ist. Die Kurbel 14 und die Anordnungen der Werkzeugschieber 2 und 4 sind spiegelsymmetrisch zu einer Radiusebe- ne R durch die Rotationsachse Z und die Drehachse 16 ausgebildet, weshalb in Fig. 3 nur die Anordnung des Werkzeugschiebers 2 näher gezeigt ist. Die Anordnung des Werkzeugschiebers 4 und dessen Anbindung an die Kurbel 14 ist spiegelsymmetrisch ausgebildet und in Fig. 3 nicht dargestellt.

Die Kurbel 14 ist an ihren beiden beabstandeten Längsenden an weiteren Drehachsen 18 drehbar mit jeweils einem Pleuel 20 verbunden. Da- bei liegt die Drehachse 16 mittig zwischen den Drehachsen 18 in der Kurbel 14. Jedem der Werkzeugschieber I₁ 4 ist ein Pleuel 20 zugeordnet, welches an einem Drehpunkt 22 jeweils mit dem Werkzeugschieber 2 bzw. 4 verbunden ist. Das Pleuel 20 ist jeweils so ausgebildet, dass die Drehachse 18 und der Drehpunkt 22 an von einander beabstandeten Längsenden des Pleuels 20 angeordnet sind und das Pleuel 20 sich im Wesentlichen in radialer Richtung r bezüglich der Rotationsachse Z erstreckt. Dabei ist der Drehpunkt 22, an welchem das Pleuel 20 mit dem Werkzeugschieber 2 bzw. 4 verbunden ist, radial innen liegend und die Drehachse 18, an welcher das Pleuel 20, mit der Kurbel 14 verbunden ist, radial außen liegend angeordnet.

Figur 1 zeigt die Werkzeugschieber 2 und 4 in einer Mittelstellung, in welcher sie sich jeweils in demselben radialen Abstand von der Rotati- onsachse Z befinden. Das heißt, hier ist die Kurbel 14 tatsächlich spiegelbildlich zur Radiusebene R ausgebildet. In dieser Position sind die Pleuel 20 so angeordnet, dass sie geringfügig gegenüber dem Radius r ausgelenkt sind. Dabei sind die Pleuel ausgehend von der Radiuslinie r, welche sich mittig zwischen die Führungsflächen 7 und 8 erstreckt, zu der der Kurbel 14 abgewandten Seite der Radiuslinie r ausgelenkt. Wenn die Werkzeugschieber 2 und 4 sich jeweils in ihrer radial inneren bzw. radial äußeren Position befinden, welche in Figur 2 dargestellt sind, sind die Pleuel 20 zur entgegengesetzten Seite der Radiuslinie r ausgelenkt. In Figur 2 findet sich der Werkzeugschieber 4 in der radial inners- ten Stellung und der Werkzeugschieber 2 in der radial äußersten Stellung. Aufgrund der großen Länge der Pleuel 20 und der Kurbelarme 14 zwischen der Drehachse 16 und der Drehachse 18 ist die Auslenkung der Pleuel 20 gegenüber der Radiuslinie r sehr klein, sodass diese im Wesentlichen vernachlässigt werden kann.

An der Kurbel 14 ist fest verbunden eine Linearführung 23 mit einer an dieser linear beweglich geführten Ausgleichsmasse 94 anaeordnet. Die Lineαrfϋhrung 23 ist derart fest mit der Kurbel 14 verbunden, dass sie mit dieser um die Drehachse 16 verschwenkt. In der Figur 1 gezeigten Mittelstellung erstreckt sich die Linearführung tangential bezüglich der Drehachse 16 und der Rotationsachse Z. Die Ausgleichsmasse 24 befin- det sich in einer Mittelstellung, sodass ihr Schwerpunkt auf der Radiuslinie bzw. Radiusebene R durch die Drehachse Z und die Drehachse 16 liegt. Dies bedeutet, die auf die Ausgleichsmasse 24 wirkenden Fliehkraft bewirkt in dieser Stellung kein Drehmoment auf die Kurbel 14 um die Drehachse 16. Da die beiden Werkzeugschieber 2 und 4 sowie die mit diesem verbundenen Pleuel 20 identisch bzw. symmetrisch ausgebildet sind, heben sich die auf die Werkzeugschieber 2 und 4 in der Figur 1 gezeigten Stellung wirkenden Fliehkräfte auf. Da sich beide Werkzeugschieber 2 und 4 in derselben radialen Position bezüglich der Rotationsachse Z befinden, sind die auf den Werkzeugschieber 2 wirkende Fliehkraft und die auf den Werkzeugschieber 4 wirkende Fliehkraft gleich groß. Über die Kurbel 14 wirken diese beiden Fliehkräfte gegeneinander, sodass sie einander aufheben. So ist aus dieser Stellung heraus die Bewegung der Werkzeugschieber 2 und 4 in den Linearführungen 6 über einen Zustellantrieb sehr leicht möglich, da der Zustellein- trieb nicht gegen die Fliehkräfte wirken muss.

Die beiden Werkzeugschieber 2 und 4 sind so miteinander gekoppelt, dass bei der Bearbeitung immer nur einer der Werkzeugschieber 2, 4 mit dem Werkstück in Eingriff ist, d. h. radial nach innen zugestellt ist, wäh- rend der jeweils andere gekoppelte Werkzeugschieber radial nach außen bewegt ist und sich dann nicht im Eingriff mit dem Werkstück befindet. Diese Verstellbewegung erfolgt ebenfalls über die Kurbel 14, welche dazu über einen elektrischen Antriebsmotor 26 mittels eines Schneckenradgetriebes 28 um die Drehachse 16 verschwenkbar ist. Je nach Drehrichtung wird entweder der Werkzeugschieber 2 radial nach innen und gleichzeitig der Werkzeugschieber 4 radial nach außen oder umgekehrt der Werkzeugschieber 4 radial nach innen und der Werkzeua- Schieber 2 radial nach außen bewegt. Zur genauen Positionierung ist dabei in dem Werkzeugschieber 2 bzw. 4 ein Wegaufnehmer 30 integriert, wie in Figur 3 gezeigt ist. Dort ist nur der Werkzeugschieber 2 gezeigt, der Werkzeugschieber 4 ist entsprechend konfiguriert. Über den Wegaufnehmer 30 und den Antriebsmotor 26 lässt sich die radiale Position des Werkzeugschiebers 2 in der Linearführung 6 regeln. Die dazu erforderliche Regelungselektronik ist in den Werkzeugkopf 1 integriert, was in den Figuren jedoch nicht gezeigt ist.

Der Antriebsmotor 26 könnte auch auf andere Weise den Werkzeugschieber antreiben, als hier gezeigt ist. Insbesondere wäre es auch möglich, zur Lagerung der Werkzeugschieber eine Linearführung mit integriertem Antrieb vorzusehen. Zweckmäßigerweise wäre dann nur in der Linearführung eines der beiden Werkzeugschieber 2, 4 ein solcher Antrieb vorgesehen. Der andere Werkzeugschieber würde über die Kopplung bewegt.

In Figur 2 ist die Stellung der Werkzeugschieber 2 und 4 gezeigt, in welcher der Werkzeugschieber 4 in seiner radial innersten Position und ent- sprechend der Werkzeugschieber 2 in der radial äußeren Position ist. Entsprechend ist die Kurbel 14 um die Drehachse 16 verschwenkt. In dieser Position ist die auf den Werkzeugschieber 2 wirkende Fliehkraft größer als die auf dem Werkzeugschieber 4 wirkende Fliehkraft. Das heißt, hier müsste von dem Zustellantrieb, d. h. dem Elektromotor 26 ei- ne erhöhte Kraft aufgebracht werden, um die Werkzeugschieber 2 und 4 zu verstellen, wenn nicht die Ausgleichsmasse 24 in der nachfolgend beschriebenen Weise wirken würde.

Abhängig von der radialen Verstellung der Werkzeugschieber 2 und 4 wird die Ausgleichsmasse 24 entlang der Linearführung 23 bewegt. In der in Figur 2 gezeigten Stellung ist die Ausgleichsmasse 24 aus der in

Figur 1 gezeigten Mittelstellung entlang der Linearführuna 23 nach rechts, d. h. zu dem Werkzeugschieber 4 hinbewegt worden. So entsteht in tangentialer Richtung, d. h. normal zu der Radiusebene R ein Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Ausgleichsmasse 24 und der Drehachse 16. Die Ausgleichsmasse 24 erzeugt durch die auf sie wir- kende Fliehkraft bei Rotation des Werkzeugkopfes 1 somit ein Drehmoment auf die Kurbel 14 um die Drehachse 16. Dabei wird ein Drehmoment in der Richtung erzeugt, dass die Kurbel 14 über das Pleuel 20 auf den Werkzeugschieber 2 eine radial nach innen zur Rotationsachse Z gerichtete Kraft ausübt. Diese wirkt der erhöhten Fliehkraft, welche auf den Werkzeugschieber 2 wirkt, entgegen. Insofern kann die Differenz der auf den Werkzeugschieber 2 und den Werkzeugschieber 4 aufgrund deren radialer Verstellung wirkenden Fliehkräfte durch die Ausgleichsmasse 24 ausgeglichen werden. Wenn umgekehrt der Werkzeugschieber 4 radial nach außen und der Werkzeugschieber 2 radial nach innen bewegt wird, wird die Ausgleichsmasse 24 zur bezüglich der Radiusebene R entgegengesetzten Seite entlang der Linearführung 23 bewegt.

Die Ausgleichsmasse 24 wird entlang der Linearführung 23 proportional zur radialen Verstellung der Werkzeugschieber 2 und 4 bewegt. Dies kann beispielsweise in der in Figur 3 näher gezeigten Weise geschehen. Dort ist an der Kurbel 14 konzentrisch zu deren Drehachse 16 eine Riemenscheibe bzw. ein Zahnrad 32 zum Antrieb eines Zahnriemens 34 angeordnet. Die Riemenscheibe 32 ist mit der Kurbel vorzugsweise über ein Planetengetriebe gekoppelt, um die Bewegung der Kurbel 14 und deren Drehachse 16 im erforderlichen Maße zu übersetzen und die gewünschte Linearverschiebung der Ausgleichsmasse 24 in Abhängigkeit der Drehung der Kurbel 14 zu erreichen. Der Zahnriemen 34 ist über Umlenkrollen 36 und 38 so geführt, dass er die Ausgleichsmasse 24 parallel an der Linearführung 23 entlang bewegen kann. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Drehachse 22, welche den Kraftangriffspunkt für eine von der Ausgleichsmasse 24 erzeugte Ausgleichskraft an dem Werkzeugschieber 2 bzw. 4 bildet, auf einer Linie mit dem Schwerpunkt ms des Werkzeugschiebers 2, 4 in der Bewe- gungsrichtung des Werkzeugschiebers 2, 4 liegt. Im gezeigten Beispiel liegt der Schwerpunkt ms mittig zwischen den Führungsflächen 7, 8, d. h. auf der Radiuslinie r. Entsprechend liegt der Kraftangriffspunkt definiert durch Drehachse 22 ebenfalls auf der Radiuslinie r. Da aufgrund der großen Länge der Kurbel 14 und des Pleuels 20 der Schwenkwinkel des Pleuels 20 um die Drehachse 22 äußerst gering ist, wirkt die von dem Pleuel 20 auf den Werkzeugschieber 2 übertragene Kraft im Wesentlichen in radialer Richtung entlang der Radiuslinie r. Die Wirkungslinie der von dem Pleuel 20 auf den Werkzeugschieber 2 übertragenen Kräfte verläuft somit durch den Massenschwerpunkt ms des Werkzeugschie- bers 2 im Wesentlichen in radialer Richtung. Somit sind die Wirkungslinien der über das Pleuel 20 auf den Werkzeugschieber 2 übertragenen Kraft und der an dem Schwerpunkt ms angreifenden Fliehkraft im Wesentlichen identisch. So erzeugen die Fliehkraft und die an dem Kraftangriffspunkt 22 eingeleiteten Kräfte im Wesentlichen kein Moment auf den Werkzeugschieber 2, sodass Normalkräfte auf die Führungsflächen 7 und 8, welche zu erhöhter Reibung führen würden, im Wesentlichen vermieden werden.

In Figuren 5 und 6 ist eine andere Form der Getriebemittel, welche die Ausgleichsmasse 24 entlang der Linearführung 23 bewegen, gezeigt. Alle übrigen Bauteile sind identisch zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform, sodass für diese in Figuren 5 und 6 dieselben Bezugsziffern verwendet werden und auf die vorangehende Beschreibung verwiesen wird.

Gemäß Figuren 5 und 6 ist an der Kurbel 14 ein Zahnrad 40 bzw. ein Zahnradsegment 40 ausgebildet, welches über ein Zwischenrad 42 ein Zαhnrαdsegment 44 treibt. Das Zahnradsegment 44 ist drehfest an einem Pendel 46 befestigt. Das Pendel 46 ist um einen Drehpunkt 48 schwenkbar, welcher in der Radiusebene R, d. h., auf derselben Radi- usllinie wie die Drehachse 16 bezüglich der Rotationsachse Z liegt. Fer- ner stellt der Drehpunkt 48 den Mittelpunkt des Zahnradsegmentes 44 dar. Das Pendel 46 ist an seinem dem Drehpunkt 48 abgewandten Ende über ein Hebelsystem 50 mit der Ausgleichsmasse 24 verbunden.

Wenn nun der Hebel 14 um die Drehachse 16 verschwenkt, wird über das Zahnrad 40 und das Zwischenrad 42 das Zahnradsegment 44 gedreht und damit das Pendel 46 verschenkt. Dadurch wird die Ausgleichsmasse 44 entlang der Linearführung 23 linear verschoben mit den anhand der Figuren 1 bis 4 erläuterten Auswirkungen auf den Fliehkraftausgleich.

In Figuren 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Hier ist die Bewegung und die Führung der Ausgleichsmasse anders ausgebildet. Die beiden Werkzeugschieber 2 und 4 und die sie verbindenden Pleuel 20 und Kurbel 14 entsprechen jedoch der vorangehenden Beschrei- bung.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Figuren 7 und 8 ist an der Kurbel 14 ein Zahnrad bzw. Zahnradsegment 40 ausgebildet bzw. mit der Kurbel 14 fest verbunden. Bei der Ausführungsform gemäß Figuren 7 und 8 kämmt dieses Zahnrad direkt mit dem Zahnradsegment 44 an dem Pendel 46, welches um den Drehpunkt 48 verschwenkbar ist. Wie in der vorangehenden Ausführungsform liegt der Drehpunkt 48 mit der Drehachse 16 in derselben Radiusebene R bezüglich der Rotationsachse Z. Bei der Ausführungsform gemäß Figuren 7 und 8 ist eine Ausgleichsmas- se 52 direkt am freien Ende, d. h. dem von dem Drehpunkt 48 beabstandeten Ende des Pendels 46 angeordnet. Bei Drehung der Kurbel 14 zur radialen Verschiebung der Werkzeugschieber 2 und 4 wird über das Zahnrad 40 und das Zahnradsegment 44 das Pendel 46 ausgelenkt, wobei es sich um den Drehpunkt 48 dreht. In der in Figur 7 gezeigten Mittelstellung, in welcher sich beide Werkzeug- Schieber 2 und 4 in demselben radialen Abstand von der Rotationsachse Z befinden, liegt der Schwerpunkt der Ausgleichsmasse 52 in der Radiusebene R, in welcher auch der Drehpunkt 48 des Pendels 46 liegt. Das heißt, eine auf die Ausgleichsmasse 52 wirkende Fliehkraft erzeugt kein Drehmoment um die Drehachse 48. Bei radialer Verstellung der Werkzeugschieber 2 und 4 verschwenkt durch den geschilderten Antrieb über die Kurbel 14 auch das Pendel 46 beispielsweise in die in Figur 8 gezeigte Lage. In dieser Position ist der Schwerpunkt der Ausgleichsmasse 52 in tangentialer Richtung bezüglich der Rotationsachse Z von der Drehachse 48 des Pendels 46 beabstandet. Da die Fliehkraft auf den Schwerpunkt der Ausgleichsmasse 52 radial zur Rotationsachse Z wirkt, wird in dieser Stellung ein Drehmoment durch die Fliehkraft um die Drehachse 48 erzeugt. Dieses Drehmoment wird über das Zahnradsegment 44 auf das Zahnrad 40 und damit auf die Kurbel 14 übertragen und wirkt als Ausgleichskraft der von dem Werkzeugschieber 2 verur- sachten erhöhten Fliehkraft entgegen.

Allen beschriebenen Ausführungsformen gemeinsam und erfindungswesentlich ist, dass die von der Ausgleichsmasse erzeugte Ausgleichskraft an den Werkzeugschiebern an einem Kraftangriffspunkt angreift, welcher in der radialen Zustellrichtung der Werkzeugschieber auf einer gemeinsamen Geraden mit dem Schwerpunkt des Werkzeugschiebers liegt, vorzugsweise auf einer Radiuslinie bezüglich der Rotationsachse Z des Werkzeugkopfes. Dadurch werden Momente auf den Werkzeugschieber, welche zu erhöhter Reibung in der Linearführung 6 führen würden, vermieden. Idealerweise werden über das Pleuel 20 sowohl die von der Ausgleichsmasse 24, 52 erzeugte Ausgleichskraft als auch die Verstellkraft zum radialen Bewegen des Werkzeugschiebers 2. 4 und die von dem gekoppelten Werkzeugschieber über die Kurbel 14 übertragene Kraft eingeleitet. Auf diese Weise können alle äußeren Kräfte drehmomentfrei in den Werkzeugschieber eingeleitet werden. Idealerweise sind alle diese Kräfte im Wesentlichen in radialer Richtung bezüg- lieh der Rotationsachse Z gerichtet, in welcher auch die Fliehkraft auf den Werkzeugschieber 2, 4 wirkt.

Die Führungsflächen 7 und 8 in dem Werkzeugkopf 1 bzw. entsprechende Wälzführungen werden vorzugsweise über eine Zentralschmie- rung mit Schmierstoff versorgt. Alternativ könnte auch eine andere Art der Schmierung, insbesondere auch eine Lebensdauer-Schmierung vorgesehen sein. Aufgrund der erfindungsgemäßen verringerten Reibung sind hier geringere Schmierstoffmengen ausreichend. Die Gelenke und Drehpunkte zwischen Werkzeugschieber 2, 4, Pleuel 20 und Kur- bei 14 sowie alle anderen erforderlichen Lager sind vorzugsweise dau- ergeschmiert, sodass der Werkzeugkopf insgesamt sehr wartungsarm ausgestaltet ist.

Bezυgszeichenliste

1 Werkzeugkopf

2 erster Werkzeugschieber

4 zweiter Werkzeugschieber

6 Lineαrführung

7, 8 Führungsflächen

10 Werkzeug

12 Gegengewicht

14 Kurbel

16 Drehachse

18 Drehachse

20 Pleuel

22 Drehachse

23 Linearführung

24 Ausgleichsmasse

26 Elektromotor

28 Schneckenradgetriebe

30 Wegaufnehmer

32 Riemenscheibe

34 Zahnriemen

36, 38 Umlenkrollen

40 Zahnrad

42 Zwischenrad

44 Zahnradsegment

46 Pendel

48 Drehpunkt

50 Hebelsystem

52 Ausgleichsmasse

R Radiusebene r Radiuslinie Z Rotationsachse ms Schwerpunkt des Werkzeugschiebers

Claims

Ansprüche

1 . Werkzeugkopf (1 ) insbesondere für Maschinen zum Herstellen von Gewindeanschlüssen an Rohrenden, welcher zur Rotation um eine Rotationsachse(2) vorgesehen ist, mit zumindest einem ersten Werkzeugschieber (2,4), welcher an einer

Linearführung (6) bezüglich der Rotationsachse (Z) radial verstellbar geführt ist, und zumindest einer beweglich in dem Werkzeugkopf (1 ) angeordneten Ausgleichsmasse (24; 52) zur Kompensation einer auf den Werkzeugschieber (2, 4) wirkenden Zentrifugalkraft, wobei die Ausgleichsmasse (24; 52) mit dem Werkzeugschieber (2, 4) ü- ber Getriebemittel (14, 20) gekoppelt ist, und die Getriebemittel (14, 20) an dem Werkzeugschieber (2, 4) an einem Kraftangriffspunkt (22) angreifen, welcher in tangentialer Richtung bezüglich der Rotationsachse (Z) zwischen den Längsseiten des Werkzeugschiebers (2, 4) gelegen ist.

2. Werkzeugkopf nach Anspruch 1 , bei welchem der Kraftangriffspunkt (22) mit dem Schwerpunkt (ms) des Werkzeugschiebers (2, 4) auf einer gemeinsamen Geraden (r) parallel zu der Linearführung (6) liegt.

3. Werkzeugkopf nach Anspruch 2, bei welchem der Kraftangriffspunkt (22) und der Schwerpunkt (ms) auf gleichem Radius bezüglich der Rotationsachse (Z) gelegen sind.

4. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem zumindest ein zweiter Werkzeugschieber (4) vorgesehen ist, welcher an einer Linearführung (6) bezüglich der Rotationsachse (Z) radial verstellbar geführt ist und-mit-d< Schieber über ein Übertrαgungselement (14, 20) in seiner Bewegung derart gekoppelt ist, dass eine radiale Verstellung des ersten Werkzeugschiebers (2) eine entgegengesetzte radiale Verstellung des zweiten Werkzeugschiebers (4) bewirkt.

5. Werkzeugkopf nach Anspruch 4, bei welchem das Übertragungselement Teil der Getriebemittel (14, 20) zur Kopplung der Ausgleichsmasse (24; 52) mit dem Werkzeugschieber (2, 4) ist oder die Getriebemittel (14, 20) mit dem Übertragungselement gekoppelt sind und an dem Werkzeugschieber (2, 4) über das Übertragungs- element angreifen.

6. Werkzeugkopf nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem zumindest ein Zustellantrieb (26) zum radialen Bewegen des Werkzeugschiebers (2, 4) vorgesehen ist, welcher auf das Übertragungselement (14, 20) wirkt.

7. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem zumindest ein Zustellantrieb zum radialen Bewegen des Werkzeugschiebers vorgesehen ist, welcher in eine Linearführung des Werkzeugschiebers integriert ist.

8. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem zumindest ein elektrischer Motor (26) als Zustellantrieb zum radialen Bewegen des Werkzeugschiebers (2, 4) in dem Werkzeugkopf (1 ) angeordnet ist.

9. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem an dem Werkzeugschieber (2, 4) ein Wegmesssystem (30) zum Erfassen seiner radialen Position angeordnet ist.

10. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem in dem Werkzeugkopf (1 ) eine Regelungselektronik zur Regelung der radialen Position des zumindest einen Werkzeugschiebers (2) oder mehrerer Werkzeugschieber (4) vorhanden ist.

1 1 . Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Getriebemittel ein Pleuel (20) aufweisen, welches an seinem ersten Längsende (22) drehbar an dem Werkzeugschieber (2, 4) angelenkt ist und mit seinem zweiten Längsende (18) drehbar mit einer Kurbel (14) verbunden ist, wobei die Kurbel (14) um einen Drehpunkt (16) drehbar ist, welcher von dem Anlenkpunkt

(18), an welchem die Kurbel (14) mit dem Pleuel (20) verbunden ist, beabstandet ist.

12. Werkzeugkopf nach Anspruch 1 1 , bei welchem das Pleuel (20) mit seinem bezüglich der Rotationsachse (Z) radial innen liegenden Längsende mit dem Werkzeugschieber (2, 4) und mit seinem radial weiter außen liegenden Längsende mit der Kurbel (14) verbunden ist.

13. Werkzeugkopf nach Anspruch 1 1 oder 12, bei welchem die Kurbel (14) als Übertragungselement zur Kopplung zweier Werkzeug- Schieber (2, 4) dient, wobei der Drehpunkt (15) der Kurbel in deren

Mitte liegt und die Kurbel (14) an zwei einander entgegengesetzten Enden spiegelsymmetrisch zu dem Drehpunkt (16) über jeweils ein Pleuel (20) mit einem Werkzeugschieber (2, 4) verbunden ist.

14. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Ausgleichsmasse (24; 52) um eine Drehachse (16; 48) drehbar angeordnet ist, wobei der Abstand des Schwerpunktes der Ausgleichsmasse (24; 52) von dieser Drehachse (16; 48) in einer Richtung tangential zur Rotationsachse-(Z)-de in Abhängigkeit der radialen Position des Werkzeugschiebers (2, 4) veränderbar ist.

15. Werkzeugkopf nach Anspruch 14 und einem der Ansprüche 1 1 bis 13, bei welchem die Ausgleichsmasse (24; 52) mit der Kurbel (14) zur Drehmomentübertragung gekoppelt ist, wobei die Drehachse

(16) der Ausgleichsmasse (24) vorzugsweise der Drehachse (16) der Kurbel (14) entspricht.

16. Werkzeugkopf nach Anspruch 15, bei welchem die Ausgleichsmasse (24; 52) derart mit der Kurbel (14) gekoppelt ist, dass eine Drehung der Kurbel (14) eine Veränderung des Abstandes des

Schwerpunktes der Ausgleichsmasse (24; 52) von deren Drehachse (16; 48) bewirkt.

17. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei welchem die Ausgleichsmasse (24) auf einer Linearführung (23) beweglich geführt ist und die Linearführung (23) um die Drehachse (16) drehbar ist.

18. Werkzeugkopf nach Anspruch 17, bei welchem die Ausgleichsmasse entlang der Linearführung (23) von einem Zugmittelgetriebe (34) bewegbar ist, welches durch die radiale Verstellung eines zu- gehörigen Werkzeugschiebers (2, 4) und vorzugsweise durch Drehung einer mit dem Werkzeugschieber (2, 4) verbundenen Kurbel (14)antreibbar ist.