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Schalteinrichtung zum Schalten eines Revolverkopfes Bei den bekannten
Schalteinrichtungen zum Schalten eines Revolverkopfes an Werkzeugmaschinen ist üblicherweise
eine je Schaltung eine einzige Umdrehung ausführende Kurbel vorgesehen, die über
eine auf dem Revolverkopfschlitten gleitbar angeordnete, mit dem Zahnsegment eines
Segmenthebels kämmende Zahnstange den Revolverkopfschlitten bis in seine Endlage
zurückzieht. Der Segmenthebel dient dazu, sowohl den Revolverkopfschlitten während
des Arbeitens der Werkzeuge zu bewegen, als auch die Bewegung des Revolverkopfschlittens
während des Schaltens zu steuern. Er läuft zu diesem Zweck mit einer Abtastrolle
auf einer entsprechend ausgebildeten, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit umlaufenden
Revolv erkurvenscheibe ab. Die üblichen Revolverkurvenscheiben sind dabei so ausgebildet,
daß die Kurvenstücke eine bestimmte, beispielsweise gleichmäßige Steigung besitzen,
und beim Abtasten eines solchen Kurvenstückes mit Hilfe der Abtastrolle ergibt sich
dann ein entsprechender Vorschub des betreffenden Werkzeuges. Am Ende des Vorschubs
und damit am Ende dieses Kurvenstückes muß der Revolverkopfschlitten zuriickbewegt
und der Revolverkopf weitergeschaltet werden, und es ist zu diesem Zweck ein ungefähr
radial nach innen verlaufendes Kurvenstück vorgesehen, an dem entlang die Abtastrolle
läuft. Diese bekannte Anordnung ergibt vom Ende der Vorschubbewegung bis zum Beginn
der neuen Vorschubbewegung insofern ein gewisses, weder für das Schalten noch den
Vorschub ausnutzbares Kurvenstück, als das Abtastelement, beispielsweise die Abtastrolle,
sich zuerst um ein bestimmtes Stück, und zwar bei der Rolle mindestens ungefähr
um die Länge eines Halbmessers, vorwärts bewegen muß, ehe das Abtastelement, beispielsweise
die Rolle, die äußere Spitze des Vorschubkurvenstückes verlassen und sich radial
nach innen zu bewegen kann. Dieser bei den bekannten Segmenthebeln notwendige Ablauf
des Abtastelementes auf der Revolverkurvenscheibe läßt es nicht zu, daß der ganze
Umfang für die Werkzeugbewegung ausgenutzt wird, und bei den üblichen Revolverkurvenscheiben
dürfte der Verlust an Umfangsfläche 15 bis 30°/o und mehr betragen. Hierdurch entsteht
eine Zusammendrängung der für die Werkzeuge noch verfügbaren Vorschubkurvenstücke,
die jeweils bestimmten Zerspanungszeiten entsprechen, so daß das Verhältnis dieser
Zerspanungszeiten zu den für die Schaltbewegung benötigten Totzeiten verhältnismäßig
ungünstig ist. Dies bedeutet anders ausgedrückt, daß das Verhältnis der Hauptzeiten
und Maschinennebenzeiten ungünstig ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Schalteinrichtung
so zu gestalten, daß der für die Hauptzeiten zur Verfügung stehende Umfang der Revolverkurvenscheibe
ein Maximum wird, und diese Aufgabe wird bei Schalteinrichtungen zum Schalten eines
Revolverkopfes an Werkzeugmaschinen mit einer je Schaltung eine Umdrehung umlaufenden
Kurbel, die über ein auf dem Revolverkopfschlitten gleitbar angeordnetes, mit dem
Teilstück eines Abtasthebels formschlüssig verbundenes übertragungselement den Rev
olverkopfschlitten bis in seine Endlage zurückzieht, wobei der Abtasthebel mit dem
Abtastelement seines Abtastarmes eine gleichmäßig umlaufende Revolverkurvenscheibe
abtastet, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Abtastelement bei Ankunft
einer vorbestimmten, äußeren Stellung in Umfangsrichtung der Revolverkurvenscheibe
zurückziehbar, im zurückgezogenen Zustand radial nach innen verschwenkbar und am
Ende der radialen Schwenkbewegung in eine Aussparung der Revolverkurvenscheibe,
der Ausgangsstellung, verstellbar ist. Durch diese Anordnung wird das Abtastelement
am Ende seines Vorschubkurvenstückes so weit ungefähr tangential bewegt, daß es
sofort im Anschluß an diese Bewegung die notwendige radiale Bewegung ausführen kann.
Um nun am aktiven Umfang der Kurve möglichst wenig zu verlieren, erfolgt ein Vorschieben
des Abtastelementes bis in seine vordere Lage, und in Umfangsrichtung gesehen unterscheidet
sich diese Lage lediglich um einen kleinen Winkel, der der Zeit entspricht, in der
die Revolverkurvenscheibe sich während des Schaltvorganges weitergedreht hat. Lediglich
dieses kurze Stück ist nun am Umfang der Kurve nicht ausgenutzt. Durch diese Anordnung
kann der Anteil der ungenutzten Kurvenstücke auf
ungefähr 5 bis
15% vermindert werden, so daß sich die Leistung, d. h. die an der Hauptzeit beteiligten
Kurvenstücke, entsprechend steigert; es hat sich gezeigt, daß die Leistungssteigerung
100/0 und mehr betragen kann.
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Uni das Abtastelement zurückzuziehen und wieder in seine vordere Stellung
zurückzuführen, kann eine Einrichtung vorgesehen werden, die durch den Ablauf des
Arbeitsspieles gesteuert wird. Beispielsweise könnte die Steuerung des Abtastelementes
über die Revolverkurvenscheibe mechanisch, elektrisch oder über ein Druckmedium
erfolgen; doch ist es auch möglich, diese Steuerung durch andere Teile der gesamten
Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine zu steuern, und es kann hierzu beispielsweise
die Schalteinrichtung selbst benutzt «-erden. Die Steuerung über diese Einrichtung
ist deswegen vorteilhaft, weil das Zurückziehen und Vorbewegen des Abtastelementes
in engem Zusammenhang mit dieser Schaltbewegung steht. In zurückgezogener Stellung
kann gegebenenfalls das Abtastelement verriegelt werden, so daß nach der Verriegelung
die Einwirkung auf das Abtastelement praktisch aufhören kann, und eine solche Verriegelung
ist deswegen besonders im Zusammenhang mit einer Bewegung des Abtastelementes über
ein Druckmedium von Vorteil, da dann das Druckinedium jeweils nur kurzzeitig auf
das Abtastelement während der Zurückbewegung einzuwirken braucht. Das Verriegelungsorgan
ist dabei vorteilhaft so angeordnet, daß es das Abtastelement ständig zu verriegeln
versucht, und es kann dies entweder unter der Wirkung der Schwerkraft oder einer
Feder geschehen.
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Die Entriegelung des Abtastelementes kann ebenfalls mit Hilfe einer
Steuereinrichtung geschehen, die ihrerseits von der Werkzeugmaschinensteuereinrichtung
gesteuert wird, doch ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion, wenn die
Entriegelung mit Hilfe der Revolverkurve selbst vorgenommen wird, und es kann zu
diesem Zweck an dem Verriegelungsorgan ein Vorsprung vorgesehen sein, auf dem die
vorspringenden Endstücke, beispielsweise Ecken, der Revolverkurve einwirken und
so das Verriegelungsorgan zu einem vorbestimmten Zeitpunkt entriegeln. Falls derartige
Ecken in einem bestimmten Fall an der Revolverkurve nicht vorhanden sind, kann am
Verriegelungsorgan ein Vorsprung vorgesehen sein, auf den die flach ansteigenden
Kurvenstücke, d. h. der Anfang einer Vorschubkurve, einwirken und so das Verriegelungsorgan
entriegeln. Beide Entriegelungsvorsprü nge können auch zusammen vorgesehen sein.
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Bei der Steuerung der Rückwärtsbewegung des Abtastelementes über die
Schalteinrichtung des Revolverkopfes wird zweckmäßig mit dieser Steuerung ein eine
einzige Umdrehung ausführender Teil verwendet, der mit einem Steuerelement, beispielsweise
einem Schaltnocken, ausgestattet ist und durch eine Übertragungseinrichtung, die
mechanisch oder über ein Druckmedium wirkt. das Abtastelement in seine hintere Stellung
zurückzieht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 und 2 eine schaubildliche schematische Darstellung der Schalt-
und Steuereinrichtung des Revolverkopfes, Fig.3 eine Revolverkurvenscheibe mit den
verschiedenen Stellungen der Abtastrolle, Fig. d und 5 Einzelheiten der Betätigung
des hydraulischen Antriebssvsteins für das Abtastelement in größerem Maßstab, wobei
einzelne Teile geschnitten sind, Fig.6 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht
des Segmenthebels mit Abtastelement, Fig. 7 eine Vorderansicht gemäß Fig. 6.
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Fig. 8 eine Darstellung entsprechend Fig. 6, jedoch in verriegeltem
Zustand, wobei die Entriegelung durch eine erste Entriegelungsnase erfolgt, Fig.
9 eine Darstellung entsprechend Fig. 6, jedoch in verriegeltem Zustand, wobei die
Entriegelung durch eine zweite Entriegelungsnase erfolgt, Fig. 10 ein Schaltschema
zum Abschalten der Steuerwelle bei Aussetzen der hydraulischen Betätigungseinrichtung.
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In den schematischen Darstellungen nach Fig./ und 2 bedeutet 10 eine
mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufende Welle, die durch beliebige Antriebsmittel
in an sich bekannter Weise angetrieben ist. Auf dieser Antriebswelle ist ein Zahnrad
11 befestigt, das mit einem Zahnrad 12 einer Vorgelegewelle 14 kämmt. Auf dieser
Vorgelegewelle 14 ist ein weiteres Zahnrad 15 angeordnet, das mit einem Zahnrad
16 einer zweiten Vorgelegewelle 17 kämmt. Auf dieser Vorgelegewelle ist ein Zahnrad
18 angeordnet, das mit einem Zahnrad 19 einer Schneckenwelle 20 kämmt. Die Schnecke
21 der Schneckenwelle kämmt mit einem Schneckenrad 22, das auf einer Welle 23 angeordnet
ist, die an ihrem einen Ende die Revolverkurvenscheibe 24 und an ihrem anderen Ende
eine Nockenscheibe 25 trägt.
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Bei Drehung der Antriebswelle 10 dreht sich die Revolverkurvenscheibe
24 und die Nockenscheibe 25, und zwar geschieht die Übertragung über das Zahnrad
11, das Zahnrad 12, die erste Vorgelegewelle 14, das Zahnrad 15, das Zahnrad 16,
die zweite Vorgelegewelle 17, das Zahnrad 18, das Zahnrad 19, die Schnecke 21, das
Schneckenrad 22 und die Welle 23.
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Auf der zweiten Vorgelegewelle 17 ist ein weiteres Zahnrad 30 angeordnet,
das mit einem Zahnrad 31 kämmt. Das letztere ist mit einem auf einer Zwischenwelle
45 sitzenden Zahnrad 32 im Eingriff. Auf der Welle dieses Zahnrades 32 ist eine
Schnellschaltkupplung 33 (Fig. 2) und eine Klauenkupplung 34 vorgesehen. Die Einschaltung
der Schnellschaltkupplung geschieht über eine Schaltmuffe 35, die axial verschoben
werden kann. Bei dieser Verschiebung bleibt jedoch die Kupplung 34 ständig im Eingriff.
Die Bewegung der Schaltmuffe 35 geschieht mit Hilfe eines Steuerhebel: 40, der bei
41 schwenkbar gelagert ist und durch die Nocken 42 der bereits erwähnten Nockenscheibe
25 betätigt wird. Der Vorgang ist dabei so, daß bei jedem Schaltvorgang, d. h. jedesmal,
wenn ein Nocken 42 den Steuerhebel 40 betätigt, die Schaltmuffe 35 verschoben wird
und die Schnellschaltkupplung 33 sich schließt. Diese Schnellschaltkupplung ist
so eingerichtet, daß sie bei Einschaltung eine einzige Umdrehung ausführt, und zwar
häufig eine Umdrehung pro Sekunde, falls nämlich die Drehzahl der betreffenden Welle
60 Umdrehungen pro Minute ist. Auf der Zwischenwelle 45 ist noch ein Zahnrad 46
befestigt, das mit einem auf einer Welle 60 angeordneten Zahnrad 47 kämmt, mit dem
eine Rastscheibe 50 starr verbunden ist, die eine Rast 51 aufweist (Fig. 2), in
die ein Hebel 52 einrastet, der bei 53 schwenkbar gelagert und durch eine Feder
54 gegen die Rastscheibe gedrückt ist.
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Auf der Welle 60 ist ferner noch ein Steuernocken 64 starr befestigt,
der mit einer hydraulischen Übertragungseinrichtung 62 zusammenwirkt, auf die später
noch näher eingegangen wird.
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Mit der Revolverkurvenscheibe 24 wirkt ein als Ganzes mit 65 bezeichneter
Segmenthebel zusammen,
der ein Zahnsegment 66 aufweist und um die
Achse 67 schwenkbar ist. Mit 68 ist das Abtastelement des Segmenthebels bezeichnet,
dessen Führungsteil 112 mit seiner Rolle 122 auf der Kurve abläuft und der als ganzes
zurückziehbar ist. Auf diese Einrichtung wird weiter unten noch näher eingegangen.
Mit dem Zahnsegment 66 wirkt eine Zahnstange 70 zusammen, die auf einem Revolverschlitten
71 verschiebbar angeordnet und über die Pleuelstange 72 mit einer Kurbel 73 verbunden
ist, die auf einer Welle 74 befestigt ist. Diese Welle wird über ein mit dem Zahnrad
47 kämmendes Ritzel 75 und zwei Kegelräder 76 und 77 angetrieben. Mit 80 ist ein
Revolverkopf bezeichnet, an dem ein Werkzeug 81 angebracht ist. Die übrigen Werkzeuge
sind der Einfachheit halber weggelassen. Der Revolverkopf kann sich um eine Achse
82 drehen, doch ist diese Drehbewegung, die von der Bewegung der Kegelräder abgeleitet
ist, nicht näher beschrieben, da sie zum Verständnis der Erfindung nicht notwendig
und an sich bekannt ist. Mit 85 ist eine Feder bezeichnet, die auf einer am Maschinengestell
89 befestigten Stange 86 befestigt ist und über ein Distanzstück 87 auf einen Bolzen
88 einwirkt, der mit dem Revolverschlitten starr verbunden ist.
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Wie bereits oben beschrieben, läuft das Zahnrad 46 infolge der Einschaltung
der Schnellschaltkupplung 33 je Schaltvorgang einmal um, und die Übersetzung der
verschiedenen Zahnräder ist so, daß auch die Kurbel 73 je Schaltung eine
einzige Umdrehung vollführt. Zu Beginn dieser Umdrehung wird der Revolverkopf unter
der Wirkung der Feder in seine hinterste Lage zurückgestoßen, und am Ende dieser
Bewegung vollführt die Kurbel gegebenenfalls noch eine restliche Drehbewegung, um
so die Zahnstange 70 um einen ganzen Kurbelhub bewegen zu können. Während dieser
letzteren Bewegung wird die Abtastrolle 122 abgehoben. Nach Erreichen des Totpunktes
vollführt die Zahnstange die gleiche Bewegung in entgegengesetzter Richtung, und
zwar zuerst so weit, bis die Abtastrolle 122 wieder die Revolverkurvenscheibe 24
berührt. Während des Abhebens der Abtastrolle 122 von der Revolverkurvenscheibe
24 wird, wie noch weiter unten näher beschrieben wird, das Führungsteil 112 und
damit die Abtastrolle 122 ein vorbestimmtes Stück zurückgezogen, so daß bei der
Wiederannäherung der Abtastrolle an die Kurve diese nun so weit radial nach innen
schwingen kann, bis sie auf dem anschließenden Kurvenstück aufsitzt. Die Steuerung
ist so getroffen, daß ungefähr in dem Moment des Aufsitzens die Abtastrolle 122
wieder in ihre vordere Stellung zurückkehrt, und um diese Vorwärtsbewegung zuzulassen,
ist die Revolverkurvenscheibe, wie bei 90 'angedeutet, entsprechend ausgespart.
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Diese Bewegung der Abtastrolle 122 wird nun im einzelnen an Hand der
in Fig. 3 dargestellten Revolverkurvenscheibe 24 erläutert. Im Moment des Abhebens
der Abtastrolle 122 ist diese auf dem höchsten Punkt 91 des Vorschubkurvenstückes
92 angekommen, und diese Stellung ist mit A bezeichnet. Nunmehr schwenkt die Abtastrolle
radial nach außen in die Stellung B. Hierauf wird die Abtastrolle 122 zurückgezogen,
und zwar ungefähr entlang dem Umfang in eine Stellung C, und dort verriegelt. Aus
der Stellung C schwenkt die Abtastrolle unter der Wirkung der Feder 85 radial nach
innen in eine Stellung D, in der die Entriegelung aufgehoben wird, so daß sich die
Abtastrolle in eine Aussparung 90 des Kurvenstückes 92 hineinbewegen und die Stellung
E einnehmen kann. Zur Verdeutlichung ist strichpunktiert die Bahn des Mittelpunktes
der Abtastrolle 122 eingetragen. Nach Erreichung der Stellung F_ kann nun der neue
Vorschub entlang eines Kurvenstückes 95 beginnen, und dieses Kurvenstück hat seinen
Anfang bereits bei dem Punkt 96. Da bei den üblichen Kurven die Abtastrolle erst
in der Stellung F ihren Weiterlauf beginnen könnte, ergibt sich hieraus, daß ungefähr
das mit t bezeichnete Kurvenstück für den Vorschub gewonnen ist.
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In Fig. d bis 9 sind konstruktive Einzelheiten der Anordnung nach
Fig. 1 und 2 dargestellt, soweit sie für die Erfindung von Bedeutung sind. Soweit
möglich, sind dabei die Teile mit den gleichen Ziffern wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet.
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Ein mit 100 bezeichneter Zylinder ist in einem Gehäuseteil 101 gelagert.
In diesem Zylinder kann sich ein Kolben 102 hin- und herbewegen, den eine Druckfeder
103 gemäß der Fig. 5 zum Steuernocken 64 hin zu drücken versucht. Am Ende des Kolbens
ist ein Ablaufkopf 104 befestigt, auf den der Steuernocken 64 einwirkt, und zwar
wird dieser Kolben 102 betätigt, kurz bevor die Abtastrolle die Stellung D (Fig.3)
erreicht hat. Durch ein Zurückbewegen des Kolbens 102 wird ein Druckmedium über
eine Schlauchleitung 106 dem Abtastelement zugeführt, auf dessen Konstruktion nun
an Hand der Fig.7 bis 9 eingegangen werden soll.
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Das als Ganzes mit 68 bezeichnete Abtastelement ist in einer Aussparung
des Segmenthebels 65 verschiebbar angeordnet, der ein Zahnsegment 66 und einen Abtastarm
109 aufweist. Das Abtastelement 68 besitzt ein Kopfteil 113, das mit einem in einer
entsprechenden Führung des Segmenthebels geführten Führungsteil 112 starr verbunden
ist. Das Führungsteil weist eine Bohrung 123 auf, in der ein Halter 111 angeordnet
ist, der kürzer als die Bohrung ist. Mit Hilfe eines Stiftes 114 ist dieser Halter
mit dem Segmenthebel 65 starr verbunden. Um nun eine Verschiebebewegung des Abtastelements
68 relativ zu diesem Halter zu ermöglichen, ist die Hülse mit einem entsprechenden
achsparallelen, die ganze Hülse durchdringenden Schlitz 128 versehen, in dem sich
der Stift 114 verschieben kann. Eine Feder 110 stützt sich mit ihrem einen Ende
gegen den Halter 111 und mit dem anderen Ende gegen den Boden der Bohrung 123 ab.
Diese Feder versucht, das Abtastelement in seine vordere Stellung gemäß Fig.6 zu
bewegen. Zwischen den Innenflächen des Kopfteiles 113, des Führungsteiles 112 und
dem Halter 111 ist ein Zylinderraum 115 gebildet, der über ein Anschlußstück 130
mit der Schlauchleitung 106 verbunden ist.
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Sobald nun über die Leitung 106 ein Druckmedium in den Raum 115 eintritt,
wird das Abtastelement entgegen der Wirkung der Feder zurückgezogen, und in dieser
zurückgezogenen Stellung kann es durch einen Verriegelungshebel 117 verriegelt werden,
der bei 116 am Abtastarm 109 angelenkt ist.
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Zur Entriegelung sind am Entriegelungshebel zwei Nasen 120 und 121
vorgesehen, und in Fig. 8 ist dargestellt, wie die Entriegelung durch ein Eckstück
132 der Revolverkurvenscheibe 24 und in Fig. 9 durch ein flaches Kurvenstück 133
erfolgt. Diese Entriegelung geschieht ungefähr in der in Fig. 3 mit D bezeichneten
Lage. Nach der Entriegelung wird das Abtastelement unter der Wirkung der Feder 110
wieder in seine vordere Lage zurückbewegt.
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In Fig. 10 ist eine Schalteinrichtung dargestellt, mit deren Hilfe
bei Ausbleiben des hydraulischen Druckes in der betreffenden Phase der Schaltbewegung
des Revolverkopfes die Antriebswelle 10 abschaltbar ist.
In dieser
Figur sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern wie in den übrigen Figuren bezeichnet.
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Der Nocken 64 der Rastscheibe 50 steuert mit einer Nase 140 einen
Schalter 141, der zu gleicher Zeit mit der Betätigung des Kolbens 102 durch den
Nocken 64 geschlossen wird. Ein weiterer, unter der Wirkung einer Feder 148 stehender
Schalter 142 wird durch einen über das hydraulische System betätigbaren lsolben
143 jedesmal geöffnet, wenn der Kolben 102 Flüssigkeit in die Leitung 106 hineindrückt.
Beide Schalter sind in Reihe mit einem Relais 145 geschaltet. das mit einer Magnetkupplung
146 verbunden ist, die bei Betätigung die Antriebswelle 10 abschaltet. Mit 147 sind
Anschlußklemmen zum Anschließen an die Stromquelle bezeichnet.
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Fällt nun aus irgendeinem Grund bei Betätigen des Kolbens 102 durch
die Nocken 64 der Druck in der Leitung 106 aus, so wird der Schalter 142 durch den
Kolben 143 nicht geöffnet und bleibt geschlossen. Da zu diesem Zeitpunkt der Schalter
141 über die Nase 140 geschlossen ist, ist der Stromkreis des Relais 145 ebenfalls
geschlossen, und es wird die Magnetkupplung betätigt, die die Antriebswelle 10 abschaltet.