-
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine
Kupplungsvorrichtung zur Übertragung der Bewegung an rotierbare
Werkzeughaltervorrichtungen, welche an automatischen Revolverköpfen
befestigt sind. Die Bearbeitungsvorgänge für eine Großzahl von
Werkstücken erfordern hintereinander gemäß einem vorprogrammierten
und automatisch gesteuerten Zyklus die Verwendung von mehreren
Werkzeugen für dasselbe Werkstück. Zu diesem Zweck ist gewöhnlich
das Werkstück beispielsweise an einer Drehbank befestigt, welche einen
mit mehreren Werkzeugen bestückten Revolverkopf besitzt, welche
durch Drehung und Umdrehung in die Arbeitsstellung gebracht werden
können, damit mit Hilfe der Steuerung einer elektronischen Vorrichtung
die Maschinenarbeit an dem Werkstück mit den dafür benötigten
Werkzeugen durchgeführt wird. Eine grundlegende Anforderung, die aus
solchen Bearbeitungsvorgängen erwächst, stellt die
Ausführungsgeschwindigkeit dar, insbesondere in Hinblick auf eine
Verminderung der Totzeiten, die zwischen dem Arbeitsende eines
Werkzeugs und dem Arbeitsbeginn des nächsten auftreten, wobei diese
Totzeiten notwendig sind, um dem Revolverkopf zu gestatten, all die
Bewegungen auszuführen, welche zur Beförderung des neuen Werkzeugs
in die Arbeitsstellung und zur Übertragung der Rotationsbewegung auf
das Werkzeug lediglich an dieser Stelle erforderlich sind. Zu diesem
Zweck muß der Revolverkopf tatsächlich sich selbst von der
feststehenden Arbeitsstellung entsperren, in Abhängigkeit von der
kürzesten Wegstrecke in die eine oder andere Richtung rotieren, bis er
das neue Werkstück in die Arbeitsstellung befördert hat, muß stoppen
und in den arretierten Zustand zurückkehren. Daher ist von
grundlegender Bedeutung in Hinblick auf das Ziel, Stöße und Bruch der
Übertragungsteile zu verhindern, damit die Übertragung der Bewegung
mit der Zuverlässigkeit erfolgt, daß der Revolverkopf korrekt
positioniert und arretiert ist. Diese Vorgänge werden bei den bekannten
Revolverköpfen mittels mechanischer Vorrichtungen, die zur
Positionierung die Rotation(sbewegung) eines Antriebsmotors auf die
Werkzeughalterplatte übertragen, und von einem externen Motor
ausgeführt, der zur selben Zeit die Arretier- und Entarretiereinrichtung
von besonders komplizierter Bauart betätigt.
-
Der Anmelder dieser Schrift hat in seiner früheren Patentanmeldung IT-
48,062 A/88 einen Werkzeughalterrevolverkopf beschrieben, bei dem die
erforderlichen Entarretier-, Rotations- und Arretierbewegungen des
Revolverkopfs mittels eines einzigen Motors ausgeführt werden, welcher
auf einen beweglichen Ring, welcher mit dem Revolverkopf und der
Antriebswelle ein Ganzes bildet, mittels einer
Differentialgetriebevorrichtung vom epizyklischen Typ wirkt, welche auf einen
ringförmigen Körper einwirkt, dessen Rotation einen Arretierring
veranlaßt, daß der bewegliche Ring sich in eine axiale Richtung bewegt,
wobei das Arretieren in Position durch Arretierelemente verrichtet wird,
welche radial beweglich sind und auf einen weiteren Körper einwirken,
welcher mit der Antriebswelle ein Ganzes bildet und zwischen dem
axialen Arretierring und dem beweglichen Ring angeordnet ist.
-
Diese Anordnung besitzt nichtsdestotrotz gewisse Nachteile, da es
aufgrund der für die Übertragungselemente und für die Übertragung der
Rotationsbewegung von der Achswelle des externen Motors auf die
Achsen der jeweiligen Werkzeuge erforderlichen Größe nicht möglich
ist, alle verfügbaren Werkzeughaltervorrichtungen in Entsprechung zur
Arbeitsstellung zu bringen.
-
Desweiteren werden bei den bekannten Anordnungen all die
Übertragungsvorrichtungen zur Bewegung der verfügbaren Werkzeuge
kontinuierlich in Rotation gehalten, was Verschleiß und steigenden
Energieverbrauch verursacht. Einen weiteren Nachteil der bekannten
Konstruktionsausführungen stellt die Tatsache dar, daß das Positionieren
des Werkzeugs in Entsprechung zur Arbeitsstellung und seinem Eingriff
mit der Antriebswelle für das Werkzeug zu aufeinanderfolgenden Zeiten
geschieht, was Totzeiten verursacht, die die Produktivität der Maschine
verringern.
-
Ein Beispiel des beschriebenen bekannten Stands der Technik wird in
EP-A-0 302 998 offenbart, welche die Merkmale des Oberbegriffs von
Anspruch 1 offenbart.
-
Deshalb erwächst hieraus das technische Problem, einen
Werkzeughalter-Revolverkopf für automatische Maschinen zu schaffen,
welcher mit Mitteln zur Betätigung der axialen Arretier- und
Entarretiervorrichtung und Mitteln zum Antrieb und zur Übertragung der
Bewegung auf das Werkzeug in solch einer Weise ausgestattet ist, um
ein Positionieren in Entsprechung zur Arbeitsstellung aller
Werkzeughaltervorrichtungen zu ermöglichen, mit denen die rotierende
Scheibe ausgestattet ist, und in solch einer Weise (ausgestattet ist), um
lediglich die Werkzeughaltervorrichtung in Rotation zu halten, die in
Entsprechung zur Basisarbeitsstellung gebracht wurde, während all die
anderen entkuppelt und gestoppt gehalten werden. Der Werkzeughalter-
Revolverkopf muß es desweiteren noch ermöglichen, jeglichen zeitlich
nicht abgestimmten Betrieb zwischen Werkzeughaltervorrichtung, welche
in der Arbeitsstellung rotiert, und Antriebseinrichtung für solch eine
Vorrichtung zu verhindern, was gewährleistet, daß das Übersetzen und
Übertragen der Bewegung des Werkzeugs nur mit dem positionierten
und arretierten Revolverkopf geschieht, und desweiteren noch die mit
dem Entarretieren verbundenen Totzeiten verringert, die mit dem
Entarretieren, Positionieren, erneuten Arretieren des Revolverkopfs und
dem Antreiben des Werkzeugs in der Arbeitsstellung verbunden sind.
Der Revolverkopf muß ferner aus der kleinstmöglichen Anzahl an
Komponenten aufgebaut sein, um minimalen Verschleiß und maximale
Lebensdauer zu erreichen, um auf diese Weise die
Wartungsanforderungen zu verringern.
-
Die technischen Probleme werden durch einen automatischen
Revolverkopf gelöst, welcher eine Kupplungsvorrichtung zur
Übertragung der Bewegung auf rotierbare Werkzeughaltervorrichtungen
mit den Merkmalen von Anspruch 1 aufweist.
-
Weitere Einzelheiten werden besser anhand der folgenden Beschreibung
einer Ausführung der vorliegenden Erfindung erfaßt, welche in Bezug
auf den beiliegenden Satz von Zeichnungen angefertigt wurde, bei denen
folgendes veranschaulicht ist:
-
In Figur 1: Ein axialer Schnitt eines Revolverkopfs, welcher die
Vorrichtung aufweist, die die in den weiteren Figuren gezeigte
Erfindung verkörpert;
-
in Figur 2a: Der arretierte Revolverkopf, als Schnitt in der Ebene II-II
von Figur 1;
-
in Figur 2b: Der Revolverkopf, als Schnitt in der Ebene II-II von Figur
1, jedoch im entarretierten Zustand für einen Werkzeugwechsel;
-
in Figur 3a: Ein Detail des Kupplungsmechanismus als Schnitt in der
Ebene IIIA-IIIA von Figur 2a;
-
in Figur 3b: Ein Detail des Stoßmechanismus als Schnitt in der Ebene
IIIB-IIIB von Figur 2b;
-
in Figur 4: Eine schematische Frontansicht des Revolverkopfs;
-
in Figur 5: Ein Teilschnitt durch den Revolverkopf in der Ebene V-V
von Figur 4;
-
in Figur 6a: Ein vergrößertes Detail als Teilschnitt der Arbeitsstellung
mit geschlossenem Revolverkopf und eingegriffenem Werkzeug in
Rotation;
-
in Figur 6b: Ein Detail von Figur 6a, jedoch mit offenem Revolverkopf,
um Werkzeuge zu wechseln.
-
Mit Bezug auf Figur 1 ist der diese Erfindung ausführende Revolverkopf
aus einem äußeren Trägerkörper 1 aufgebaut, welcher einen
unbeweglichen Ring 2 aufweist, welcher mit dem unbeweglichen
frontseitigen Satz von Zähnen 3 ausgestattet ist.
-
An der Innenseite des Körpers 1 ist eine Scheibe 4 rotierbar befestigt,
mit der die Werkzeughalterplatte des Revolverskopfs verbunden werden
kann, was hier nicht dargestellt ist; die Scheibe 4 besitzt den
frontseitigen Satz von Zähnen 5, welche sich konzentrisch und
benachbart zum Satz von Zähnen 3 befinden. Das Frontende 9 einer
Welle 6, welche innerhalb des Körpers 1 rotierbar ist, ist mit der
Scheibe 4 mittels Schrauben oder dergleichen mehr 6a verbunden.
-
Um die Welle 6 herum befindet sich ein Arretierring 7, welcher an der
Frontseite mit einem Satz von Zähnen 8 verzahnt ist, welche den
Zahnsätzen 3, 5 gegenüberstehen, und zum Eingreifen in diese
eingerichtet sind, um sie gegeneinander zu verriegeln; zwischen dem
aufgeweiteten Frontende 9 der Welle 6 und dem Ring 7 ist eine Feder
10 mit dazugehörendem Drucklager 11 untergebracht, welche in die
Richtung wirkt, um den Satz von Zähnen 8 außer Eingriff mit den
Zahnsätzen 3, 5 zu halten.
-
An der Innenseite des äußeren Körpers 1 ist ein Antriebsmotor 12
montiert, welcher ein Ritzel 13 in Eingriff mit einem gezahnten Ring 14
trägt, welcher mittels Bolzen oder dergleichen mehr isa an einer
Spinne 15 befestigt ist, welcher eine Vielzahl von um eine Kreislinie
angeordnete Planeten-Zahnräder 16 trägt, von denen eines in Figur 1
abgebildet ist.
-
Die Spinne 15 ist durch Lager 17 rotierbar befestigt, welche sich um
den zylindrischen Teil eines Getrieberads 18 herum befinden, welches
mittels Keile 6b gegenüber der Welle 6 rationell verriegelt ist und mit
seinem Satz von Zähnen 18a mit den Planeten-Zahnrädern 16 in Eingriff
ist.
-
Die Planeten-Zahnräder 16 sind desweiteren in Eingriff mit dem Satz
von Zähnen 19 eines ringförmigen Körpers 20, welcher zur Welle 6
koaxial und bezüglich selbiger rotierbar ist.
-
Die Planeten-Zahnräder 16, welche von der Spinne 15 getragen werden,
bilden in Verbindung mit den Zähnen 18a des Getrieberads 18 und den
Zähnen 19 des ringförmigen Körpers 20 eine
Differentialgetriebevorrichtung vom epizyklischen Typ, bei der die auf
die Spinne 15 übertragene rotationelle Bewegung auf den einen oder die
anderen der Zahnsätze 18, 19 übertragen werden kann, wenn einer von
diesen arretiert in Rotation gehalten wird.
-
Der ringförmige Körper 20 ist ausgestattet mit einer Vielzahl an Rollen
21, welche an dazugehörigen kleinen Wellen 22 befestigt sind, deren
Achsen relativ zur Welle 6 radial angeordnet sind, wobei diese Rollen
gegen das frontseitige Nockenprofil 23 des Arretierrings 7 lagern.
-
Der Arretierring 7 wird mit seinem frontseitigen Nockenprofil 23
gehalten, welches gegen die Rollen 21 infolge des durch die Feder 10
ausgeübten Drucks gepreßt wird.
-
Der ringförmige Körper 20 lagert axial gegen das Getrieberad 18 mit
Zwischenschaltung eines Drucklagers 24, und das Getrieberad 18
wiederum lagert seinerseits gegen den Anschlagring 25, welcher an der
Welle 6 durch einen gewindeten Bereich 25a mit Zwischenschaltung
eines Stapels von Tellerfedern 26 befestigt ist.
-
Wie in Figur 2a illustriert, besitzt der ringförmige Körper 20 eine
Vielzahl von äquidistanten frontseitigen Rollen 21; er ist ebenso an
seiner Außenoberfläche mit einer umfänglichen Ausnehmung 34
versehen, welche einen begrenzten Winkelbereich aufweist, in die ein
befestigter Stoppbolzen 35 eingreift.
-
Der Oberfläche des Körpers 20 zugewandt, befindet sich ebenso ein
magnetischer Abstandsmelder 36 oder eine ähnliche
Erfassungsvorrichtung, welche zur Erfassung einer Auskragung 36a
eingerichtet wurde, welche in Entsprechung zur erwünschten
Stopposition des Körpers 20 angebracht ist.
-
Auf dem ringförmigen Körper 20 sind ebenfalls ein Paar zum Eingriff
eingerichtete Nocken 20a ausgebildet, woraus bei der Rotation des
Körpers 20 ein Druckmechanismus resultiert, welcher aus einem Bolzen
41 besteht, welcher an seinem Ende mit einer Rolle 41a zur
Kontaktierung der Nocke 20a ausgestattet ist. Der Bolzen wirkt an
seinem entgegengesetzten Ende 4 ib auf einen Betätigungsarm 42a eines
Hebels 42, welcher um den Mittelpunkt schwenkt, und dessen
Widerstandsarm 42b wirkt auf eine gezahnte Stange 43 mittels einer
vorgespannten Feder 44, welche in eine umgedrehte "U"-
Befestigungsfläche 45 eingebaut ist, deren Arme 45b teilweise das
Gestänge umfassen und sich gegen eine weitere Rückstellfeder 46
stützen.
-
Das Gestänge 45 wirkt seinerseits auf ein druckausübendes Zahnrad 47,
welches in eine unbewegliche kreisförmige Befestigungsfläche 47a
eingebaut ist, wobei auf dieser Befestigungsfläche geneigte Spalte 47b
ausgebildet sind, in welche jeweils ein Bolzen 48 eingebaut ist, welcher
mit dem Zahnrad 47 ein Ganzes bildet und sich entlang der geneigten
Fläche des Spalts verschiebt, welches dazu befähigt ist, die kreisförmige
Bewegung des Zahnrads 47 in eine lineare Stoßwirkung auf ein
Kupplungselement zur Übertragung der Bewegung auf das Werkzeug
umzuwandeln.
-
Wie in den Figuren 1, 4 und 5 veranschaulicht, trägt der diese
Erfindung verkörpernde Revolverkopf eine Werkzeughalterscheibe 49,
welche durch Schraubenbefestigungsmittel 49a an dem beweglichen Ring
4 befestigt ist, welcher um die Achse der Welle 6 rotiert, während die
Bewegung des Werkzeugs von einem an dem unbeweglichen Ring 2
befestigten externen Motor 50 erzeugt wird, wobei dessen Welle 50a an
einem Ritzel 51 befestigt ist, welches hintereinander ein
Übertragungszahnrad 51a, einen gezahnten Ring 52 und ein zweites
Übertragungsrad 53 antreibt, welches ein Bewegungsabnahme-Ritzel für
das Werkzeug betätigt. Das letztere Ritzel 54 besitzt in seinem Inneren
einen axialen Hohlraum mit radialen Aussparungen, welche zum Eingriff
mit einem auf einem Kupplungsschieber 55 ausgebildeten,
entsprechenden Satz von Zähnen befähigt sind, welcher innerhalb des
Hohlraums eingebaut ist und in diesem axial verschiebbar ist. Der
Schieber 55 besitzt ferner eine vorderen Ring mit axialen Zähnen
(Zahnkranz) 56, welche an seinem Frontende zur Übertragung der
Bewegung auf die Werkzeughalterspindel 57 angeordnet sind. Die
Leistungsaufnahme zum Werkzeug hin wird ihrerseits von einer Spindel
57 geschaffen, welche an ihrem hinteren Ende mit einem frontseitigen
Ring mit axialen Zähnen (Zahnkranz) 58 ausgestattet ist, welche zum
Eingriff mit dem entsprechenden Ring 56 des Schiebers befähigt sind.
Die Funktionsweise des Revolverkopfes ist wie folgt: Bei
Betriebsbedingungen (Figuren 2a, 3a, 6a) ist der ringförmige Körper 20
mit Nocken 20a so angeordnet, daß auf den Bolzen 41 Druck ausgeübt
wird, wobei die gezahnte Stange 43 sich absenkt, die Druckbolzen 48
vorwärts geschoben werden, der Kupplungsschieber 55 vorwärts
geschoben wird und die Zahnkränze 56 und 58 des Schiebers 55 bzw.
der Spindel 57 miteinander in Eingriff sind; auf diese Weise übernimmt
das Werkzeug, welches in diesem Augenblick in Entsprechung zur
Arbeitsstellung positioniert ist, die Bewegung vom externen Motor 50
und wird in Rotation versetzt. Zum Zeitpunkt des Wechselns des
Werkzeugs (Figuren 2b, 3b, 6b) wird der ringförmige Körper 20 zu
rotieren veranlaßt bis sich der unbewegliche Stoppbolzen 35 gegen das
Ende der Ausnehmung 34 stützt, und in dieser Lage, gleichzeitig mit
dem axialen Verschieben des Arretierrings 7, der den beweglichen Ring
4 freisetzt, wird gefunden, daß sich die Nocke 20a vom Bolzen 41
befreit, der, nach unten gleitend, den Hebel 42 freisetzt, der durch sein
Aufwärtsdrehen der gezahnten Stange 43 gestattet, infolge der Wirkung
des durch die Rückstellfeder 46 ausgeübten Drucks in die erhöhte
Position zurückzukehren. Die transiatorische Bewegung der gezähnten
Stange 43 veranlaßt, das kreisförrnige Zahnrad 47 zu rotieren, das durch
das Rotieren die Druckbolzen 48 dazu treibt, auf der geneigten Ebene
der Spalte 47b zu gleiten, so daß sie so in ihre entferntere Stellung
zurückkehren und den Kupplungsschieber 55 zur Übertragung der
Bewegung auf die Spindel 57 des Werkzeughalters mit sich ziehen.
Unter diesen Bedingungen sind beide, der bewegliche Ring 4 und die
mit ihr verbundene Werkzeughalterplatte 49, frei, unter der Wirkung der
Hauptwelle 6 zu rotieren, um das Positionieren eines verschiedenartigen
Werkzeugs in Entsprechung zur Arbeitsstellung auszuführen.
-
Sobald dieses Positionieren beendet wurde, bringt eine erneute Rotation
des ringförmigen Körpers 20 wiederum die verschiedenen beschriebenen
Elemente in die den Arbeitsbedingungen entsprechende Anfangsposition
(Figuren 2a, 3a, 6a). Wann auch immer die relative Stellung der
verschiedenen Elemente eine Widerlagerstellung der axialen Zähne
gestattet, würde die Last in den vorgespannten Federn 44 gestatten, daß
der Zyklus des Werkzeugwechselns und Revolverkopfarretierens beendet
wird, wobei ein gradueller Eingriff in die Hohlräume, die sich den
Zähnen gegenüberliegend als Folge der relativen Rotationen der
jeweiligen Elemente befinden, gestattet ist und auf diese Weise ein
abruptes Kuppeln verhindert wird, was Brüche und dergleichen mehr
hervorrufen könnte. Es geht daher aus der obigen Beschreibung hervor,
wie der die vorliegende Erfindung verkörpernde Werkzeughalter-
Revolverkopf für automatische Maschinen das Positionieren in
Entsprechung zur Arbeitsstellung für all die
Werkzeughaltervorrichtungen möglich macht, mit denen die rotierende
Scheibe ausgestattet ist, und nur jene Werkzeughaltervorrichtung in
Rotation hält, die in Entsprechung zur Basisarbeitsstellung angeordnet
ist, während all die anderen entkuppelt und gestoppt gehalten werden;
ebenso wird die Vermeidung von jeglichem zeitlich nicht abgestimmten
Betrieb zwischen der rotierenden Werkzeughaltervorrichtung in der
Arbeitsstellung und der Antriebseinrichtung für diese Vorrichtung
ermöglicht, und ebenso werden die Totzeiten verringert, welche mit dem
Entarretieren, Positionieren, erneuten Arretieren des Revolverkopfes und
Antreibens des Werkzeugs in der Arbeitsstellung verbunden sind.