DE602005003296T2

DE602005003296T2 - Revolver für Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE602005003296T2
Application number: DE602005003296T
Authority: DE
Inventors: Haruki Ishiguro
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: EP1642676B1; JP2006095650A; DE602005003296D1; US7150085B2; JP4379877B2; US20060064861A1; EP1642676A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Revolverkopf für die Verwendung in einer Werkzeugmaschine zum Anbringen wenigstens eines rotierenden Werkzeugs daran und zum Drehen des rotierenden Werkzeugs, um ein Werkstück an der Werkzeugmaschine zu bearbeiten.
Beschreibung des Standes der Technik
Einige Werkzeugmaschinen, z. B. Drehmaschinen, weisen einen Revolverkopf auf, um einen oder mehrere rotierende Werkzeuge daran anzubringen und diese mit einem Antriebsmotor zu drehen, um ein Werkstück an der Werkzeugmaschine zu bearbeiten. In der Drehmaschine besitzt der Revolverkopf einen Schwenkblock, der an seinem Kopf angebracht ist, und mehrere Werkzeuge, die rotierende Werkzeuge und andere Bearbeitungswerkzeuge enthalten, sind an dem Schwenkblock radial unterstützt.
Wenn der Schwenkblock um seine eigene Achse geschwenkt wird, wird ein gewünschtes der unterstützten Werkzeuge (z. B. ein rotierendes Werkzeug) an einer indexierten Position (Bearbeitungsposition) indexiert. Anschließend wird der Antriebsmotor angeregt, um das rotierende Werkzeug um seine eigene Achse zu drehen, um das Werkstück zu bearbeiten. Die Antriebsleistung oder das Drehmoment des Antriebsmotors wird durch einen Leistungsübertragungsmechanismus, der einen Riemen, Kegelräder und Lager enthält, an das rotierende Werkzeug übertragen.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-251505 offenbart z. B. einen Werkzeugrevolverkopf für eine Verwendung an Drehmaschinen zum Übertragen der Antriebsleistung eines Antriebsmotors an ein rotierendes Werkzeug an dem Revolverkopf durch einen Leistungsübertragungsmechanismus, der Kegelräder und Lager enthält. Der offenbarte Werkzeugrevolverkopf besitzt einen hohlen Schwenkblock, der die Kegelräder und Lager aufnimmt.
Die veröffentlichte US-Patentanmeldung Nr. 2004/0103510 offenbart einen Werkzeugrevolverkopf mit einem Antriebsmotor, der in einer Schwenktrommel angeordnet ist. Der Antriebsmotor ist indirekt mit einem rotierenden Werkzeug verbunden, das durch einen Kopplungsmechanismus (Leistungsübertragungsmechanismus) an dem Werkzeugrevolverkopf montiert ist, um das rotierende Werkzeug zu drehen.
In dem Revolverkopf an den herkömmlichen Drehmaschinen und an der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-251505 offenbarten Drehmaschine ist der Antriebsmotor in einer Position angeordnet, die von dem rotierenden Werkzeug weit entfernt ist. Demzufolge besitzt der Leistungsübertragungsmechanismus zum Übertragen der Antriebsleistung von dem Antriebsmotor zum rotierenden Werkzeug einen verhältnismäßig komplexen Aufbau. Wenn der Leistungsübertragungsmechanismus in Betrieb ist, erzeugen der Riemen, die Kegelräder und die Lager des Leistungsübertragungsmechanismus Wärme und Schwingungen. Folglich bewirkt der Leistungsübertragungsmechanismus einen Energieverlust, wodurch der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung verringert wird und Geräusche erzeugt werden.
Gemäß dem Werkzeugrevolverkopf, der in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2004/0103510 offenbart ist, die die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, ist es schwierig, den Antriebsmotor durch eine Öffnung des Revolverkopfkörpers, die einen einfachen Zugang zum Revolverkopfkörper ermöglicht, an dem Revolverkopfkörper sehr genau zu montieren. Der Kopplungsmechanismus besitzt einen Sensor und einen Mechanismus für eine gleitende Kopplung. Der Sensor dient zum Erfassen eines gekoppelten Zustands zwischen dem Antriebsmotor und dem rotierenden Werkzeug. Folglich besitzt der Kopplungsmechanismus einen komplexen Aufbau und der Kopplungsmechanismus benötigt eine bestimmte Zeit, um den Antriebsmotor und das rotierende Werkzeug zu verbinden und zu trennen. Es ist des Weiteren ein Bedarf entstanden, den Antriebsmotor und das rotierende Werkzeug zuverlässig zu verbinden und zu trennen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Revolverkopf für die Verwendung in einer Werkzeugmaschine zu schaffen, bei dem ein Antriebsmotor an einem Revolverkopfkörper durch eine Öffnung eines Revolverkopfkörpers, die einen leichten Zugang zu dem Revolverkopfkörper schafft, sehr genau montiert werden kann.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Revolverkopf geschaffen für die Verwendung in einer Werkzeugmaschine zum Anbringen wenigstens eines rotierenden Werkzeugs daran und zum Drehen des rotierenden Werkzeugs, um ein Werkstück zu bearbeiten, wobei der Revolverkopf umfasst: einen Revolverkopfkörper, der an einer Basis der Werkzeugmaschine unterstützt ist; eine Schwenktrommel, die an dem Revolverkopfkörper unterstützt ist und wenigstens einen Werkzeughalter unterstützt, der das rotierende Werkzeug hält, wobei der Werkzeughalter eine Halterwelle besitzt; einen Indexierungsaktuator mit einem Indexmotor zum Schwenken der Schwenktrommel, um das rotierende Werkzeug an einer indexierten Position zu indexieren; einen Antriebsmotor, der in der Schwenktrommel angeordnet und an dem Revolverkopfkörper unterstützt ist, wobei der Antriebsmotor eine Antriebswelle besitzt, die axial zu der indexierten Position orientiert ist; ein Gelenk zum direkten Verbinden der Halterwelle des Werkzeughalters und der Antriebswelle des Antriebsmotors miteinander, um das rotierende Werkzeug mit dem Antriebsmotor zu drehen, während eines der rotierenden Werkzeuge auf die indexierte Position indexiert wird; wobei der Antriebsmotor an dem Revolverkopfkörper befestigt ist und der Antriebsmotor ein an dem Revolverkopfkörper unterstütztes Gehäuse besitzt; wobei der Revolverkopf ferner umfasst: ein Futter, dessen Dicke einstellbar ist und das direkt hinter dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Dicke des Futters eingestellt wird, um eine Position des Antriebsmotors in Bezug auf den Revolverkopfkörper einzustellen.
Das Gelenk besitzt vorzugsweise einen Vorsprung, der entweder an der Halterwelle oder an der Antriebswelle angeordnet ist, und einen Schlitz, der an der anderen der Halterwelle und der Antriebswelle ausgebildet ist; wobei der Vorsprung in Reaktion auf eine Schwenkbewegung der Schwenktrommel direkt mit dem Schlitz in Eingriff gelangt oder von diesem gelöst wird, um eines der rotierenden Werkzeuge auf die indexierte Position zu indexieren; wobei die Antriebswelle des Antriebsmotors und die Halterwelle des Werkzeughalters durch das Gelenk direkt koaxial miteinander gekoppelt sind; und wobei der Vorsprung dann, wenn die Schwenktrommel geschwenkt wird, um das rotierende Werkzeug vollständig auf die indexierte Position zu indexieren, in dem Schlitz vollständig in Eingriff gelangt, so dass die Halterwelle und die Antriebswelle über das Gelenk vollständig miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise wird dann, wenn das rotierende Werkzeug auf die indexierte Position indexiert werden soll, ein rotierendes Werkzeug, das in der indexierten Position verwendet werden soll, durch das Gelenk mit dem Antriebsmotor gekoppelt, wobei gleichzeitig ein rotierendes Werkzeug, das vorher in der indexierten Position verwendet worden ist, von dem Gelenk gelöst und von dem Antriebsmotor getrennt wird.
Der Schlitz des Gelenks ist vorzugsweise als eine geradlinige Nut in einem Endabschnitt der Antriebswelle definiert; wobei der Schlitz ausgerichtet auf eine Ebene, in der die Schwenktrommel schwenkt, orientiert ist und sich auf diametral entgegengesetzten Seiten der Antriebswelle und außerdem an einer Stirnfläche der Antriebswelle öffnet, wenn das rotierende Werkzeug indexiert werden soll; und wobei der Vorsprung an der Halterwelle ausgebildet ist; und wobei der Vorsprung zwei gegenüberliegende Gleitoberflächen besitzt, die in einem gleitfähigen Kontakt mit gegenüberliegenden seitlichen Oberflächen des Schlitzes in einem gleitfähigen Kontakt angeordnet und diesem zugewandt sind, und von einem Ende der Halterwelle axial vorsteht.
Die zwei gegenüberliegenden Gleitoberflächen sind vorzugsweise geneigt, um einen konisch verjüngten Endabschnitt an dem Vorsprung zu schaffen, und der Schlitz ist in einer zu dem Vorsprung komplementär geformten Beziehung konisch verjüngt.
Ein Drehblockierer ist vorzugsweise drehfest in der Schwenktrommel angeordnet und besitzt eine ringförmige Nut, die darin konzentrisch zu der Schwenktrommel definiert ist, und der Drehblockierer erstreckt sich in Umfangsrichtung außer in einem Bereich um die indexierte Position; und bei dem die Vorsprünge, die den nicht in Gebrauch befindlichen rotierenden Werkzeugen zugeordnet und an anderen Positionen als der indexierten Position angeordnet sind, in der ringförmigen Nut in Eingriff sind, so dass durch den Drehblockierer verhindert wird, dass sich die nicht in Gebrauch befindlichen rotierenden Werkzeuge drehen.
Der Drehblockierer erstreckt sich z. B. in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich, der kleiner als 360° ist, jedoch nahe bei diesem Wert liegt.
Ein oder mehrere nicht in Gebrauch befindliche rotierende Werkzeuge sind vorzugsweise an anderen Positionen als der indexierten Position angeordnet und die Vorsprünge sämtlicher rotierender Werkzeuge, die nicht in Gebrauch sind, sind parallel zu seitlichen Oberflächen der ringförmigen Nut orientiert, um ein Drehen aller nicht in Gebrauch befindlicher rotierender Werkzeuge zu verhindern.
Die Vorsprünge, die allen rotierenden Werkzeugen zugeordnet sind, bewegen sich vorzugsweise ohne Unterbrechung frei durch den Schlitz, wenn die Schwenktrommel geschwenkt wird, um eines der rotierenden Werkzeuge auf die indexierte Position zu indexieren.
Der Antriebsmotor an dem Revolverkopfkörper ist vorzugsweise über eine verhältnismäßig große Montageoberfläche montiert, die durch ein Unterstützungsorgan mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser geschaffen wird.
Die Antriebswelle des Antriebsmotors ist vorzugsweise an einem Unterstützungskörper drehbar unterstützt und der Unterstützungskörper ist an dem Gehäuse des Antriebsmotors befestigt, um eine Bewegung der Antriebswelle längs ihrer Mittelachse zu verhindern.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Antriebswelle des Antriebsmotors an einem Unterstützungskörper drehbar unterstützt, der Unterstützungskörper kann in das Gehäuse des Antriebsmotors beweglich eingesetzt sein, um sich längs einer Mittelachse zu bewegen, und der Schlitz der Antriebswelle kann an dem Gelenk längs der Mittelachse zu dem Vorsprung des auf die indexierte Position indexierten rotierenden Werkzeugs hin und von diesem weg beweglich sein.
Bei dem Revolverkopf, der in der oben beschriebenen Weise angeordnet ist, kann der Antriebsmotor durch die Öffnung des Revolverkopfkörpers, die einen leichten Zugang zum Revolverkopfkörper schafft, sehr genau an dem Revolverkopfkörper montiert werden.
Die oben genannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwendet wird, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht eines Revolverkopfs für die Verwendung in einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht längs der Linie II-II von 1; und
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts von 2.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Revolverkopf für eine Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt ein Gelenk zum direkten Verbinden eines rotierenden Werkzeugs an einer Schwenktrommel und eines Antriebsmotors miteinander, während das rotierende Werkzeug auf eine indexierte Position (Bearbeitungsposition) indexiert wird. Das rotierende Werkzeug kann durch den Antriebsmotor über das Gelenk um seine eigene Achse gedreht werden.
Der Antriebsmotor ist an einem Revolverkopfkörper befestigt und der Antriebsmotor besitzt ein Gehäuse, das an dem Revolverkopfkörper unterstützt ist. Der Revolverkopf umfasst ein Futter, dessen Dicke einstellbar ist und das direkt hinter dem Gehäuse angeordnet ist. Die Dicke des Futters wird eingestellt, um eine Position des Antriebsmotors in Bezug auf den Revolverkopfkörper einzustellen. Demzufolge kann der Antriebsmotor durch die Öffnung des Revolverkopfkörpers, die einen leichten Zugang zu dem Revolverkopfkörper schafft, sehr genau an dem Revolverkopfkörper montiert werden.
Das Gelenk umfasst einen Vorsprung, der entweder an der Halterwelle eines Werkzeughalters, der das rotierende Werkzeug hält, oder einer Antriebswelle des Antriebsmotors angeordnet ist, und einen Schlitz, der an dem anderen von Halterwelle und Antriebswelle ausgebildet ist. In Reaktion auf eine Schwenkbewegung der Schwenktrommel, um das rotierende Werkzeug zu indexieren, gelangt der Vorsprung direkt mit dem Schlitz in Eingriff oder wird von diesem gelöst. Das Gelenk hat einen einfachen Aufbau und kann das rotierende Werkzeug und den Antriebsmotor schnell miteinander verbinden und voneinander trennen.
Der Antriebsmotor ist in der Schwenktrommel, die dem rotierenden Werkzeug am nächsten positioniert ist, angeordnet. Deswegen können die Halterwelle des Werkzeughalters zum Halten des rotierenden Werkzeugs und die Antriebswelle des Antriebsmotors durch das Gelenk direkt miteinander verbunden werden.
Da das Gelenk keinen Energieverlust bewirkt, ist der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung, mit dem die Antriebsleistung vom Antriebsmotor über das Gelenk an das rotierende Werkzeug übertragen wird, erhöht und Wärme, Schwingungen und Geräusche, die durch das Gelenk erzeugt werden, sind vermindert. Der Revolverkopf mit dem einfachen Gelenk besitzt ebenfalls einen einfachen Aufbau.
Spezielle Einzelheiten des Revolverkopfes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Identische Teile werden in allen Ansichten durch identische Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, besitzt eine Werkzeugmaschine (z. B. eine Drehmaschine) einen Revolverkopf 1 mit wenigstens einem rotierenden Werkzeug 2, in 1 z. B. mit sechs rotierenden Werkzeugen, die daran angebracht sind. Eines der rotierenden Werkzeuge 2, das in einer indexierten Position (Bearbeitungsposition) S indexiert ist, kann um seine eigene Achse gedreht werden, um ein Werkstück 13 zu bearbeiten. Die Werkzeugmaschine mit dem Revolverkopf 1 kann eher ein Bearbeitungszentrum des Revolverkopftyps sein als die Drehmaschine dieser Ausführungsform.
Der Revolverkopf 1 umfasst einen Revolverkopfkörper 3, eine Schwenktrommel 4, einen Indexierungsaktuator 5, einen Antriebsmotor 6 und ein Gelenk 15. Das Gelenk 15 dient als ein Leistungsübertragungsmechanismus zum Übertragen von Antriebsleistung vom Antriebsmotor 6 an eines der rotierenden Werkzeuge 2, um das rotierende Werkzeug 2 zu drehen.
Der Revolverkopfkörper 3 ist an einer Basis (z. B. ein Bett) der Drehmaschine, die auf dem Boden angebracht ist, beweglich unterstützt. Der Revolverkopfkörper 3 ist im Einzelnen an dem Bett 14 der Drehmaschine unterstützt und ist daran entlang zweier Achsenrichtungen, die sich untereinander schneiden, in Bezug auf das Werkstück 13 relativ beweglich. Alternativ kann der Revolverkopfkörper 3 an dem Bett 14 befestigt sein und das Werkstück 13 kann entlang zweier Achsenrichtungen, die sich untereinander schneiden, in Bezug auf den Revolverkopfkörper 3 relativ beweglich sein.
Die Schwenktrommel 4 ist an dem Revolverkopfkörper 3 unterstützt. Wenigstens ein Werkzeughalter 7 zum Halten des rotierenden Werkzeugs 2 kann an der Schwenktrommel 4 angebracht sein. In dem gezeigten Revolverkopf 1 können die Werkzeughalter 7 und ein oder mehrere Werkzeughalter 8 zum Halten von entsprechenden weiteren Werkzeugen (z. B. Drehwerkzeuge) 2a an der Schwenktrommel 4 in Intervallen, die in Winkelrichtung beabstandet sind, radial angebracht sein. Alternativ können sämtliche Werkzeuge, die am Revolverkopf 1 angebracht sind, rotierende Werkzeuge sein, d. h. alle Werkzeughalter, die am Revolverkopf 1 angebracht sind, können rotierende Werkzeuge halten.
Der Indexierungsaktuator 5 besitzt einen Indexmotor 9, der an dem Revolverkopfkörper 3 oder an einer Basis der Drehmaschine fest angebracht ist. Der Indexmotor 9 schwenkt die Schwenktrommel 4, um das rotierende Werkzeug 2 an der indexierten Position S zu indexieren. Wenn der Indexmotor 9 angeregt wird, schwenkt er die Schwenktrommel 4 um ihre Mittelachse CL1, um ein gewünschtes Werkzeug der rotierenden Werkzeuge 2 oder der Drehwerkzeuge 2a an der indexierten Position S zu indexieren. Für Erläuterungszwecke wird angenommen, dass eines der rotierenden Werkzeuge 2 an der indexierten Position S indexiert ist.
Der Antriebsmotor 6 dient zum Drehen des rotierenden Werkzeugs 2 in der indexierten Position S um seine eigene Achse. Der Antriebsmotor 6 ist in der Schwenktrommel 4 angeordnet und ist am Revolverkopfkörper 3 unterstützt. Der Antriebsmotor 6 hat eine Antriebswelle 10, wobei ihre Mittelachse CL ständig zu der indexierten Position S orientiert ist. Wenn der Antriebsmotor 6 angeregt wird, dreht sich die Antriebswelle 10 um die Mittelachse CL.
Während eines der rotierenden Werkzeuge 2 an der indexierten Position S indexiert ist, verbindet das Gelenk 15 die Halterwelle 11 des Werkzeughalters 7 zum Halten des rotierenden Werkzeugs 2 direkt mit der Antriebswelle 10 des Antriebsmotors 6. Wenn das Gelenk 15 die Halterwelle 11 mit der Antriebswelle 10 verbindet, kann der Antriebsmotor 6 das rotierende Werkzeug 2 über das Gelenk 15 um seine eigene Achse drehen.
Das Gelenk 15 besitzt einen Schlitz 17 (siehe 3), der in der Antriebswelle 10 und diametral über diese verläuft, und einen Vorsprung 16, der in dem Schlitz 17 in einen lösbaren Eingriff gelangt. Der Vorsprung 16 ist entweder an der Halterwelle 11 oder an der Antriebswelle 10 angeordnet und der Schlitz 17 ist an dem anderen von Halterwelle 11 und Antriebswelle 10 ausgebildet. Tatsächlich haben sämtliche Werkzeughalter 7 entsprechende Vorsprünge 16 an den radial inneren Enden ihrer Halterwellen 11. Alternativ kann der Schlitz 17 in jeder der Halterwellen 11 ausgebildet sein und der Vorsprung 16 kann an der Antriebswelle 10 angeordnet sein.
In Reaktion auf die Schwenkbewegung der Schwenktrommel 4, um eines der rotierenden Werkzeuge 2 an der indexierten Position S zu indexieren, können die Vorsprünge 16, die den rotierenden Werkzeugen 2 zugeordnet sind, direkt an dem Schlitz 17 in Eingriff gelangen oder von diesem gelöst werden. Insbesondere dann, wenn die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird, wird der Vorsprung 16 an der Halterwelle 11 des Werkzeughalters 7, der das rotierende Werkzeug 2 hält, das in der indexierten Position S verwendet werden soll, in den Schlitz 17 bewegt und der Vorsprung 16 der Halterwelle 11 des Werkzeughalters 7, der das rotierende Werkzeug 2 hält, das vorher in der indexierten Position S verwendet worden ist, wird aus dem Schlitz 17 bewegt.
Wenn das rotierende Werkzeug 2 an der indexierten Position S indexiert werden soll, wird die Antriebswelle 10 des Antriebsmotors 6 angehalten und der Schlitz 17 wird in Ausrichtung auf die Ebene, in der die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird, in Winkelrichtung positioniert. Der auf diese Weise orientierte Schlitz 17 ermöglicht, dass der Vorsprung 16, der dem rotierenden Werkzeug 2 zugeordnet ist, in der indexierten Position S ohne Unterbrechung um die Mittelachse CL1 schwenkt, wenn die Schwenktrommel 4 um die Mittelachse CL1 geschwenkt wird.
Das Gelenk 15 hat einen einfachen Aufbau und kann ein beliebiges der rotierenden Werkzeuge 2 und den Antriebsmotor 6 schnell und zuverlässig miteinander verbinden und voneinander trennen. Insbesondere dann, wenn das rotierende Werkzeug 2 auf der indexierten Position S indexiert werden soll, wird das rotierende Werkzeug 2, das in der indexierten Position S verwendet werden soll, durch das Gelenk 15 mit dem Antriebsmotor 6 gekoppelt, wobei gleichzeitig das rotierende Werkzeug 2, das vorher in der indexierten Position S verwendet worden ist, von dem Gelenk 15 gelöst und von dem Antriebsmotor 6 getrennt wird.
Die Halterwelle 11 des Werkzeughalters 7 zum Halten des rotierenden Werkzeugs 2 ist in der indexierten Position S durch das Gelenk 15 direkt mit der Antriebswelle 10 verbunden und kann durch das Gelenk 15 direkt von der Antriebswelle 10 getrennt werden. Das Gelenk 15, das auf diese Weise die Halterwelle 11 mit der Antriebswelle 10 direkt verbindet, erzeugt im Wesentlichen keine Wärme, Schwingungen und Geräusche des Leistungsübertragungsmechanismus, während es das Antriebsdrehmoment von dem Antriebsmotor 6 an das rotierende Werkzeug 2 überträgt.
Wenn das Gelenk 15 keine herkömmlichen Leistungsübertragungsmechanismen, die Riemen, Kegelräder, Lager und Kupplungen enthalten, enthält, sind Wärme und Schwingungen, die durch das Gelenk erzeugt werden, minimal, während das Gelenk 15 das Antriebsdrehmoment von dem Antriebsmotor 6 an das rotierende Werkzeug 2 überträgt. Folglich kann der Revolverkopf 1 das Antriebsdrehmoment von dem Antriebsmotor 6 an das rotierende Werkzeug 2 mit hoher Effizienz übertragen und ermöglichen, dass das rotierende Werkzeug 2 das Werkstück 13 mit erhöhter Genauigkeit bearbeitet. Die durch das Gelenk 15 erzeugten Geräusche sind ebenfalls gering, da die durch das Gelenk erzeugten Schwingungen verringert sind.
Das Gelenk 15 als Leistungsübertragungsmechanismus ist aus einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Teilen hergestellt. Deswegen hat der Revolverkopf 1 einen einfachen Aufbau, wodurch die Wartung des Revolverkopfes 1 erleichtert wird.
Der Revolverkopf 1 hat einen Innenraum SP, der in der Schwenktrommel 4 definiert ist und in dem der Antriebsmotor 6 aufgenommen ist. Aus diesem Grund wird der Innenraum SP in der Schwenktrommel 4 verwendet, um Kegelräder und Lager des Leistungsübertragungsmechanismus zu enthalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch der Innenraum SP verwendet, um darin den Antriebsmotor 6 aufzunehmen. Da kein zusätzlicher Raum in dem Revolverkopf 1 definiert sein muss, um den Antriebsmotor 6 aufzunehmen, ist der Revolverkopf 1 in seiner Gesamtheit verhältnismäßig kompakt.
Die Antriebswelle 10 des Antriebsmotors 6 und die Halterwelle 11 des Werkzeughalters 7 zum Halten des rotierenden Werkzeugs 2 werden durch das Gelenk 15 direkt koaxial miteinander gekoppelt. Das Gelenk 15 ermöglicht, dass das rotierende Werkzeug 2 sich mit hoher Geschwindigkeit um die eigene Achse dreht.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der Schlitz 17 zum Bilden des Gelenks 15 als eine in Durchmesserrichtung verlaufende geradlinige Nut in einem Endabschnitt 72 der Antriebswelle 10, die diametral über diesen Endabschnitt verläuft, definiert.
Der Endabschnitt 72 enthält eine Stirnfläche 72a der Antriebswelle 10 und einen Wellenabschnitt in ihrer Umgebung. Wenn das rotierende Werkzeug 2 auf der indexierten Position S indexiert werden soll, wird der Schlitz 17 in Ausrichtung auf die Ebene, in der die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird, orientiert und öffnet sich an diametral gegenüberliegenden Seiten der Schwenktrommel 4, die entlang einer Richtung normal zu den Zeichnungsebenen der 2 und 3 beabstandet sind, und außerdem an der Stirnfläche 72a der Antriebswelle 10.
Der Vorsprung 16 zum Bilden des Gelenks 15, der an der Halterwelle 11 von jedem der rotierenden Werkzeuge 7 ausgebildet ist, wird an einem Ende 11a der Halterwelle 11 angeordnet. Der Vorsprung 16 hat zwei parallele gegenüberliegende ebene Gleitoberflächen 16a, die in einem Gleitkontakt mit entsprechenden gegenüberliegenden seitlichen Oberflächen des Schlitzes 17 angeordnet und diesen zugewandt sind. Der Vorsprung 16 steht von dem Ende 11a der Halterwelle 11 axial vor.
Die zwei gegenüberliegenden Gleitoberflächen 16a können geneigt sein, so dass der Vorsprung 16 einen konisch verjüngten Endabschnitt hat. Wenn der Vorsprung 16 auf diese Weise konisch verjüngt ist, muss der Schlitz 17 zu seiner Unterseite zu dem Vorsprung 16 in einer komplementär geformten Beziehung konisch verjüngt sein.
Das Gelenk 15 kann gleichfalls einen solchen Aufbau besitzen, dass der Schlitz 17 an der Halterwelle 11 des rotierenden Werkzeugs 2 ausgebildet ist und der Vorsprung 16 an der Antriebswelle 10 angeordnet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Schwenkbewegung der Schwenktrommel 4, um eines der rotierenden Werkzeuge 2 zu indexieren, direkt verwendet, um das rotierende Werkzeug 2 und den Antriebsmotor 6 durch das Gelenk 15 miteinander zu verbinden. Insbesondere dann, wenn die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird, um das rotierende Werkzeug 2 vollständig auf der indexierten Position S zu indexieren, wird der Vorsprung 16 in den Schlitz 17 bewegt. Zu dem Zeitpunkt, an dem das Indexieren des rotierenden Werkzeugs 2 auf der indexierten Position S beendet ist, gelangt der Vorsprung 16 an dem Schlitz 17 vollständig in Eingriff. Folglich werden die Halterwelle 11 und die Antriebswelle 10 durch das Gelenk 15 vollständig miteinander verbunden.
Wie oben beschrieben wurde, bewirkt das Indexieren eines der rotierenden Werkzeuge 2 auf der indexierten Position S, dass der Vorsprung 16 des rotierenden Werkzeugs 2 an dem Schlitz 17 in Eingriff gelangt, und das Bewegen des rotierenden Werkzeugs 2 aus der indexierten Position S bewirkt, dass der Vorsprung 16 des rotierenden Werkzeugs 2 aus dem Schlitz 17 gelöst wird.
Demzufolge haben die Schwenkbewegungen der Schwenktrommel 4 zum Indexieren des rotierenden Werkzeugs 2 auf der indexierten Position S und zum Bewegen des rotierenden Werkzeugs 2 aus der indexierten Position S direkt das Verbinden und das Trennen zwischen dem rotierenden Werkzeug 2 und dem Antriebsmotor 6 zur Folge. Es ist nicht erforderlich, dass eine Kupplung gleitet und einen Verbindungszustand erfasst wird wie bei herkömmlichen Mechanismen, um den Antriebsmotor 6 und das rotierende Werkzeug 2 miteinander zu verbinden.
Das rotierende Werkzeug 2 und der Antriebsmotor 6 können deswegen schnell und zuverlässig verbunden werden, ohne dass ein komplexer Mechanismus zum Verbinden und Trennen des rotierenden Werkzeugs 2 und des Antriebsmotors 6 benötigt wird.
Ein Drehblockierer 18 ist drehfest in der Schwenktrommel 4 angeordnet. Der Drehblockierer 18 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und hat eine ringförmige Nut 19, die darin konzentrisch zur Schwenktrommel 4 definiert ist. Der Drehblockierer 18 erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer inneren Umfangsoberfläche der Schwenktrommel 4, die darin den Raum SP definiert, in einem Winkelbereich, der kleiner als 360° ist, jedoch nahe bei diesem Wert liegt, außer in einem Bereich um die indexierte Position S. Der Drehblockierer 18 hat im Einzelnen einen Spalt oder einen Raum, der nahe an der indexierten Position S positioniert ist, in der das rotierende Werkzeug 2 und der Antriebsmotor 6 durch das Gelenk 15 miteinander verbunden werden können.
Die Vorsprünge 16, die den nicht in Gebrauch befindlichen rotierenden Werkzeugen 2 zugeordnet und an anderen Positionen als der indexierten Position S angeordnet sind, gelangen an der ringförmigen Nut 19 des Drehblockierers 18 in Eingriff, so dass durch den Drehblockierer 18 verhindert wird, dass sich die nicht in Gebrauch befindlichen rotierenden Werkzeuge 2 drehen.
Im Einzelnen sind ein oder mehrere nicht in Gebrauch befindliche rotierende Werkzeuge 2 an anderen Positionen als der indexierten Position S angeordnet. Die Vorsprünge 16 sämtlicher rotierenden Werkzeuge 2, die nicht in Gebrauch sind, sind parallel zu seitlichen Oberflächen der ringförmigen Nut 19 orientiert, um ein Drehen aller nicht in Gebrauch befindlicher rotierender Werkzeuge 2 zu verhindern.
Der Drehblockierer 18 ist in dem Innenraum SP in der Schwenktrommel 4 angeordnet und ist an einem Gehäuse 60 des Antriebsmotors 6 unterstützt. Der Drehblockierer 18 kann alternativ direkt an dem Revolverkopfkörper 3 unterstützt sein oder kann sowohl am Revolverkopfkörper 3 als auch am Gehäuse 60 unterstützt sein.
Der Drehblockierer 18 kann alle inaktiven rotierenden Werkzeuge 2 stabil drehfest an der Schwenktrommel 4 halten.
Da durch die ringförmige Nut 19 ein Drehen sämtlicher rotierenden Werkzeuge 2, die nicht im Gebrauch sind und an den anderen Positionen als der indexierten Position S angeordnet sind, verhindert wird, sind die Vorsprünge 16, die diesen rotierenden Werkzeugen 2 zugeordnet sind, entlang einer Ebene orientiert, in der die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird. Wenn das rotierende Werkzeug 2 auf die indexierte Position S indexiert werden soll, wird die Antriebswelle 10 des Antriebsmotors 6 angehalten und der Schlitz 17 ist in Ausrichtung auf die Ebene, in der die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird, in Winkelrichtung positioniert.
Deswegen können dann, wenn die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird, um eines der rotierenden Werkzeuge 2 auf der indexierten Position S zu indexieren, sämtliche nicht im Gebrauch befindlichen rotierenden Werkzeuge 2 frei um die Mittelachse CL1 geschwenkt werden. Dadurch können sich die Vorsprünge 16, die sämtlichen rotierenden Werkzeugen 2 zugeordnet sind, ohne Unterbrechung frei durch den Schlitz 17 bewegen.
Weitere strukturelle Einzelheiten des Revolverkopfes 1 werden im Folgenden beschrieben.
Der Revolverkopfkörper 3 ist am Bett 14 (als Basis der Drehmaschine) für eine Bewegung daran in Bezug auf das Werkstück 13 längs zweier Achsenrichtungen, die sich untereinander schneiden, unterstützt. Der Revolverkopfkörper 3 ist eine hohle Struktur und der Indexmotor 9 ist an dem Revolverkopfkörper 3 an einer äußeren Position hiervon angebracht.
Die Schwenktrommel 4 ist an einem distalen Endabschnitt des Revolverkopfkörpers 3 unterstützt und kann um die Mittelachse CL1 schwenken. Obwohl die Mittelachse CL1 in den 2 und 3 als horizontal orientiert gezeigt ist, kann die Mittelachse CL1 vertikal oder schräg zum Boden verlaufen.
Die Schwenktrommel 4 besitzt eine hohle ringförmige Form und enthält einen Trommelkörper 21 mit einer vieleckigen (in 1 zwölfeckigen) äußeren Umfangsoberfläche. Die vieleckige äußere Umfangsoberfläche weist mehrere (in 1 zwölf) Unterstützungsfacetten 20, 20a auf.
Die Werkzeughalter 7 zum Halten der rotierenden Werkzeuge 2 sind an den entsprechenden Unterstützungsfacetten 20 lösbar angebracht. Die rotierenden Werkzeuge 2 können einen Bohrer, einen Stirnschleifer usw. enthalten. Der Trommelkörper 21 weist mehrere radiale Durchgangslöcher 22 auf, die darin definiert sind und an den entsprechenden Unterstützungsfacetten 20 münden. Die Halterwellen 11 der Werkzeughalter 7 sind jeweils in die Durchgangslöcher 22 eingesetzt.
Die Werkzeughalter 8 zum Halten der anderen Werkzeuge (z. B. Drehwerkzeuge) 2a zum Drehen der Werkstücke 13 sind an den anderen Unterstützungsfacetten 20a angebracht. Wenn diese anderen Werkzeuge 2a keine Werkzeughalter benötigen, können sie direkt an den Unterstützungsfacetten 20a angebracht sein.
Auf diese Weise werden ein oder mehrere Werkzeughalter 7, weitere Werkzeughalter 8 und die Werkzeuge, die keine Werkzeughalter benötigen, an dem Trommelkörper 21 radial um die Mittelachse CL1 angebracht.
Die Schwenktrommel 4 weist außerdem den Trommelkörper 21 und eine Abdeckung 23 auf, die angebracht ist, um eine Öffnung abzudecken, die in einer linken Seite (siehe 2 und 3) des Trommelkörpers 21 definiert ist, der an dem Revolverkopfkörper 3 für eine Schwenkbewegung um die Mittelachse CL1 angebracht ist.
Der Trommelkörper 21 kann nur um die Mittelachse CL1 geschwenkt werden, ist jedoch nicht entlang der Mittelachse CL1 und in radialen Richtungen senkrecht zur Mittelachse CL1 beweglich. Die Abdeckung 23 besitzt die Form eines mit einem Boden versehenen hohlen Zylinders, der am Trommelkörper 21 über der darin befindlichen Öffnung befestigt ist, um dadurch den Innenraum SP in der Schwenktrommel 4 zu verschließen.
Der Indexierungsaktuator 5 hat zusätzlich zum Indexmotor 9, der am Revolverkopfkörper 3 befestigt ist, ein Zahnrad 40, das am Trommelkörper 21 befestigt ist, und einen Klemmmechanismus 41 (siehe 2). Das Zahnrad 40 wird an einem Ritzel 43, das an einer Abtriebswelle 42 des Indexmotors 9 angebracht ist, in Eingriff gehalten.
Die Antriebsleistung oder das Drehmoment des Indexmotors 9 wird über die Abtriebswelle 42, das Ritzel 43 und das Zahnrad 40 an die Schwenktrommel 4 übertragen. Wenn der Indexmotor 9 angeregt wird, um die Schwenktrommel 4 zu schwenken, kann ein gewünschtes rotierendes Werkzeug 2 oder Drehwerkzeug 2a auf die indexierte Position S indexiert werden.
Der Klemmmechanismus 41 ist zwischen dem Revolverkopfkörper 3, der drehfest angebracht ist, und der Schwenktrommel 4, die für eine Schwenkbewegung an dem Revolverkopfkörper 3 unterstützt ist, angeordnet.
Die Schwenktrommel 4 und der Antriebsmotor 6 sind an einem Unterstützungsorgan 44, das an dem distalen Ende des Revolverkopfkörpers 3 befestigt ist, unterstützt. Das Unterstützungsorgan 44 ist in dem Trommelkörper 21 positioniert und besitzt eine ringförmige Form. Der Trommelkörper 21 ist an dem Unterstützungsorgan 44 durch ein Lager 66 für eine Schwenkbewegung daran unterstützt. Ein Zylinderorgan 45 mit einer ringförmigen Form ist in dem Zahnrad 40 fest angebracht.
Der Revolverkopfkörper 3, das Zylinderorgan 45, das Unterstützungsorgan 44 und der Trommelkörper 21 bilden gemeinsam einen Zylinder 46, der Zylinderkammern 52, 53 aufweist.
Der Zylinder 46 dient zum Festklemmen der Schwenktrommel 4 und zum Lösen dieser Klemmverbindung. Der Zylinder 46 ist in einer oberen Hälfte von 2 in einer Position gezeigt, um die Schwenktrommel 4 festzuklemmen, und ist in einer unteren Hälfte von 2 in einer Position gezeigt, um die Klemmverbindung der Schwenktrommel 4 zu lösen.
Ein Kolben 47 ist in den Zylinder 46 gleitfähig eingesetzt, um Hubbewegungen in den Richtungen, die durch den Pfeil E angegeben sind, entlang der Mittelachse CL1 auszuführen. Der Kolben 47 ist durch den Revolverkopfkörper 3 eingeschränkt, um sich lediglich in den durch den Pfeil E angegebenen Richtungen entlang der Mittelachse CL1 hin und her zu bewegen, jedoch nicht um die Mittelachse CL1 zu schwenken.
Der Kolben 47 umfasst ein erstes Kolbenorgan 48 und ein zweites Kolbenorgan 49. Das erste Kolbenorgan 48 ist zwischen den Trommelkörper 21 und das Unterstützungsorgan 44 eingesetzt. Das zweite Kolbenorgan 49 ist zwischen das Zylinderorgan 45 und den Revolverkopfkörper 3 sowie außerdem zwischen das Zylinderorgan 45 und das Unterstützungsorgan 44 eingesetzt.
Ein Verbinder 50 ist zwischen dem ersten Kolbenorgan 48 und dem Zylinderorgan 45 angeordnet, um den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen.
Der Verbinder 50 weist radiale Zahnradzähne auf, die um die Mittelachse CL1 angeordnet sind. Wenn der Verbinder 50 den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 miteinander verbindet, wird die Schwenktrommel 4 gegen die Schwenkbewegung um die Mittelachse CL1 gehalten. Wenn der Verbinder 50 den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 voneinander trennt, ist zugelassen, dass die Schwenktrommel 4 eine Schwenkbewegung um die Mittelachse CL1 ausführt.
Das Zylinderorgan 45 weist eine Druckfeder 51 und einen Blockierstift 54 auf. Die Druckfeder 51 ist in einem axialen Loch angeordnet, das in dem Zylinderorgan 45 definiert ist. Der Blockierstift 54 ist in dem axialen Loch axial beweglich angeordnet und weist ein spitzes Ende auf, das aus dem axialen Loch axial vorsteht und in einem Schlitz in Eingriff gelangt, der in einem axialen Ende des ersten Kolbenorgans 48 definiert ist.
Die Druckfeder 51 drückt normalerweise gegen den Blockierstift 54, damit er gegen das erste Kolbenorgan 48 gepresst wird, wodurch eine Drehung des ersten Kolbenorgans 48 um die Mittelachse CL1 verhindert wird. Wenn der Verbinder 50 den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 voneinander trennt, dreht sich deshalb das erste Kolbenorgan 48 nicht um die Mittelachse CL1.
Die Zylinderkammern 52, 53 des Zylinders 46 können wahlweise mit einem mit Druck beaufschlagten Fluid, z. B. mit Druck beaufschlagtes Öl und mit Druck beaufschlagte Luft versorgt werden.
Wenn die Zylinderkammer 52 z. B. mit dem mit Druck beaufschlagten Fluid versorgt wird und die Zylinderkammer 53 in die Atmosphäre entlüftet wird, wird der Kolben 47 axial zum Zylinderorgan 45 hin, d. h. in 2 nach rechts bewegt. Der Zylinder 46 klemmt nun die Schwenktrommel 4 fest, wie in der oberen Hälfte von 2 gezeigt ist, d. h. der Verbinder 50 verbindet den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 miteinander, wodurch die Schwenktrommel 4 gegen eine Schwenkbewegung um die Mittelachse CL1 gehalten wird.
Wenn der Verbinder 50 den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 miteinander verbindet, kann ein gewünschtes rotierendes Werkzeug 2 oder Drehwerkzeug 2a in der indexierten Position S zum Bearbeiten des Werkstücks 13 positioniert werden.
Wenn dagegen die Zylinderkammer 53 mit dem mit Druck beaufschlagten Fluid versorgt wird und die Zylinderkammer 52 in die Atmosphäre entlüftet wird, wird der Kolben 47 axial vom Zylinderorgan 45 weg, d. h. in 2 nach links bewegt. Der Zylinder 46 löst nun die Klemmverbindung an der Schwenktrommel 4, wie in der unteren Hälfte von 2 gezeigt ist.
Da der Verbinder 50 den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 voneinander trennt, kann die Schwenktrommel 4 um die Mittelachse CL1 schwenken. Die Schwenktrommel 4 kann nun um die Mittelachse CL1 geschwenkt werden, um ein gewünschtes rotierendes Werkzeug 2 oder Drehwerkzeug 2a auf die indexierte Position S zu indexieren.
Wenn ein gewünschtes rotierendes Werkzeug 2 auf die indexierte Position S indexiert wird, bewegt sich der Vorsprung 16, der dem indexierten rotierenden Werkzeug 2 zugeordnet ist, in den Schlitz 17 des Antriebsmotors 6 und gelangt an diesem in Eingriff. Gleichzeitig bewegt sich der Vorsprung 16, der dem rotierenden Werkzeug 2 zugeordnet ist, das vorher in der indexierten Position S verwendet worden ist, aus dem Schlitz 17.
Das indexierte rotierende Werkzeug 2 und der Antriebsmotor 6 sind nun durch das Gelenk 15 direkt miteinander verbunden. Folglich kann das rotierende Werkzeug 2 durch den Antriebsmotor 6 gedreht werden.
Der Antriebsmotor 6 ist an dem Unterstützungsorgan 44 befestigt und in dem Innenraum SP angeordnet. Der Antriebsmotor 6 ist durch das Unterstützungsorgan 44, das einen verhältnismäßig großen Durchmesser besitzt, an dem Revolverkopfkörper 3 befestigt. Deswegen ist der Antriebsmotor 6 über eine verhältnismäßig große Montageoberfläche, die durch das Unterstützungsorgan 44 geschaffen wird, an dem Revolverkopfkörper 3 montiert.
Gemäß der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2004/0103510, die oben beschrieben wurde, ist lediglich ein Mittelabschnitt des Antriebsmotors an dem Unterstützungsorgan unterstützt und deswegen neigt der Antriebsmotor dazu, in seinem unterstützten Zustand instabil zu sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Antriebsmotor 6 jedoch durch die verhältnismäßig große Montageoberfläche, die durch das Unterstützungsorgan 44 geschaffen wird, an dem Revolverkopfkörper 3 fest und stabil unterstützt.
Das Gehäuse 60 des Antriebsmotors 6 ist an dem Revolverkopfkörper 3 unterstützt. Die Antriebswelle 10 des Antriebsmotors 6 ist im Gehäuse 60 unterstützt und um die Mittelachse CL drehbar. Der Antriebsmotor 6 umfasst einen Rotor 61, der an der Antriebswelle 10 angebracht ist, einen Stator 62, der am Gehäuse 60 angebracht ist, und einen Unterstützungskörper 64, der am Gehäuse 60 angebracht ist. Der Stator 62 ist vom Rotor 61 radial auswärts positioniert, wobei ein Spalt zwischen dem Stator 62 und dem Rotor 61 definiert ist. Die Antriebswelle 10 ist durch den Unterstützungskörper 64 drehbar unterstützt.
Wie in 3 gezeigt ist, besitzt das Gehäuse 60 ein äußeres Gehäuseorgan 70, das an dem Unterstützungsorgan 44 befestigt ist, und ein inneres Gehäuseorgan 71, das in dem äußeren Gehäuse 70 positioniert und daran befestigt ist.
Der Endabschnitt 72 der Antriebswelle 10 ist an dem inneren Gehäuseorgan 71 drehbar unterstützt. Der Stator 62 ist an einer inneren Umfangsoberfläche des inneren Gehäuseorgans 71 angebracht. Das äußere Gehäuseorgan 70 weist einen darin definierten Fluiddurchlass 73 auf und das innere Gehäuseorgan weist einen Fluiddurchlass 74 auf, der in seiner äußeren Umfangsoberfläche definiert ist und mit dem Fluiddurchlass 73 in Fluidverbindung gehalten wird. Die Fluiddurchlässe 73 und 74 werden mit einem Kühlmittel L versorgt, wie etwa Kühlwasser oder Kühlöl, um den Antriebsmotor 6 zu kühlen, um dadurch Bearbeitungsfehler zu verringern, die sich möglicherweise infolge einer durch Wärme induzierte Verlagerung des Antriebsmotors 6 entwickeln können.
Der Revolverkopf 1 weist ein Futter 67 auf, dessen Dicke einstellbar ist. Das Futter 67 mit einstellbarer Dicke ist direkt hinter dem Gehäuse 60 des Antriebsmotors, d. h. in 2 an einer rechten Seite des Gehäuses 60 angeordnet. Die Dicke des Futters 67 wird eingestellt, um die Position des Antriebsmotors 6 in Bezug auf den Revolverkopfkörper 3 einzustellen.
Das Futter 67 mit einstellbarer Dicke ist zwischen dem Gehäuse 60 und dem Unterstützungsorgan 44 angeordnet. Das Futter 67, das mit dem Gehäuse 60 in direktem Kontakt gehalten wird, ermöglicht, dass die Position des Gehäuses 60 entlang der Mittelachse CL1 genau und stabil eingestellt werden kann.
Der Antriebsmotor 6 ist an dem Revolverkopfkörper 3 angebracht. Wenn der Antriebsmotor 6 an dem Revolverkopfkörper 3 montiert werden soll, muss die Mittelachse CL der Antriebswelle 10 auf Mittelpositionen der Durchgangslöcher 22 des Trommelkörpers 21 ausgerichtet sein. Es ist gewöhnlich ein komplexer Vorgang, den Antriebsmotor 6 an dem Revolverkopfkörper 3 zu montieren, während eine derartige Achsenausrichtung erreicht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Antriebsmotor 6 an dem Revolverkopfkörper 3 durch die Öffnung des Revolverkopfkörpers 3, die einen leichten Zugang zum Revolverkopfkörper 3 bereitstellt, montiert. Zu diesem Zeitpunkt ist die Dicke des Futters 67 so eingestellt, um die Mittelachse CL1 der Antriebswelle 10 in Ausrichtung auf die Mittelpositionen der Durchgangslöcher 22 zu bringen (und zwar die Mittelachsen der Halterwellen 11 der Werkzeughalter 7, die in die entsprechenden Durchgangslöcher 22 eingesetzt sind). Die Mittelpositionen (Mittelachsen) der Durchgangslöcher 22 schneiden einander an der Mittelachse CL1.
Bei dieser einfachen Weise der Verwendung des Futters 67 kann die Mittelachse CL der Antriebswelle 10 sehr genau auf die Mittelpositionen der Durchgangslöcher 22 ausgerichtet werden, so dass der Antriebsmotor 6 sehr genau an dem Revolverkopfkörper 3 montiert werden kann.
Der Endabschnitt 72 der Antriebswelle 10 ist an dem inneren Gehäuseorgan 71 durch ein Lager 75 und eine Buchse 76 unterstützt. Die Buchse 76 ist in ein zylindrisches Loch 77 eingesetzt, das axial mittig in dem inneren Gehäuseorgan 71 definiert ist. Das Lager 75 ist zwischen der inneren Umfangsoberfläche der Buchse 76 und der Antriebswelle 10 angeordnet.
Die Antriebswelle 10 hat ein gegenüberliegendes Ende 63, das an dem Unterstützungskörper 64 durch ein Lager 80 drehbar unterstützt ist. Der Unterstützungskörper 64 besitzt eine ringförmige Form und ist am Gehäuse 60 angebracht. Da der Unterstützungskörper 64 am Gehäuse 60 befestigt ist, bewegt sich die Antriebswelle 10 nicht längs der Mittelachse CL.
Alternativ kann der Unterstützungskörper 64 in das Gehäuse 60 für eine Bewegung entlang der Mittelachse CL beweglich in das Gehäuse 60 eingesetzt sein. Wenn der Unterstützungskörper 64 entlang der Mittelachse CL beweglich ist, ist der Schlitz 17 der Antriebswelle 10 am Gelenk 15 entlang der Mittelachse CL zu dem Vorsprung 16 hin, der dem rotierenden Werkzeug 2 zugeordnet ist, das an der indexierten Position S indexiert ist, und von diesem weg beweglich. Folglich kann der Schlitz 17 über dem Vorsprung 16 vollständig eingesetzt oder entlang der Mittelachse CL vollständig von dem Vorsprung 16 getrennt werden.
Der Antriebsmotor 6 wird so gesteuert, dass der Schlitz 17 in Ausrichtung auf die Ebene, in der die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird, wenn die Antriebswelle 10 des Antriebsmotors 6 angehalten wird, in Winkelrichtung positioniert ist. Demzufolge können sich die Vorsprünge 16, die diesen rotierenden Werkzeugen 2 zugeordnet sind, am Gelenk 15 durch den Schlitz 17 bewegen, wenn die Schwenktrommel 4 und die rotierenden Werkzeuge 2, die daran unterstützt sind, um die Mittelachse CL1 geschwenkt werden.
Wenn das rotierende Werkzeug 2 an der indexierten Position S indexiert ist, kann der Vorsprung 16, der dem rotierenden Werkzeug 2 zugeordnet ist, in dem Schlitz 17 in Eingriff gelangen. Wenn die Antriebswelle 10 gedreht wird, während der Schlitz 17 am Vorsprung 16 in Eingriff ist, wird das Drehmoment der Antriebswelle 10 über das Gelenk 15 an die Halterwelle 11 übertragen, wodurch das rotierende Werkzeug 2 gedreht wird.
Insbesondere dann, wenn ein elektrischer Strom an den Antriebsmotor 6 geliefert wird, um die Antriebswelle 10 zu drehen, wird dessen Antriebsleistung vom Gelenk 15 über die Halterwelle 11 an das rotierende Werkzeug 2 übertragen. Das rotierende Werkzeug 2 wird nun mit einer Drehzahl gedreht, die durch den Antriebsmotor 6 festgelegt ist.
Die Funktionsweise des Revolverkopfes 1 wird im Folgenden beschrieben.
Zum Indexieren eines gewünschten rotierenden Werkzeugs 2 wird die Antriebswelle 10 des Antriebsmotors 6 angehalten und der Schlitz 17 wird in Ausrichtung auf die Ebene, in der die Schwenktrommel 4 geschwenkt wird, in Winkelrichtung positioniert. Der auf diese Weise orientierte Schlitz 17 ermöglicht, dass der Vorsprung 16, der in der indexierten Position S dem rotierenden Werkzeug 2 zugeordnet ist, ohne Unterbrechung um die Mittelachse CL1 schwenkt, während die Schwenktrommel 4 um die Mittelachse CL1 geschwenkt wird.
Ein Drehen der Vorsprünge 16 der Werkzeughalter 7 zum Halten der rotierenden Werkzeuge 2, die nicht im Gebrauch sind und in den anderen Positionen als der indexierten Position S angeordnet sind, wird durch die ringförmige Nut 19 des Drehblockierers 18 verhindert, wobei sie entlang der Ebene orientiert sind, in der die Schwenktrommel 4 um die Mittelachse CL1 geschwenkt wird. Deswegen können diese Vorsprünge 16 der Werkzeughalter 7 zum Halten der rotierenden Werkzeuge 2, die nicht in Gebrauch sind, ohne Unterbrechung frei um die Mittelachse CL1 schwenken.
Die Zylinderkammer 53 des Klemmmechanismus 41 wird mit Fluid, das mit Druck beaufschlagt ist, versorgt, um den Kolben 47 von dem Zylinderorgan 45 weg, d. h. in 2 nach links zu bewegen. Der Verbinder 50 trennt nun den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 voneinander.
Der Indexmotor 9 wird dann angeregt und seine Antriebsleistung wird über das Ritzel 43 und das Zahnrad 40 an die Schwenktrommel 4 übertragen. Die Schwenktrommel 4, die durch das Lager 66 an dem Unterstützungsorgan 44 unterstützt ist, wird geschwenkt, um ein gewünschtes rotierendes Werkzeug 2 an der indexierten Position S zu indexieren.
Der Vorsprung 16, der dem rotierenden Werkzeug 2 zugeordnet ist, das an der indexierten Position S indexiert ist, gelangt nun in dem Schlitz 17 in der Antriebswelle 10 am Gelenk 15 in Eingriff. Folglich ist das rotierende Werkzeug 2 durch die Halterwelle 11 und das Gelenk 15 direkt mit der Antriebswelle 10 verbunden.
Die Zylinderkammer 52 des Klemmmechanismus 41 wird mit dem Fluid, das mit Druck beaufschlagt ist, versorgt, um den Kolben 47 zu dem Zylinderorgan 45 hin, d. h. in 2 nach rechts zu bewegen. Der Verbinder 50 verbindet nun den Kolben 47 und die Schwenktrommel 4 miteinander, indem er die Schwenktrommel 4 gegen eine Schwenkbewegung aus der Winkelposition, die sie erreicht hat, verriegelt.
Der Antriebsmotor 6 wird dann angeregt, um die Antriebswelle 10 zu drehen, so dass das rotierende Werkzeug 2 über das Gelenk 15 mit der festgelegten Drehzahl in der indexierten Position S gedreht wird, um dadurch das Werkstück 13 zu bearbeiten.
Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind bei Werkzeugmaschinen anwendbar, die einen Revolverkopf aufweisen, an dem rotierende Werkzeuge zum Bearbeiten von Werkstücken angebracht sind, z. B. Drehmaschinen, Bearbeitungszentren des Revolverkopftyps usw.
Obwohl eine spezielle bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und genau beschrieben wurde, sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran ausgeführt werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Revolverkopf für die Verwendung in einer Werkzeugmaschine zum Anbringen wenigstens eines rotierenden Werkzeugs (2) daran und zum Drehen des rotierenden Werkzeugs (2), um ein Werkstück (13) zu bearbeiten, wobei der Revolverkopf (1) umfasst: einen Revolverkopfkörper (3), der an einer Basis (14) der Werkzeugmaschine unterstützt ist; eine Schwenktrommel (4), die an dem Revolverkopfkörper (3) unterstützt ist und wenigstens einen Werkzeughalter (7) unterstützt, der das rotierende Werkzeug (2) hält, wobei der Werkzeughalter (7) eine Halterwelle (11) besitzt; einen Antriebsmotor (6), der in der Schwenktrommel (4) angeordnet und an dem Revolverkopfkörper (3) unterstützt ist, wobei der Antriebsmotor (6) eine Antriebswelle (10) besitzt; wobei der Antriebsmotor (6) an dem Revolverkopfkörper (3) befestigt ist und der Antriebsmotor (6) ein an dem Revolverkopfkörper (3) unterstütztes Gehäuse (60) besitzt, gekennzeichnet durch einen Indexierungsaktuator (5) mit einem Indexmotor (9) zum Schwenken der Schwenktrommel (4), um das rotierende Werkzeug (2) an einer indexierten Position (S) zu indexieren; wobei die Antriebswelle (10) des Antriebsmotors (6) axial zu der indexierten Position (S) orientiert ist; ein Gelenk (15) zum direkten Verbinden der Halterwelle (11) des Werkzeughalters (7) und der Antriebswelle (10) des Antriebsmotors (6) miteinander, um das rotierende Werkzeug (2) mit dem Antriebsmotor (6) zu drehen, während eines der rotierenden Werkzeuge (2) auf die indexierte Position (S) indexiert wird; und ein Futter (67), dessen Dicke einstellbar ist und das direkt hinter dem Gehäuse (60) angeordnet ist, wobei die Dicke des Futters (67) eingestellt wird, um eine Position des Antriebsmotors (6) in Bezug auf den Revolverkopfkörper (3) einzustellen.
Revolverkopf nach Anspruch 1, bei dem das Gelenk (15) einen Vorsprung (16) besitzt, der entweder an der Halterwelle (11) oder an der Antriebswelle (10) angeordnet ist, und einen Schlitz (17) besitzt, der an der anderen der Halterwelle (11) und der Antriebswelle (10) ausgebildet ist; und der Vorsprung (16) in Reaktion auf eine Schwenkbewegung der Schwenktrommel (4) direkt mit dem Schlitz (17) in Eingriff gelangt oder von diesem gelöst wird, um eines der rotierenden Werkzeuge (2) auf die indexierte Position (S) zu indexieren; wobei die Antriebswelle (10) des Antriebsmotors (6) und die Halterwelle (11) des Werkzeughalters (7) durch das Gelenk (15) direkt koaxial miteinander gekoppelt sind; und wobei der Vorsprung (16) dann, wenn die Schwenktrommel (4) geschwenkt wird, um das rotierende Werkzeug (2) vollständig auf die indexierte Position (S) zu indexieren, in dem Schlitz (17) vollständig in Eingriff gelangt, so dass die Halterwelle (11) und die Antriebswelle (10) über das Gelenk (15) vollständig miteinander verbunden sind.
Revolverkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei dem dann, wenn das rotierende Werkzeug (2) auf die indexierte Position (S) indexiert werden soll, ein rotierendes Werkzeug (2), das in der indexierten Position (S) verwendet werden soll, durch das Gelenk (15) mit dem Antriebsmotor (6) gekoppelt wird, wobei gleichzeitig ein rotierendes Werkzeug (2), das vorher in der indexierten Position (S) verwendet worden ist, von dem Gelenk (15) gelöst und von dem Antriebsmotor (6) getrennt wird.
Revolverkopf nach Anspruch 2, bei dem der Schlitz (17) des Gelenks (15) als eine geradlinige Nut in einem Endabschnitt (72) der Antriebswelle (10) definiert ist; der Schlitz (17) ausgerichtet auf eine Ebene, in der die Schwenktrommel (4) schwenkt, orientiert ist und sich auf diametral entgegengesetzten Seiten der Antriebswelle (10) und außerdem an einer Stirnfläche (72a) der Antriebswelle (10) öffnet, wenn das rotierende Werkzeug (2) indexiert werden soll; und wobei der Vorsprung (16) an der Halterwelle (11) ausgebildet ist; und wobei der Vorsprung (16) zwei gegenüberliegende Gleitoberflächen (16a) besitzt, die in einem gleitfähigen Kontakt mit gegenüberliegenden seitlichen Oberflächen des Schlitzes (17) in einem gleitfähigen Kontakt angeordnet und diesen zugewandt sind, und von einem Ende (11a) der Halterwelle (11) axial vorsteht.
Revolverkopf nach Anspruch 4, bei dem die zwei gegenüberliegenden Gleitoberflächen (16a) geneigt sind, um einen konisch verjüngten Endabschnitt an dem Vorsprung (16) zu schaffen, und der Schlitz (17) in einer zu dem Vorsprung (16) komplementär geformten Beziehung konisch verjüngt ist.
Revolverkopf nach Anspruch 2, bei dem ein Drehblockierer (18) drehfest in der Schwenktrommel (4) angeordnet ist und eine ringförmige Nut (19) besitzt, die darin konzentrisch zu der Schwenktrommel (4) definiert ist, und der Drehblockierer (18) sich in Umfangsrichtung außer in einem Bereich um die indexierte Position (S) erstreckt; und bei dem die Vorsprünge (16), die den nicht in Gebrauch befindlichen rotierenden Werkzeugen (2) zugeordnet und an anderen Positionen als der indexierten Position (S) angeordnet sind, in der ringförmigen Nut (19) in Eingriff sind, so dass durch den Drehblockierer (18) verhindert wird, dass sich die nicht in Gebrauch befindlichen rotierenden Werkzeuge (2) drehen.
Revolverkopf nach Anspruch 6, bei dem sich der Drehblockierer (18) in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich erstreckt, der kleiner als 360° ist, jedoch nahe bei diesem Wert liegt.
Revolverkopf nach Anspruch 6 oder 7, bei dem ein oder mehrere nicht in Gebrauch befindliche rotierende Werkzeuge (2) an anderen Positionen als der indexierten Position (S) angeordnet sind und die Vorsprünge (16) sämtlicher rotierender Werkzeuge (2), die nicht in Gebrauch sind, parallel zu seitlichen Oberflächen der ringförmigen Nut (19) orientiert sind, um ein Drehen aller nicht in Gebrauch befindlichen rotierenden Werkzeuge (2) zu verhindern.
Revolverkopf nach Anspruch 8, bei dem dann, wenn die Schwenktrommel (4) geschwenkt wird, um eines der rotierenden Werkzeuge (2) auf die indexierte Position (S) zu indexieren, die Vorsprünge (16), die allen rotierenden Werkzeugen (2) zugeordnet sind, sich ohne Unterbrechung frei durch den Schlitz (17) bewegen.
Revolverkopf nach Anspruch 1, bei dem der Antriebsmotor (6) an dem Revolverkopfkörper (3) über eine verhältnismäßig große Montageoberfläche montiert ist, die durch ein Unterstützungsorgan (44) mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser geschaffen wird.
Revolverkopf nach Anspruch 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, bei dem die Antriebswelle (10) des Antriebsmotors (6) an einem Unterstützungskörper (64) drehbar unterstützt ist und der Unterstützungskörper (64) an dem Gehäuse (60) des Antriebsmotors (6) befestigt ist, um eine Bewegung der Antriebswelle (10) längs ihrer Mittelachse (CL) zu verhindern.
Revolverkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem die Antriebswelle (10) des Antriebsmotors (6) an einem Unterstützungskörper (64) drehbar unterstützt ist, der Unterstützungskörper (64) in das Gehäuse (60) des Antriebsmotors (6) beweglich eingesetzt ist, um sich längs einer Mittelachse (CL) zu bewegen, und der Schlitz (17) der Antriebswelle (10) an dem Gelenk (15) längs der Mittelachse (CL) zu dem Vorsprung (16) des auf die indexierte Position (S) indexierten rotierenden Werkzeugs (2) hin und von diesem weg beweglich ist.