We rkze u g re vo I ve r

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugrevolver mit einem an einer Werkzeugmaschine anzubringenden oder angebrachten Grundkörper, der eine Revolverachse definiert, um die drehbar am Grundkörper eine Werkzeugscheibe gelagert ist, die mehrere an ihrem Umfang verteilte Werkzeugsta- tionen aufweist, die durch Drehen der Werkzeugscheibe jeweils in mindestens eine Arbeitsposition einstellbar sind, in der ein im Inneren der Werkzeugscheibe befindlicher Werkzeugantrieb mit seinem antriebsseitigen Kupplungsteil mit einem werkzeugseitigen Kupplungsteil für den Antrieb eines Werkzeuges in Kupplungseingriff kommt, das sich an der auf die Ar- beitsposϊtion ausgerichteten Werkzeugstation befindet.

Werkzeugrevolver dieser Art sind bekannt. So zeigen beispielsweise die DE 689 08 208 T2 oder DE 10 2005 033 890 A1 Werkzeugrevolver dieser Art, die für den Einsatz bei Werkzeugmaschinen, wie Drehmaschinen, Be- arbeitungszentren und ähnlichen Vorrichtungen, vorgesehen sind. Bei der Benutzung solcher Werkzeugrevolver handelt es sich bei den an den Werkzeugstationen der Werkzeugscheibe befindlichen Werkzeugen, die zum Einsatz kommen sollen, sowohl um stillstehende Werkzeuge, wie Drehmeißel und dergleichen, als auch um sog. Rotationswerkzeuge für Bearbei- tungsvorgänge, wie Bohren, Fräsen und dergleichen. In einem derartigen

Fall erfolgt der Drehantrieb für das betreffende Rotations Werkzeug, das sich an der in der Arbeitsposition befindlichen Werkzeugstation befindet, über den internen Werkzeugantrieb, mit dem ein betreffendes, werkzeugseitiges Kupplungsteil in Kupplungseingriff kommen kann, wenn sich die Werk- zeugstation, an der das Rotationswerkzeug angebracht ist, in einer definierten Arbeitsposition befindet.

Die Festlegung der Winkelstellung der Arbeitsposition relativ zum Grundkörper ist in manchen Fällen nachteilig. Während bei Drehbearbeitungen eine festgelegte Winkelstellung der Arbeitsposition zweckmäßig ist, weil dabei stets auf Mitte der Werkstückachse eine spanende Bearbeitung vorgenommen wird, ist es vielfach wünschenswert, auch außerhalb der festgelegten Winkelposition Bohr- oder Fräsbearbeitungen vornehmen zu können, wobei die Vorschub- oder Bearbeitungsrichtung nicht rechtwinklig zur Werkstückachse erfolgt.

Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Werkzeugrevolver zur Verfügung zu stellen, mit dem Bearbeitungsvorgänge mittels Rotationswerkzeugen nicht nur bei Einstellung der Werk- zeugscheibe auf eine definierte Arbeitsposition vorgenommen werden können, sondern auch in solchen Fällen, wo sich die Werkzeugscheibe in einer gewünschten beliebigen Drehposition befindet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Werkzeugrevolver gelöst, der die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Danach besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass der Werkzeugantrieb, mit dem das betreffende, anzutreibende Rotationswerkzeug kuppelbar ist, einen in der Werkzeugscheibe drehbar angeordneten Getriebekopf aufweist und dass eine Schaltkupplung vorhanden ist, die es ermöglicht, den Getriebekopf und die Werkzeugscheibe wahlweise mitein-

ander zu kuppeln, so dass der Getriebekopf bei der Schwenkbewegung der Werkzeugscheibe mitbewegbar ist, oder Getriebekopf und Werkzeugscheibe zu entkuppeln und dabei eine drehfeste Verbindung zwischen Getriebekopf und Grundkörper herzustellen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer universellen Benutzung, wobei bei der einen Schaltstellung der Schaltkupplung die Werkzeugscheibe unabhängig vom Getriebekopf schwenkbar ist, der Getriebekopf und damit der eigentliche Werkzeugantrieb in einer definierten Winkelposition relativ zum Grundkörper verbleibt, wobei der Getriebekopf und damit der Werkzeugantrieb für den Betrieb eines Rotations Werkzeuges in einer definierten Ausgangs-Arbeitsposition festgelegt ist und wobei stillstehende Bearbeitungswerkzeuge in beliebigen Arbeitspositionen zum Einsatz gebracht werden können. Bei der anderen Schaltstellung der Schaltkupplung kann der Getriebekopf bei der Schwenkbewegung der Werkzeugscheibe mitgedreht werden, und zwar in beliebige gewünschte Winkelpositionen des Werkzeugantriebes relativ zum Grundkörper. Somit können Rotationswerkzeuge in Arbeitspositionen betrieben werden, die gegenüber der Ausgangs-Arbeitsposition um gewünschte Winkel versetzt sind, wobei beliebige Winkelabweichungen, etwa von wenigen Winkelgraden oder größeren Winkeln, benutzt werden können.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Schaltkupplung eine Zahnkupplung mit Kupplungszähnen auf, die in der ersten Schaltstellung die Werkzeugscheibe formschlüssig mit einem Gehäuseteil des Getriebekopfes verbinden. Dadurch, dass die Kupplungszähne im unmittel- baren Grenzbereich zwischen Werkzeugscheibe und dem innerhalb derselben befindlichen Gehäuseteil einen Formschluß bilden, ergibt sich eine besonders drehsteife Kupplungsverbindung.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die Schaltkupplung durch eine Schaltwelle betätigbar, die zur Revolverachse konzentrisch im Grundkörper und in der Werkzeugscheibe axial zwischen der ersten Schaltstellung und

der der zweiten Schaltstellung entsprechenden Positionen axial verschiebbar ist.

Vorzugsweise ist die Anordnung hierbei so getroffen, dass die Schaltwelle in einem innerhalb des Grundkörpers befindlichen Bereich als Bestandteil der Schaltkupplung einen eine Einzahnkupplung bildenden, radial vorstehenden Kupplungszahn aufweist, der bei der zweiten Schaltstellung in formschlüssigen Eingriff mit einem Zahnsitz am Grundkörper kommt und die drehfeste Verbindung zwischen Getriebekopf und Grundkörper bildet.

Vorzugsweise sind hierbei die Lagebeziehungen zwischen Kupplungszahn der Emzahnkuppiung und einem zugeordneten Zahnsitz am Gruπdkϋrμer so gewählt, dass der Kupplungszahn bei einer einer Ausgangs- Arbeitsposition entsprechenden Stellung des Getriebekopfes mit dem Zahn- sitz in Eingriff kommt.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Schaltwelle von einer ersten im Grundkörper gelagerten Hohlwelle, die als Antriebswelle des Getriebekopfes für den Werkzeugantrieb vorgesehen ist, und von einer zweiten, darüberliegend im Grundkörper gelagerten Hohlwelle umgeben, die mit der Werkzeugscheibe als Schwenkantriebswelle verbunden ist. Durch eine solche konzentrische Anordnung dreier Hauptkomponenten, die sich zwischen Werkzeugscheibe und Grundkörper erstrecken, ist eine besonders kompakte Bauweise des Werkzeugrevolvers realisierbar.

Dies gilt insbesondere für Ausführungsbeispiele, bei denen auf der zweiten Hohlwelle der Rotor eines Torque-Motors für einen Direktantrieb der Schwenkbewegung der Werkzeugscheibe angeordnet ist, der Schwenkantrieb daher getriebelos erfolgt, so dass ein Minimum an Bauraum erforder- lieh ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch vereinfacht und gegenüber einer praktischen Ausführungsform in kleinerem Maßstab gezeichnete Vorderansicht eines

Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Werkzeugrevolvers, wobei an einer auf eine Ausgangs-Arbeitsposition ausgerichteten Werkzeugstation eine Werkzeugaufnahme für ein Rotationswerkzeug angebracht ist; - Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Vorderansicht, wobei die die

Werkzeugaufnahme aufweisende Werkzeugstation aus der Ausgangs- Arbeitsposition um mehrere Winkelgrad im Uhrzeigersinn verdreht ist; Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 und 2 in größerem Maßstab, stark vereinfacht und aufgeschnitten gezeichnete Darstellung des Ausführungsbei- spieles des Werkzeugrevolvers, wobei eine Schaltkupplung in einer ersten Schaltstellung gezeigt ist, und

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, wobei die Schaltkupplung in der zweiten Schaltstellung gezeigt ist.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel des Werkzeugrevolvers weist einen Grundkörper 1 in der Gestalt eines länglichen Blockes auf, an dem eine Werkzeugscheibe 3 um eine Revolverachse 5 drehbar gelagert ist. Wie aus Fig. 1 und 2 entnehmbar, weist die Werkzeugscheibe 3 an ihrem Umfang verteilt zwölf Werkzeugstationen 7 auf, von denen in Fig. 1 und 2 lediglich einige beziffert sind und von denen bei der Darstellung von Fig. 1 und 2 lediglich eine Werkzeugstation 7 mit einer Werkzeugaufnahme 9 bestückt ist. Diese Werkzeugaufnahme 9 ist für ein in Fig. 1 und 2 nicht dargestelltes Rotationswerkzeug vorgesehen. Bei der Darstellung von Fig. 3 und 4 sind zwei Werkzeugstationen 7 jeweils mit einer Werkzeugaufnahme 9 bestückt, in denen jeweils ein Rotationswerkzeug in Form eines Bohrers 11 aufgenommen ist.

Bei der Darstellung von Fig. 1 ist die Werkzeugaufnahme 9 in einer Aus- gangs-Arbeitsposition dargestellt, während Fig. 2 die Werkzeugaufnahme 9 in einer demgegenüber um etwa 15 Winkelgrad im Uhrzeigersinn verdreh- ten Position dargestellt ist. Wie nachstehend anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert, ist ein in der Werkzeugaufnahme 9 befindliches Rotationswerkzeug sowohl in der Ausgangs-Arbeitsposition von Fig. 1 als auch in beliebigen, demgegenüber verdrehten Arbeitspositionen antreibbar.

Die Fig. 3 und 4 zeigen, dass die Werkzeugscheibe 3 über eine Verschrau- bung, von der lediglich eine Schraube 13 zu sehen, mit einer im Grundkörper 1 drehbar gelagerten Hohlwelle 15 verbunden ist, die in der Zeichnung verkürzt dargestellt ist und die Schwenkantriebswelle für die Werkzeugscheibe 3 bildet. Dieser Antrieb erfolgt als getriebeloser Direktantrieb mit- tels eines Torque-Motors 17, dessen Rotor 19 unmittelbar auf der Hohlwelle 15 innerhalb des zugeordneten, gehäusefesten Stators 21 angeordnet ist. In Verbindung mit einem dem freien Endbereich der Hohlwelle 15 sensorisch zugeordneten Meßsystem 23 ist die Werkzeugscheibe 3 auf genau definierte Drehpositionen einstellbar. Für eine spielfreie Festlegung der Werkzeugscheibe 3 in einer gewünschten Drehstellung ist eine hydraulisch betätigbare Lamellenbremse 25 mit einem Lamellenpacket aus gehäusefesten Lamellen und Lamellen, die mit einem an die Werkzeugscheibe 3 angrenzenden Endbereich 27 der Hohlwelle 15 verbunden sind, vorgesehen.

Die zur Revolverachse 5 konzentrische Hohlwelle 15 umgibt die Außenseite einer weiteren konzentrischen Hohlwelle 29, die als Antriebswelle für den Werkzeugantrieb vorgesehen ist, der sich innerhalb der Werkzeugscheibe 3 befindet. Zu diesem Zweck weist diese Hohlwelle 29 an dem von der Werkzeugscheibe 3 entfernt gelegenen Ende ein Zahnritzel 31 auf, das über ein kombiniertes Zahnrad-Zahnriemengetriebe 33 mit einem Antriebsmotor 35 in Getriebeverbindung ist. Das in der Werkzeugscheibe 3

gelegene andere Ende der Hohlwelle 29 trägt ein Tellerrad 37, das die Antriebsseite eines Getriebekopfes 39 bildet, der innerhalb der Werkzeugscheibe 3 als Werkzeugantrieb vorgesehen ist. Der Getriebekopf 39 weist ein Getriebegehäuse 41 auf, das mittels Wälzlagern 43 in der Werkzeug- Scheibe 3 drehbar gelagert ist. Die Abtriebsseite der Getriebeanordnung des Getriebekopfes 39 weist einen Mitnehmer 45 auf, der durch hydraulische Betätigung in Richtung eines Doppelpfeiles 47 verfahrbar ist, um den Kupplungseingriff mit einem werkzeugseitigen Kupplungsteil herzustellen und damit die Antriebsverbindung zum Bohrer 1 1 herzustellen, der sich in der betreffenden Werkzeugaufnahme 9 befindet. Der Antrieb des Mitnehmers 45 erfolgt über ein mit dem Tellerrad 37 kämmendes Zahnritzel 49, dessen Drehstellung, um das Einrücken des Mitnehmers 45 sicher zu stellen, durch einen Sensor 51 abgefragt wird.

Als drittes, zur Revolverachse 5 konzentrisches Bauteil ist innerhalb der Hohlwelle 29 eine Schaltwelle 53 vorgesehen, die in beiden Richtungen axial verschiebbar und in eine erste und in eine zweite Kupplungs- Schaltstellung durch hydraulische Ansteuerung eines Hydrokolbens 55 einstellbar ist, wobei die Schaltstellungen durch Lagesensoren 57 abgefragt werden.

Die Schaltwelle 53 bildet den Hauptbestandteil einer Schaltkupplung, die durch die Axialverschiebung der Schaltwelle 53 auf zwei Schaltstellungen einstellbar ist, nämlich eine in Fig. 3 dargestellte erste Schaltstellung, bei der die Schaltwelle 53 in Richtung auf die Werkzeugscheibe 3 vorgeschoben ist, d. h. in den Figuren nach links verschoben ist, und eine zweite Schaltstellung, die in Fig. 4 dargestellt ist, wobei die Schaltwelle 53 rückwärts, d. h. in den Figuren nach rechts, verschoben ist. Die Schaltwelle 53, die sich über das Tellerrad 37 der Hohlwelle 29 hinaus durch den Getrie- bekopf 39 hindurch bis in einen stirnseitigen Endbereich 59 der Werkzeugscheibe 3 erstreckt, weist zwei in geringem Abstand nebeneinander liegen-

de Kupplungszähne 61 und 63 auf, für deren Eingriff im Endbereich 59 der Werkzeugscheibe 3 und im angrenzenden Gehäuseteil 65 des Getriebekopfes 39 Zahnsitze 67 bzw. 69 ausgebildet sind. Bei der in Fig. 3 gezeigten ersten Schaltstellung, wo beide Kupplungszähne 61 und 63 mit einem Zahnsitz 67 bzw. 69 in Eingriff sind, sind Getriebekopf 39 und Werkzeugscheibe 3 drehfest miteinander verriegelt, so dass eine Einstell- Schwenkbewegung der Werkzeugscheibe 3 den Getriebekopf 39 mitschleppt und damit den Antrieb eines Rotationswerkzeuges in einer beliebigen gewünschten Position, in die der Getriebekopf 39 bei der Drehung der Werkzeugscheibe 3 mitgenommen ist, ermöglicht.

Andererseits ist bei der in Fig. 4 gezeigten zweiten Schaltstellung, bei zurückgezogener Schaltwelle 53, der Kupplungszahn 61 außer Eingriff mit dem Zahnsitz 67 am Endbereich 59 der Werkzeugscheibe 3. Bei dieser Schaltstellung kann daher die Einstell-Drehbewegung der Werkzeugscheibe 3 erfolgen, ohne dass eine Mitnahme des Getriebekopfes 39 und damit des Werkzeugantriebes für Rotationswerkzeuge erfolgt. Um bei dieser Schaltstellung den Getriebekopf 39 in einer Drehstellung, die einer Standardoder Ausgangs-Arbeitsposition entspricht, am Grundkörper 1 festlegen zu können, ist als Bestandteil der Schaltkupplung eine Einzahnkupplung 71 am inneren Endbereich der Schaltwelle 53 vorgesehen. Diese Einzahnkupplung 71 weist einen radial vorstehenden Kupplungszahn 73 auf, der mit einem gehäusefesten Zahnsitz 75 in formschlüssigen Eingriff kommt, wenn der Getriebekopf 39 und damit die Schaltwelle 53 in die Ausgangs- Arbeitsposition durch die Drehbewegung der Werkzeugscheibe 3 mitgenommen ist. Durch den in den Zahnsitz 75 einfallenden Zahn 73 ist daher bei der zweiten Schaltstellung, bei der der Getriebekopf 39 von der Werkzeugscheibe 3 entkoppelt ist, die Drehstellung des Getriebekopfes 39 relativ zum Grundkörper festgelegt. Somit kann in der zweiten Schaltstellung die Werkzeugscheibe 3 für beliebige Einsatzzwecke unabhängig vom Werkzeugantrieb geschwenkt werden, während die Möglichkeit besteht,

ein Rotationswerkzeug zu betreiben, das sich an der Werkzeugstation befindet, das auf die Ausgangs-Arbeitsposition ausgerichtet ist. Da beim gezeigten Beispiel die Bewegung der Schaltwelle 53 in die Position der zweiten Schaltstellung nur bei Einfallen des Kupplungszahnes 73 in den Zahnsitz 75 erfolgen kann, ist sichergestellt, dass der Getriebekopf 39 in die Ausgangs-Arbeitsposition von der Werkzeugscheibe 3 mitgenommen ist, wenn er von letzterer entkuppelt wird.