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Werkzeugrevolver

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugrevolver, mit einem Gehäuse, einem relativ zum Gehäuse mittels eines Antriebs drehbaren Revolverkopf, zwei koaxial zur Drehachse des Revolverkopfes angeordneten Zahnkränzen, von denen der eine drehfest mit dem Revolverkopf und der andere drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, einem relativ zum Gehäuse und zum Revolverkopf axial bewegbaren Verriegelungsteil mit einer auf die beiden Zahnkränze ausgerichteten und in seiner Verriegelungsstellung mit diesem in Eingriff als formschlüssige Verbindung stehenden Verzahnung und mit einer Druckfluid-Steuereinrichtung zum Ansteuern der Bewegungen des Verriege- lungsteils.

Werkzeugrevolver dieser Art sind Stand der Technik, siehe DE 41 16 774 C1. Die Betriebssicherheit von mit derartigen Werkzeugrevolvern ausgerüsteten Werkzeugmaschinen ist in hohem Maße von der Funktionssicherheit der Verriegelung des Revolverkopfes abhängig. Die Sicherheit des Verzah- nungseingriffs lässt insbesondere zu wünschen übrig, wenn für die Bewegung des Verriegelungsteils, das a|s Druckkolben ausgebildet ist, eine begrenzte Betätigungskraft zur Verfügung steht, weil beispielsweise für eine große wirksame Kolbenfläche des Verriegelungsteils, wie sie für eine pneumatische Betätigung zu fordern ist, kein ausreichender Bauraum zur Verfü- gung steht. Um trotz geringer Betätigungskraft bei begrenzter wirksamer Kolbenfläche eine sichere Verriegelung zu ermöglichen, sieht die genannte, bekannte Lösung eine spezielle Zahnform der Verzahnung vor, mit geringem Flankenwinkel und trapezförmiger Querschnittsform der Zähne. Diese Lösung lässt insbesondere deshalb noch Wünsche offen, weil die vorgese- hene Zahnform die Sicherheit des Verzahnungseingriffs durch möglichen Kopf-auf-Kopf-Kontakt gefährdet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Werkzeugrevolver der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der sich durch eine besonders sichere Verriegelung zwi- sehen Revolverkopf und Gehäuse auszeichnet.

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

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass im verriegelten Zustand neben der formschlüssigen Verbindung mittels einer Reibschlusseinrichtung eine zusätzliche Reibschlussverbindung zwischen dem Gehäuse und dem Revolverkopf hergestellt ist. Dadurch, dass der Verriegelungseingriff durch den gleichzeitig wirksamen Reibschluss zusätzlich gesichert ist, erübrigen sich die beim Stand der Technik erforderlichen Maßnahmen, wie den Raumbe- darf erhöhende Vergrößerung der Kolbenfläche des Verriegelungsteils und spezielle Zahnformen der Verzahnung, die den sicheren Verzahnungseingriff gefährden können. Bei geringem Raumbedarf und sicher durchführbaren Schaltvorgängen ist daher eine hohe Betriebssicherheit der Verriegelung erreichbar. Sofern hier der Begriff Revolverkopf verwendet wird, schließt dieser Begriff Werkzeugscheiben, insbesondere für Werkzeugrevolver von Werkzeugmaschinen zur spanenden Bearbeitung, mit ein.

Die Reibschlusseinrichtung weist bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen eine mit Druckfluid befüllbare Kammer zwischen dem Gehäuse und dem Revolverkopf auf, wobei die Kammer außerhalb des möglichen Verzahnungseingriffs liegt und mit einer druckwirksämen Fläche, die zwischen Gehäuse und Revolverkopf angeordnet ist, bei Druckbeaufschlagung den Reibschluss herstellt. Dabei kann die Anordnung mit besonderem Vorteil so getroffen sein, dass die mit Druckfluid befüllbare Kammer im verriegelten Zustand gleichfalls von der Druckfluid-Steuereinrichtung mit Druckfluid beaufschlagt ist.

Dadurch verringert sich der bauliche Aufwand für im Gehäuse verlaufende Druckversorgungskanäle durch gemeinsame Versorgung des Verriegelungs- teils und der Reibschlusseinrichtung.

Das Verriegelungsteil kann in der Art eines Druckkolbens ausgebildet sein, der auf gegenüberliegenden Flächen mit dem Druckfluid der Druckfluid- Steuereinrichtung beaufschlagbar ist. Dadurch erfolgt sowohl der Verriegelungseingriff als auch die Entriegelung druckgesteuert und besonders be- triebssicher. Dabei können für die Druckversorgung der gegenüberliegenden Flächen des Verriegelungsteils voneinander getrennte Druckversorgungskanäle im Gehäuse verlaufen.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist das Gehäuse eine nach außen vorspringende Führungsstufe auf, die von dem Revolverkopf randseitig übergriffen ist, wobei an der Stelle dieses Übergriffs zwischen dem Gehäuse und dem Revolverkopf die Kammer verläuft. Bei Beaufschlagung der Kammer mit dem Druckfluid ist dadurch der Reibschluss zwischen der Führungsstufe des Gehäuses und dem Revolverkopf ausbildbar.

Dabei kann die Anordnung mit besonderem Vorteil so getroffen sein, dass auf der Seite des Gehäuses, das seiner Verzahnung gegenüberliegt, die

Kammer durch eine Begrenzung zwischen Revolverkopf und Gehäuse fortgeführt ist, die eine Wirkfläche bildet, die bei Druckbeaufschlagung den Revolverkopf in Richtung einer Stufenfläche der Führungsstufe zieht, die der Verzahnung des Revolverkopfes benachbart ist und die Reibfläche bildet.

Für die drehbare Lagerung des Revolverkopfes am Gehäuse kann auf der außenliegenden Führungsfläche der Führungsstufe des Gehäuses mindes- tens ein Lager angebracht sein, entlang dem der drehende Revolverkopf geführt ist, wobei auf dessen freier Stirnseite eine Werkzeugscheibe festlegbar ist, die eine Vielzahl von Werkzeugaufnahmen für die Aufnahme von Werkzeugen für die spanende Bearbeitung aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Hirth-Verzahnungsvorrichtung, die insbesondere für einen Werkzeugrevolver nach einem der vorstehenden Ansprüche vorgesehen ist und die Merkmale des Patentanspruchs 10 aufweist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen unvollständig und schematisch vereinfacht dargestellten

Längsschnitt eines Werkzeugrevolvers des Standes der Technik;

Fig. 2 einen schematisch vereinfacht und abgebrochen gezeichneten

Teillängsschnitt, in dem von einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugrevolvers der der Verriegelungseinrichtung zwischen Gehäuse und Revolvertopf benachbarte Teilbereich dargestellt ist;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit demgegenüber verdrehter Schnittebene; und

Fig. 4 einen vergrößert gezeichneten Teilausschnitt aus Fig. 3. Die Fig. 1 zeigt den im Stand der Technik durch die DE 41 16 774 C1 bekannten Werkzeugrevolver, von dem im Folgenden nur die für diese Erfindung relevanten Teile beschrieben sind. Im Übrigen wird auf die DE 41 16 774 C1 Bezug genommen. Der Werkzeugrevolver weist einen drehbar in einem Revolvergehäuse 1 gelagerten Revolverkopf 2 auf, der in bekannter Weise mit Aufnahmen 3 für Werkzeugträger versehen ist. An der gegen das Innere des Revolvergehäuses 1 weisenden Seite des Revolverkopfes 2 ist ein Zahnkranz 4 vorgesehen, der konzentrisch zur Drehachse des Revolverkopfes 2 liegt und eine gegen das Innere des Revolvergehäuses 1 wei- sende Radialverzahnung bildet.

Der Drehantrieb des Revolverkopfes 2 für eine Drehung des letzteren in eine der wählbaren Winkelstellungen erfolgt bei dem gezeigten, bekannten Werkzeugrevolver nicht unmittelbar über eine zentral angeordnete Welle 5, sondern einen einen Abschnitt der Welle 5 konzentrisch umgebenden, hohlzylindrischen Körper 6, an dessen einer Stirnfläche der Revolverkopf 2 anliegt. Schrauben 7 verbinden den Revolverkopf 2 mit dem hohlzylindrischen Körper 6. Die den Zahnkranz 4 tragende, ringförmige Materialpartie des Revolverkopfes 2 ist an ihrer Außenmantelfläche über ein Lager 8 an einem Ring 9 abgestützt, der mit dem Revolvergehäuse 1 verbunden ist und einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 9 bildet. Über ein zweites Radial lager 10 ist der hohlzylindrische Körper 6 drehbar im Revolvergehäuse 1 gelagert.

Der Drehantrieb des hohlzylindrischen Körpers 6 erfolgt über ein Planetenrad 1 1 , das neben seiner dem Revolverkopf 2 abgekehrten Stirnfläche an ihm drehbar gelagert ist. Dieses Planetenrad 1 1 kämmt sowohl mit einem am Revolvergehäuse 1 vorgesehenen Zahnkranz 12 als auch einem Ritzel 13, das eine gemeinsame Nabe mit einem axial neben ihm angeordneten Zahnrad 14 hat. Diese gemeinsame Nabe ist einerseits mittels eines Lagers 15 auf der Welle 5 und andererseits mittels eines Lagers 16 in einer Boh- rung einer Stirnwand 1 7 des Revolvergehäuses 1 gelagert. In dieser Stirn- wand 17 ist außerdem der hintere Endabschnitt der Welle 5 mittels eines Lagers 18 gelagert. Das Zahnrad 14 steht mit einem Ritzel 19 in Eingriff, das drehfest zusammen mit einem Zahnrad 20 auf einer parallel zur Welle 5 angeordneten Hilfswelle 21 angeordnet ist, die drehbar im Revolvergehäuse 1 und der Stirnwand 17 mittels Lager 32 gelagert ist. Mit dem Zahnrad 20 kämmt ein Ritzel 22, das auf der Welle eines Antriebsmotors 23 sitzt, welcher am Revolvergehäuse 1 und an dessen Stirnwand 1 7 festgelegt ist.

Der am Revolvergehäuse 1 festgelegte Ring 9 bildet einen zweiten Zahnkranz 9" in Form einer Radialverzahnung, deren Zähne eine radiale Verlän- gerung der Zähne 28 des Zahnkranzes 4 bilden, wenn diese auf die Zähne des zweiten Zahnkranzes 9" ausgerichtet sind.

Für die Zentrierung des Revolverkopfes 2 und seine Verriegelung in den wählbaren Winkelstellungen ist ein Verriegelungsteil in Form eines ringförmigen Kolbens 24 vorgesehen, dessen Innenmantelfläche mit der Innenmantelfläche des Zahnkranzes 4 und dessen Außenmantelfläche mit der Außenmantelfläche des zweiten Zahnkranzes 9" fluchtet, da beide Zahnkränze in den ringförmigen Arbeitsraum 25 von dessen einer Stirnseite her ragen, in dem der Kolben 24 axial verschiebbar angeordnet ist. Wie Fig. 1 zeigt, wird der ringförmige Arbeitsraum 25 innen und an dem dem Revolverkopf 2 abgekehrten Ende von einer nutförmigen Ausdrehung des hohlzylindrischen Körpers 6 und außen von der Innenmantelfläche des Revolvergehäuses 1 begrenzt.

Der Kolben 24, der sowohl in seiner Außenmantelfläche als auch seiner Innenmantelfläche mit je einer Ringnut zur Aufnahme je einer Ringdichtung 26 versehen ist, weist an der dem Zahnkranz 4 und dem zweiten Zahnkranz 9" zugewandten Stirnseite eine Radialverzahnung 24' auf, die korrespondierend zu den Verzahnungen der beiden Zahnkränze 4 und 9" ausgebildet ist, damit der Revolverkopf 2 exakt in jeder wählbaren Winkelpositi- on positioniert und im Wesentlichen spielfrei mit dem Revolvergehäuse 1 verriegelt werden kann.

In den Figuren 2 bis 4 ist von einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugrevolvers lediglich der der Verriegelungseinrichtung zwischen Gehäuse 1 und Revolverkopf 2 benachbarte Teilbereich dargestellt, wobei eine mit Aufnahmen für Werkzeugträger versehene Werkzeugscheibe weggelassen ist, die auf einer Anlagefläche 41 am äußeren Ringflansch 40 des Revolverkopfes 2 angebracht ist. Dieser übergreift eine sich vom Gehäuse 1 radial nach außen erstreckende Führungsstufe 43, an deren Außenumfang ein Radial lager 8 den Revolverkopf 2 bei seiner Drehbewegung um das Gehäuse 1 führt.

In den Figuren 2 bis 4 ist die Verriegelungseinrichtung jeweils in der Entriegelungsstellung gezeigt, bei der das Verriegelungsteil in Form des Druckkolbens 24 mit seiner Radialverzahnung 24' jeweils von der Verzahnung am Zahnkranz 4 des Revolverkopfes 2 und von der Verzahnung am Zahnkranz 9" des Gehäuses 1 abgehoben ist. Der Druckkolben 24 ist in einem eine Zylinderbuchse bildenden Ringkörper 45 des Gehäuses 1 verschiebbar und gegenüber diesem durch Dichtringe 47 und 49 abgedichtet, so dass auf beiden axial einander gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 24 Druck- räume 51 und 53 gebildet sind und der Kolben 24 daher durch Druckfluid- zufuhr zwischen Entriegelungsstellung und Verriegelungsstellung verschiebbar ist. Fig. 2 zeigt die Verbindung eines im Gehäuse 1 verlaufenden Druckversorgungskanals 55 mit dem Druckraum 51. Die Fig. 3 zeigt die Verbindung eines zweiten Druckversorgungskanals 57 mit dem Druckraum 53 an der die Verzahnung 24' aufweisenden Seite des Kolbens 24.

Die Führungsstufe 43 des Gehäuses 1 ist mittels Dichtringen 59, 61 und 63 gegenüber dem Revolverkopf 2 und mittels eines Dichtringes 65 gegenüber dem Ringkörper 45 abgedichtet. Dadurch ist am Außenumfang der Führungsstufe 43 und des sich daran anschließenden Wandbereichs eine Druckkammer 67 ausbildbar, die über eine Tasche 69 und einen Abzweig 71 mit Druckfluid aus dem Versorgungskanal 55 beaufschlagbar ist, wenn die Druckfluid-Steuereinrichtung beim Schalten in den Verriegelungszustand den Versorgungskanal 55 mit Druckfluid versorgt. Bei der gezeigten Geometrie der Führungsstufe 43, bei der sich an die Stufenflächen 73 und 75 der Führungsstufe 43 eine schräge Begrenzungsfläche 77 des Revolverkopfes 2 anschließt, bildet diese Fläche 77 bei Druckbeaufschlagung der Druckkammer 67 eine druckwirksame Fläche, die am Revolverkopf 2 eine Kraftkomponente nach unten (Blickrichtung entsprechend der Zeichnungen) erzeugt, da sich die Druckwirksamkeit der einander entgegengesetzten Stufenflächen 73 und 75 aufhebt. Der Revolverkopf 2 wird dadurch gegen die obere Stufenfläche 73 der Führungsstufe 43 verspannt, so dass bei der Verriegelungsstellung unter Einfluss des Fluiddruckes ein Reibschluss an der Stufenfläche 73 zwischen Revolverkopf 2 und Führungsstufe 43 des Gehäu- seteils 1 gebildet ist. Bei der so gebildeten zusätzlichen Verdrehsicherung erübrigen sich weitere Maßnahmen zur Sicherung des Eingriffs der Hirth- Verzahnungen, so dass kein Bauraum für Zusatzeinrichtungen erforderlich ist und die Zahnform der Hirth-Verzahnungen für optimalen Zahneingriff bei den Schaltvorgängen frei wählbar ist.