DE69916459T2

DE69916459T2 - Schnellrückzugvorschuss für werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE69916459T2
Application number: DE69916459T
Authority: DE
Inventors: Clement Tremblay
Original assignee: Tri Tool Inc
Current assignee: Tri Tool Inc
Priority date: 1998-07-20
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2019-07-20
Also published as: AU4959299A; EP1105239A4; EP1105239A1; WO2000005018A1; JP2002521210A; DE69916459D1; US6038947A; ATE264154T1; EP1105239B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Werkzeugvorschubgeräte wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben. Solche Werkzeugvorschubgeräte sind aus dem Dokument US-A-4,944,205 bekannt.
Verwandte Technik
Vorschubsteuerungen zum schrittweisen Vorrücken von Schneidwerkzeugmeißeln in zylindrische Metallwerkstücke, während der Werkzeugmeißel einen Teil des Werkstücks, typischerweise innere oder äußere Umfangsflächen des Werkstücks, durchquert, haben im Stand der Technik unterschiedliche Formen. Solche Vorschubsteuerungen werden in Verbindung mit Spindelstöcken von Drehmaschinen, Fräsmaschinen und anderen Werkzeugmaschinen verwendet, um das Schneidwerkzeug während Bearbeitungsvorgängen in kleinen Schritten in das Metall vorzurücken, um Metall vom Werkstück abzutragen.
Typischerweise wird eine Vorschubspindel verwendet, um den Werkzeugmeißel schrittweise in das Werkstück vorzurücken, wobei die Spindel durch ein Aktuatorsystem zum Drehen veranlasst wird, das auf die Drehung der Werkzeugmeißelhalterung um eine Drehachse während des Schneidevorgangs angewiesen ist. Beispielsweise ist in einer portablen Drehmaschine der Werkzeugmeißelhalter auf dem Spindelstock der Drehmaschine montiert, welche in Bezug auf das Drehmaschinengehäuse dreht und den Werkzeughalter mit dem Spindelstock hält, während eine Vorschubspindel schrittweise mittels eines Aktuatorsystems periodisch gedreht wird, welches auf dem feststehenden Drehmaschinengehäuse ein Bolzenelement verwendet, das bei jeder Drehung des Spindelstocks mit dem Vorschubspindelaktuator zusammenwirkt.
Unterschiedliche Justierungen sind vorgesehen, um den Drehgrad der Vorschubspindel zu steuern, um dadurch den Vorschubwert des Werkzeugmeißels in das Werkstück mit jeder Drehung des Spindelstocks zu steuern. Der Schneidmeißel wird bis zum Ende des Schneidevorgangs vorgerückt und dann muss der Schneidmeißel in eine Anfangslage relativ zur Drehachse des Spindelstocks zurück befördert werden.
Beispielhafte Stand der Technik Patente, welche portable Drehmaschinen mit auf einem drehbaren Spindelstock montierten Schneidwerkzeughaltern darstellen, sind die US-Patente Nr. 4,829,860, erteilt am 16. Mai 1989, 5,083,484, erteilt am 28. Januar 1992 und 4,994,205, erteilt am 31. Juli 1990. Im Patent Nr. 4,829,860 wird ein Werkstück konzentrisch innerhalb des Spindelstocks gehalten, welcher sich um das Werkstück herum dreht und einen Werkzeugmeißelhalter hält, auf welchem ein Werkzeugmeißel oder eine Schneideeinrichtung montiert ist. Der Werkzeugmeißel wird während eines Schneidevorgangs radial in Richtung auf die Drehachse vorgerückt, während sich der Spindelstock um die Drehachse dreht.
Das Patent Nr. 5,083,484 zeigt einen anderen Typ einer portablen Drehmaschine, die durch das Werkstück gestützt wird, wobei ein Wellenelement verwendet wird, welches sich durch den Mittelteil des Drehmaschinenwerkzeugs erstreckt. Der Spindelstock dreht sich konzentrisch mit der Welle und kann einen Werkzeugmeißelhalter auf seiner Vorderseite halten, um das Ende eines Rohrs zu bearbeiten, welches mit der Welle zusammenwirkt.
Das US-Patent Nr. 4,944,205 zeigt einen Sperrklinken-Vorschubantrieb für eine zweischalige Drehmaschine, welche einen Werkzeughalter und eine Vorschubspindel umfasst, wobei Drehung der Vorschubspindel Bewegung an den Werkzeughalter übermittelt. Die Vorschubspindel wird durch Sperrklinkenräder und ein Antriebsrad angetrieben. Ein zylindrisches Werkstück wird in ein stationäres Element der zweischaligen Drehmaschine gespannt, welche ein bewegliches Element umfasst; das das Werkstück umgibt und drehbar um die Längsachse des zylindrischen Werkstücks ist.
Die Vorschubspindel, welche mit dem Werkzeughalter verbunden ist, kann entweder in Richtung oder weg von dem Werkstück gedreht werden.
Es ist typisch geschlossene Werkzeugvorschubmodule zu verwenden, welche an den Spindelstöcken solcher portabler Drehmaschinen montiert sind, wie sie in den besagten Patenten beschrieben sind, wobei das Werkzeugvorschubmodul alle Element enthält, die zum Stützen eines Werkzeugmeisels erforderlich sind und seinen Vorschub in ein Werkstück schrittweise während der Bearbeitungsvorgänge steuert. Wo eine Vorschubspindel verwendet und durch eine Einweg-Kupplung oder eine andere Einweg-Antriebsvorrichtung angetrieben wird, ist das Bewegen eines Werkzeugmeißels von einer vorgerückten Position am Ende eines Schneidevorgangs zurück in eine Ausgangsposition problematisch, da die Vorschubspindel aufgrund der vorhandenden Einweg-Antriebsvorrichtung und auch deshalb nicht in Rückwärtsrichtung drehbar ist, da die Vorschubspindel nicht notwendigerweise durch einen Schraubenschlüssel oder eine Werkzeugmaschine zugänglich ist, um seine Drehung schnell umzukehren.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist ein Schnellrücklaufgerät für eine modulares Werkzeugvorschubsystem, wie in Anspruch 1 offenbart, welches schnellen Rücklauf der Werkzeughalterung in eine Anfangsposition aus einer vorgerückten Position ermöglicht, wo sie am Ende eines Schneidevorgangs angeordnet ist. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen vorgestellt.
Gemäß eines besonders beispielhaften Ausführungsbeispiels enthält die Erfindung einen Werkzeughalter, welcher eine drehbare Vorschubspindel befördert, die mit einer Gewindevorschubmutter zusammenwirkt, welche mit einem Werkzeugblock verbunden ist, auf welchem ein Schneidewerkzeug montiert sein kann. Die Vorschubspindel wird schrittweise befördert, um den Werkzeugmeißel durch einen Schaltarm in ein Werkstück zu befördern, der periodisch mit einem Bolzen zu sammenwirkt, der auf einem festen Teil des Maschinengehäuses angeordnet ist, wobei sich der Schaltarm um eine Drehachse hin- und herbewegt, um eine Antriebswelle anzutreiben, welche mit dem Schaltarm verbunden ist. Die Antriebswelle treibt die Vorschubspindel durch eine Einweg-Antriebsvorrichtung an, so dass die Vorschubspindel schrittweise in einer einzigen Richtung einen gewünschten Wert bei jeder Drehbewegung des Schaltarms angetrieben wird, während Rückwärtsbewegung der Vorschubspindel durch die Einweg-Antriebsvorrichtung verhindert wird.
Die Antriebswelle wirkt mit der Einweg-Antriebsvorrichtung zusammen, ist aber, wenn es gewünscht ist, aus dem Zusammenwirken mit der Einweg-Antriebsvorrichtung heraus beweglich, um die Drehrichtung der Vorschubspindel während des Lösens der Einweg-Antriebsvorrichtung umzukehren. Dies wird durch Bereitstellen einer Antriebswelle mit einer Antriebsoberfläche erreicht, die mit einem Einweg-Antriebselement zusammenwirkt, wenn die Antriebswelle in einer ersten Position ist, und mit einer zweiten Oberfläche kleiner als die erste Oberfläche erreicht, die die Antriebselemente der Einweg-Antriebsvorrichtung löst, wenn es gewünscht ist, um die Vorschubspindel umgekehrt zu drehen oder die Vorschubspindel mit manueller Steuerung zu bewegen. Einfache Längsbewegung der Antriebswelle relativ zur Vorschubspindel führt zu einem Entkoppeln der Antriebswelle mit der Einweg-Antriebsvorrichtung auf einfache Weise, während die Antriebswelle und die Vorschubspindel gemeinsam in einem Antriebsverhältnis verbleiben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schnellrücklaufgeräts für ein Werkzeugvorschubmodul gemäß dieser Erfindung zeigt und seine Beziehung zu einem Drehmaschinenspindelstock illustriert;
2 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Werkzeugvorschubmodul der 1 zeigt;
3 ist eine Draufsicht des Werkzeugvorschubmoduls der 1;
4 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie IV-IV aus 7;
5 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie V-V aus 3;
6 ist eine Schnittansicht ähnlich der 5, welche die Antriebswelle der Erfindung zeigt, welche relativ zu ihrer in 5 gezeigten Position axial übersetzt ist;
7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII aus 3;
8 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII aus 7.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ist ein Werkzeugvorschubmodul 10 in einer Arbeitsposition relativ zu einem Rotationsspindelstock 12 eines portablen Drehmaschinenwerkzeugs beispielsweise des in den US-Patenten Nr. 4,829,860, erteilt am 16. Mai 1989, und 5,083,484, erteilt am 28. Januar 1992, illustrierten Typs gezeigt, wobei beide dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zugeteilt sind. Das portable Drehmaschinenwerkzeug ist nicht illustriert und es wird verstanden werden, dass der Spindelstock 12 auf jeden Drehmaschinengerätetyp montiert werden kann, welcher verwendet wird, um Bearbeitungsvorgänge an Werkstücken auszuführen, welche relativ zu einer Drehachse 14 des Spindelstocks 12 konzentrisch gestützt werden. Der Spindelstock 12 ist typischerweise zur Drehung um die Achse 14 an einem festen Gehäuseelement 16 montiert, welches einen Teil der Drehmaschinen struktur bildet. Der Spindelstock 12 kann mittels einem Motor 18 und einem zugehörigen Antriebsgetriebe (nicht dargestellt) gedreht werden.
Ein Bolzengerät 20 ist typischerweise auf dem festen Gehäuseteil 16 montiert und ist beweglich, beispielsweise durch Drehung des Hebels 22 um eine Drehwelle 24, um wahlweise im Weg eines Aktuatorhebels oder -arms 26, welcher verwendet wird, um eine Vorschubspindel des Werkzeugvorschubmoduls 10 anzutreiben, oder außerhalb des Wegs angeordnet zu sein, um unbeeinträchtigt vom Weg des Aktuatorhebels 26 zu verbleiben. Beispielsweise wird beobachtet werden, dass der Bolzen 20 exzentrisch an der Drehwelle 24 montiert ist, so dass eine Bedienung des Hebels 22 wahlweise einen exzentrischen Teil des Bolzens 20 in oder aus dem Zusammenwirken mit einem Aktuatorhebel 26 bringt, welcher sich vom Werkzeugvorschubmodul 10 erstreckt.
Wie weiter unten detaillierter beschrieben werden wird, wird der Aktuatorhebel 26 durch ein nachgiebiges Vorspanngerät in einer Anfangs- oder Ruheposition gehalten, wobei Zusammenwirken zwischen dem Hebel 26 und dem Bolzen 20 den Hebel 26 veranlasst, um eine Drehachse bis zu einem ausgewählten Grad einer Winkeldistanz zu schwenken und dann in seine Anfangs- oder Ruheposition zurück zu kehren, bis er wieder mit dem Bolzen 20 aufgrund der Drehung des Moduls 10 um die Achse 14 zusammenwirkt, wenn der Spindelstock 12 in Rotation während eines Bearbeitungsvorgangs angetrieben wird.
Obwohl nur ein Modul 10 auf dem Spindelstock 12 montiert illustriert wurde, wird verstanden werden, dass, wenn gewünscht, mehr als ein Werkzeugvorschubmodul 10 auf dem Spindelstock 12 vorgesehen werden kann.
Das Modul 10 ist typischerweise direkt an der Fläche des Spindelstocks 12 durch irgendeine geeignete Befestigungsvorrichtung, typischerweise Gewindebolzen, befestigt. Das Modul ist daher wahlweise auf einem Spindelstock 12 montierbar oder abnehmbar. Wie detaillierter in 2 gezeigt ist, enthält das Werkzeugvor schubmodul 10 einen Werkzeughalter 28, der entsprechende Führungselemente 30 enthält, auf welchen ein Werkzeughalterungsblock 32 zur Gleitbewegung in Richtung auf die oder weg von der Drehachse 14 des Spindelstocks 12 montiert ist. Der Werkzeugblock 32 kann in jeder gewünschten Weise geformt sein, welche mit den Fertigkeiten eines Werkzeugmachers vereinbar ist. Gemäß der bevorzugten Form dieser Erfindung und zu beispielhaften Zwecken enthält der Werkzeugblock 32 einen Werkzeughalterbereich 34, welcher ein entsprechendes Werkzeugsicherungselement 36 enthält, das ein geeignetes Werkzeug, wie z. B. ein Abtrennwerkzeug, im Werkzeughalterbereich 34 hält. Wie beispielsweise in 3 gezeigt, ist ein Abtrennwerkzeug 38 gezeigt, welches im Werkzeughalterbereich durch das Werkzeugsicherungselement 36 gehalten wird, wobei sich das Werkzeug 38 relativ zur Drehachse 14 radial erstreckt, wie in 1 gezeigt.
Während eines Schneidevorgangs mittels des Werkzeugs 38, wird das Werkzeug 38 in Richtung der Drehachse 14 des Spindelstocks 12 vorgerückt, um einen Schneidevorgang auszuführen, und das Werkzeug 38 wird im Anschluss an den Abschluss des Schneidevorgangs radial weg von der Achse 14 abgehoben.
Das Vorrücken des Werkzeugs 38 wird durch periodisches Drehen des Hebelarms 26 durchgeführt, welcher den Werkzeugblock 32 in Richtung auf die Drehachse 14 antreibt, wenn der Spindelstock 12 gedreht wird und der Bolzen 20 während seiner Rotationsbewegung um die Achse 14 im Weg des Hebels 26 angeordnet wird. Aktuatorhebel 26 ist mit dem Werkzeugblock 32 durch eine Antriebsanordnung antreibend verbunden, welche weiter unten beschrieben wird.
Typischerweise muss bis zum Abschluss eines Schneidevorgangs durch das Werkzeug 38 das Werkzeug 38 von seiner Position, an der den Schneidevorgang abgeschlossen wurde, zurück in eine Ausgangsposition abgehoben werden, um einen nachfolgenden Schneidevorgang auszulösen. Abhängig von der Vorschubantriebsanordnung zwischen dem Schaltarm 26 und dem Werkzeugblock 32 kann das zu einem relativ einfachen Rückhol- oder Abhebungsvorgang führen oder kann zu ei ner etwas zeitaufwändigen Rückwärtsdrehung einer Vorschubspindel führen, welche verwendet wird, um den Werkzeugblock 32 während des Schneidevorgangs in Richtung auf die Achse 14 vorzurücken. Das Abheben des Werkzeugs 38 weg von der Achse 14 wird kompliziert, wenn eine Einweg-Antriebsvorrichtung zwischen dem Aktuatorhebel 26 und der Vorschubspindel verwendet wird, welche typischerweise verwendet wird, um den Werkzeugblock 32 in einer Werkzeugvorschubrichtung vorzurücken. Die Einweg-Antriebsvorrichtung übermittelt beispielsweise Drehbewegung des Schaltarms 26 in eine Richtung, während es den Schaltarm von seiner Antriebsverbindung mit einer Vorschubspindel löst, welche mit dem Werkzeugblock 32 verbunden ist, wenn sie in Rückwärtsrichtung dreht. Die Rückwärtsdrehung der Vorschubspindel, welche verwendet wird, um den Werkzeugblock 32 vorzurücken, wird problematisch, da die Einweg-Antriebsvorrichtung typischerweise normale Rückwärtsdrehung des Vorschubspindelelements verhindert.
Wie in 3 und 4 gezeigt, ist der Aktuatorhebel 26 an dem Werkzeughalter 28 zur Drehung um die Drehachse 40 des Hebelarms zwischen einer Abdeckplatte 42 und einem Zwischengehäuse 44 montiert.
Der Schaltarm 26 besitzt ein freies Ende, welches weg von der Achse 40 angeordnet ist, und ein inneres Ende 26a, welches konzentrische mit der Drehachse 40 angeordnet ist. Das innere Ende 26a des Schaltarms 26 enthält eine ringförmige Öffnung, in der eine Einweg-Antriebsvorrichtung 46 montiert ist, welche vorzugsweise aus Nocken- und Rollen- oder Kugelelementen besteht, die in einem kreisförmigen Feld angeordnet sind und in Richtung auf einen und weg von einem zentralen Antriebsbereich innerhalb des Antriebsbereichs beweglich sind, wenn das Gehäuse der Einweg-Antriebsvorrichtung in einer ersten Richtung angetrieben wird (beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn, wie in 5 gezeigt), die aber von dem Antriebsbereich bei einer Drehung des Gehäuses der Einweg-Antriebsvorrichtung in Rückwärtsrichtung abgehoben werden, was den Rollenelementen erlaubt, frei innerhalb des Gehäuses der Einweg-Antriebsvorrichtung zu laufen. Wie aus der nachfolgenden Diskussion offensichtlich werden wird, können die unterschiedlichen Rollenelemente der Einweg-Antriebsvorrichtung auch in Richtung auf den zentralen Antriebsbereich im Gehäuse der Einweg-Antriebsvorrichtung durch Drehung einer zylindrischen Welle vorgerückt werden, welche mit den Rollen im Antriebsbereich zusammenwirkt, wenn die Welle in einer Richtung gedreht wird und die Rollenelemente von der Antriebsverbindung abgehoben werden können, wenn die Welle in Rückwärtsrichtung gedreht wird. Die Position der Rollen im Antriebsbereich, wenn eine Antriebsverbindung mit einer Welle im Antriebsbereich besteht, definiert einen operativen Antriebsdurchmesser.
Dieser Aufbau ist typisch für Einweg-Antriebsvorrichtungen und die Einweg-Antriebsvorrichtung 46, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird von der Torrington Company unter der Katalognummer RC-081208 hergestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das innere Ende 26a des Schaltarms 26 fest am Gehäuse der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 gesichert, so dass das Gehäuse mit dem Schaltarm 26 dreht, wenn der Arm durch Kontakt mit dem Bolzen 20 verlagert wird. Drehung des Gehäuses der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 in eine Richtung bewirkt die Rollenelemente einwärts vorzurücken, um einen operativen Antriebsdurchmesser im Antriebsbereich des Gehäuses zu bilden, während Rückwärtsdrehen des Schaltarms 26 das Gehäuse der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 veranlasst, in Rückwärtsrichtung gedreht zu werden, um die Rollen der Einweg-Antriebsvorrichtung vom Antriebsbereich des Gehäuses zu lösen.
Eine Vorschubspindel 50 ist am Werkezughalter 28 zur Drehung um die Achse 40 montiert und enthält spiralförmige Gewinde 52 entlang eines Teils davon, die vorzugsweise wie ein Gewinde mit einer Vorschubmutter 54 zusammenwirken, welche fest am Werkzeugblock 32 gesichert ist. Die Drehung der Vorschubspindel 50 verursacht Vorrücken der Vorschubmutter 54 entlang der Länge der Vorschubspindel 50 mit der Richtung der Bewegung der Mutter 54, die von der Drehwinkelrichtung der Vorschubspindel 50 abhängt. Da die Mutter 54 fest am Werkzeugblock 32 gesichert ist, wird die Drehung der Vorschubspindel 50 Vorrücken und Abheben des Werk zeugblocks 32 in eine oder die andere Richtung, in Richtung auf die oder weg von der Drehachse 14 des Spindelstocks 12 verursachen.
Eine geeignete Gewindeschutzabdeckung 56 ist vorgesehen, um die exponierten Gewinde 52 abzudecken, welche unterhalb der Mutter 54 angeordnet sind. Die Abdeckung 56 enthält sich relativ ineinander schiebende Elemente, welche der Abdeckung 56 ermöglichen sich zu verlängern, da sich die Mutter 54 entlang der Vorschubspindel 50 in einer Aufwärtsrichtung, wie in 6 gezeigt, bewegt, und um kürzer zu werden, wenn sich die Vorschubspindel in einer Abwärtsrichtung in der Ansicht aus 6 bewegt. Der Boden der Schutzabdeckung 56 kann durch einen Aufsatz 58 gestützt werden.
Wie in 4 gezeigt ist der Schaltarm 26 durch eine Feder 59 nachgiebig vorgespannt, welche auf einen Abschnitt 59a des inneren Endes 26a des Schaltarms 26 wirkt. Die Federvorrichtung 59 hält den Schaltarm 26 in einer End- oder Ruheposition, wie in 4 gezeigt, während er mit dem Bolzen 20 zusammenwirkt oder anderweitig entgegen des Uhrzeigersinns in der Ansicht der 4 gedreht wird. Der Winkelabstand des Schaltarms 26 wird in beide Richtungen durch geeignete mechanische Elemente gesteuert, die die Winkelabweichung des Schaltarms 26 um die Achse 40 begrenzen. Durch Steuerung der Winkelabweichung des Schaltarms 26 kann der aktuelle Wert der Drehung der Vorschubspindel 50 jedes Mal wenn der Schaltarm 26 mit dem Bolzen 20 zusammenwirkt in präziser Weise hergestellt werden.
Der Vorschubspindel 50 zugeführte Antriebsbewegung wird mittels einer Antriebswelle 60 bereitgestellt, welche durch den Werkzeughalter 28 gehalten wird und welche koextensiv mit und drehbar um die Drehachse 40 der Vorschubspindel 50 ist.
Die Antriebswelle 60 enthält ein nahes Ende 62 und ein Distalende 64 mit einer Bohrung 66, die ein Ende 68 der Vorschubspindel 50 in ineinander schiebender Verbindung teleskopisch aufnehmen kann. Die Übergangszone zwischen dem nahen Ende 62 und dem Distalende 64 der Welle 60 enthält einen Ansatz 70, der Bewegung der Antriebswelle 60 in einer Richtung auf sein nahes Ende 62 einschränkt, wobei der Ansatz 70 mit der Unterseite oder dem Boden der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 oder irgendeiner anderen geeigneten Sperroberfläche zusammenwirkt, die die Antriebswelle 60 in ihrer Lage hält, wie in 5 dargestellt, wenn sie mit der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 in der unten zu beschreibenden Weise antreibend zusammenwirkt.
Eine Federvorrichtung 72 hält die Antriebswelle in einer Richtung weg vom Ende 68 der Vorschubspindel angeordnet, so dass die Verbindungen zwischen der Antriebswelle 60, der Vorschubspindel 50, der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 und dem Werkzeughalter 28 in der Weise wie in 5 gezeigt beibehalten werden, wenn die Elemente in einer ersten Position sind, wo dem Gehäuse der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 zugeführte Bewegung an die Vorschubspindel 50 durch die Antriebswelle 60 übermittelt wird. Diese Bewegungsübertragung wird in einer nun zu beschreibenden Weise durchgeführt.
Die Antriebswelle 60 enthält benachbarte kreisförmige Antriebsobeflächenbereiche 74, 76 mit verschiedenen Durchmesserabmessungen, wobei der Oberflächenbereich 74 im Durchmesser kleiner als der Oberflächenbereich 76 ist. Der Oberflächenbereich 76 wird derart dimensioniert, um mit der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 zusammenzuwirken, wenn der Oberflächenbereich 76 im Antriebsbereich der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 angeordnet ist, die in der Position wie in 5 gezeigt ist. Der Oberflächenbereich 74 ist andererseits so dimensioniert, um einen kleineren Durchmesser als der Oberflächenbereich 76 zu haben, so dass er nie mit den Rollenelementen der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 zusammenwirken kann, wenn der Oberflächenbereich 74 im Antriebsbereich der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 angeordnet ist. Diese Verbindung zwischen dem Oberflächenbereich 74, der Antriebswelle 60 und der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 ist in 6 dargestellt, wo die Antriebswelle 60 axial entlang der Drehachse 40 in Richtung auf die Vorschubspindel 50 bewegt wurde, wodurch der Oberflächenbereich 76 aus dem An triebsbereich der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 heraus bewegt wird und der Oberflächenbereich 74 innerhalb des Antriebsbereichs angeordnet wird.
In einer typischen Montage kann der Durchmesserunterschied zwischen den Oberflächenbereichen 74 und 76 in der Größe von 0,005'' (0,0125 cm) liegen. Offensichtlich muss der Durchmesserunterschied zwischen den Oberflächenbereichen 74 und 76 ausreichend sein, um dem Oberflächenbereich 74 zu erlauben, vollkommen frei von einem Zusammenwirken mit den Rollenelementen der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 zu sein, ungeachtet der Drehbewegung des Gehäuses der Einweg-Antriebsvorrchtung 46.
Wie in 5, 6 und 8 gezeigt, kann die Antriebswelle 60 relativ zur Vorschubspindel 50 entlang der Rotationsachse 40 axial übersetzt werden, ohne eine Antriebsverbindung mit der Vorschubspindel 50 mittels eines Kupplungsgeräts zu verlieren, welches einen Kupplungsstift 80 umfasst, der sich schräg durch eine Bohrung im Ende 68 der Vorschubspindel 50 erstreckt und und mit gegensätzlichen Einschüben 82 im Distalende 64 der Antriebswelle zusammenwirkt. Alternativ wird verstanden werden, dass die Einschübe 82 komplett durch die Seitenwand des Distalendes 64 der Antriebswelle 60 gefräst werden können, um einen Einschub oder eine Keilnut zur Aufnahme des Kupplungsstifts 80 zu formen. Dadurch kann die Antriebswelle 60 axial entlang der Rotationsachse 40 in Richtung der Vorschubspindel 50 bewegt werden, um ein Loslösen zwischen dem Antriebsoberflächenbereich 76 der Antriebswelle 60 und den Rollenelementen der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 zu bewirken, um die Antriebsverbindung zwischen dem Hebelarm 26 und der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 einerseits von der Antriebswelle 60 und der Vorschubspindel 50 andererseits zu lösen. Es können auch andere Formen von Kupplungsgeräten verwendet werden, die relative Bewegung erlauben, beispielsweise Keilnuten.
Eine Axialdruckhülse 84, welche den Distalabschnitt 64 der Antriebswelle 60 umgibt ist bereitgestellt, um auf Axialdruck zu reagieren und Verschmutzung zwischen dem Distalende 66 der Antriebswelle 60 und dem Bereich zu minimieren, welcher solch ein Distalende 64 umgibt. Die Hülse 84 verhindert auch Verschmutzung der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 mit Metallsplittern und Staub, der ansonsten in die Einweg-Antriebsvorrichtung aus der Richtung des Werkzeugselements 38 eindringen würde. Die Hülse 84 enthält eine innere Bohrung, die eine Führung für Axialbewegung des Distalendes 64 der Antriebswelle 60 bereitstellt, wie in 5, 6 und 7 gezeigt, und einen Einschub in seinem Distalende, der seine Anordnung über der Vorschubspindel und dem Stift 80 ermöglicht, der vorzugsweise im Ende 68 der Vorschubspindel 50 gepresst eingepasst ist. Die Hülse 84 stellt eine axiale Axialdruckfläche zwischen dem Zwischengehäuse 44 und dem Flansch 86 des Werkzeughalters 28 für die Vorschubspindel 50 bereit, welche einen Vorschubspindel-Axialdruckflansch 85 enthält, um die Spindel 50 axial angeordnet zu halten. Das nahe Ende 62 der Antriebswelle 60 kann Flächen enthalten, welche ein Zusammenwirken des nahen Endes mit einem Antriebswerkzeug erlauben, um die Antriebswelle 60 zu drehen.
Im Betrieb wird, nachdem ein entsprechendes Schneidewerkzeug, beispielsweise ein Werkzeugmeißelelement 38, auf dem Werkzeugblock 32 montiert wurde, der Spindelstock 12 gedreht und der Bolzen 20 wird in einer Position platziert, so dass er mit dem Schaltarm 26 einmal bei jedem Umlauf des Spindelstocks 12 zusammenwirkt. Dies wird eine periodische Schwenkbewegung des Schaltarms 26 um die Achse 40 verursachen, welche an das Gehäuse der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 übermittelt werden wird. Die Drehbewegung des Schaltarms 26 in einer einzigen Richtung wird durch die Einweg-Antriebsvorrichtung 46 an die Antriebswelle 60 übermittelt und die Bewegung wiederum an die Vorschubspindel 50 durch den Kupplungsstift 80 übermittelt. Wenn das Werkzeug 38 das Ende seines Schneidevorgangs erreicht hat, wird die Antriebswelle 60 niedergedrückt, um die Oberfläche 76 von dem antreibenden Zusammenwirken mit der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 zu entfernen, wie in 7 gezeigt. Ein Werkzeug oder anderes Gerät kann dann am nahen Ende 62 der Antriebswelle 60 zum Einsatz kommen und schnell gedreht werden, um rasches Abheben des Werkzeugs 38 zurück in eine Anfangsposition, wie in 7 gezeigt, zu bewirken. Das Lösen der Antriebswelle 60 stellt wieder eine Antriebsverbindung zwischen der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 und der Oberfläche 76 der Antriebswelle 60 her, wie in 5 gezeigt, so dass der nächste Schneidevorgang in der bereits beschriebenen Weise begonnen werden kann.
Es wird offensichtlich sein, dass ohne dem Lösen des antreibenden Zusammenwirkens zwischen dem Antriebswelle 60 und der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 die Rückwärtsdrehung der Vorschubspindel 50 problematisch sein würde, da die Einweg-Antriebsvorrichtung 46 normalerweise Rückwärtsdrehen der Vorschubspindel 50 und der Antriebswelle 60 verhindern würde. Eigentlich bildet die erfindungsgemäße Anordnung zwischen der Einweg-Antriebsvorrichtung 46, der Antriebswelle 60 und der Vorschubspindel 50 eine Kupplung, welche das Lösen der Antriebsverbindung zwischen der Einweg-Antriebsvorrichtung 46 und der Antriebswelle ermöglicht.
Es sollte verstanden werden, dass die obige Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen bestimmt sind, ein illustratives Beispiel der Erfindung bereitzustellen und es ist nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise durch das illustrative Beispiel einzuschränken. Beispielsweise kann das Umkehren der unterschiedlichen Elemente, welche in den Zeichnung gezeigt sind, ohne Änderung der Erfindung durchgeführt werden, da ein solches Umkehren für den Fachmann offensichtlich und leicht anzupassen wäre. Während die Antriebskupplung 80 als ein Stift gezeigt ist, welcher mit einem Einschub im Ditalende 64 der Antriebswelle 60 zusammenwirkt, wird verstanden werden, dass jeder Kupplungstyp verwendet werden kann, der die relative Bewegung zwischen der Antriebswelle 60 und der Vorschubspindel 50 anpassen wird. Während eine Einweg-Antriebsvorrichtung 62 vom Rollentyp im bevorzugten Ausführungsbeispiel illustriert wurde, sollte verstanden werden, dass Kugelelemente anstelle von Rollenelementen verwendet werden können, ebenso gut und nahezu jeder Einweg-Antriebs- oder Einweg-Kupplungs-Typ als die oben beschriebene Einweg-Vorrichtung 46 verwendet werden kann.
Obwohl das Werkzeugvorschubmodul 10 mit den Elementen illustriert wurde, welche angeordnet sind, um eine sich axial erstreckende Vorschubspindel anzusteuern, sollte verstanden werden, dass die Vorschubspindel, falls gewünscht, parallel in Richtung der Achse 14 ausgerichtet werden kann und der Schaltarm 26 gleichermaßen zusammen mit den anderen Antriebselementen in einer Weise ausgerichtet werden kann, um mit der Vorschubspindel 50 zusammenzuwirken. Außerdem muss der Werkzeugblock nicht direkt durch eine Mutter mit der Vorschubspindel verbunden sein; eine Antriebsnocke zwischen der Schraube und dem Werkzeugblock kann verwendet werden.
Während die Federelemente 59 und 72 zur Verwendung als nachgiebige Vorspannelemente illustriert wurden, sollte verstanden werden, dass jedes nachgiebige Vorspannelement äquivalent zu solchen Federn in einer Weise verwendet werden kann, die für den Fachmann offensichtlich ist.
Zusammenfassend ist beabsichtigt, den Umfang der Erfindung ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu begrenzen, und die vorangehende Beschreibung ist vorgesehen, ein bevorzugtes Beispiel der Erfindung zu beschreiben.

Claims

Ein Schnellrücklaufgerät für einen Werkzeugvorschubmechanismus, umfassend: – einen Werkzeughalter (28), – eine Rotationsvorschubspindel (50), welche über ein Gewinde mit dem Werkzeughalter (28) verbunden ist, wobei die Rotationsvorschubspindel (50) gestaltet ist, den Werkzeughalter (28) in Vorschub- und Rücklaufrichtungen anzusteuern, wenn die Vorschubspindel (50) gedreht wird; – ein schwenkbar montiertes Aktuatoreingabegerät und eine Einweg-Antriebsvorrichtung (46), welche mit dem Aktuatoreingabegerät verbunden ist, wobei die Einweg-Antriebsvorrichtung (46) gestaltet ist, Eingabebewegung von dem Aktuatoreingabegerät an die Vorschub-spindel (50) in eine einzige Richtung nur zu übertragen, solange sie Zurückdrehen der Vorschubspindel (50) in entgegengesetzter Richtung unterbindet; dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabebewegung eine Drehbewegung ist und dass eine lösbare Kupplung zwischen der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) und der Vorschubspindel (50) der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) ermöglicht, von der Vorschubspindel (50) entkoppelt zu werden, und der Vorschubspindel (50) ermöglicht, unabhängig relativ zu der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) gedreht zu werden, wenn sie davon entkoppelt ist.
Das Schnellrücklaufgerät nach Anspruch 1, wobei die lösbare Kupplung eine Antriebswelle (60) umfasst, welche mit der Vorschubspindel (50) verbunden ist, um Drehbewegung zwischen der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) und der Vorschubspindel (50) zu übertragen, wobei die mit der Vorschubspindel (50) durch eine Antriebsverbindung verbundene Antriebswelle (60) Übertragung von Drehbewegung zwischen der Antriebswelle (60) und der Vorschubspindel (50) ermöglicht, während andere Relativbewegung zwischen der Antriebswelle (60) und der Vorschubspindel (50) möglich ist.
Das Schnellrücklaufgerät nach Anspruch 2, wobei die Antriebswelle (60) und die Vorschubspindel (50) um auf einer gemeinsamen Achse liegenden Drehachsen (40) drehbar sind.
Das Schnellrücklaufgerät nach Anspruch 2, einschließlich eines nachgebenden Vorspanngeräts, welches die Antriebswelle lösbar in eine gekoppelte Verbindung mit der Einweg-Antriebsvorrichtung drängt.
Das Schnellrücklaufgerät nach Anspruch 3, wobei die Einweg-Antriebsvorrichtung (46) ringförmig und mittig zur Antriebswelle (60) angeordnet ist.
Das Schnellrücklaufgerät nach Anspruch 2, wobei die Antriebswelle (60) relativ zu der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) und der Vorschubspindel (50) axial verlagerbar ist, wobei selektive axiale Verlagerung der Antriebswelle (60) Koppelung und Abkoppelung der Antriebswelle (60) mit der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) bewirkt.
Das Schnellrücklaufgerät nach Anspruch 2, wobei die Antriebswelle (60) auf dem Werkzeughalter (28) sowohl für Drehbewegung um eine Achse der Antriebswellendrehung als auch für Translationsbewegung entlang der Antriebswellendrehachse montiert ist; die Antriebswelle (60) einen nahen Endbereich besitzt, welcher einen Antriebsflächenbereich (76) umfasst, der sich entlang der Antriebswellenrotationsachse erstreckt, wobei der Antriebsflächenbereich (76) eine erste diametrische Abmessung besitzt, und einen axial angrenzenden Bereich mit einer zweiten diametrischen Abmessung kleiner als die erste diametrische Abmessung umfasst; die Einweg-Antriebsvorrichtung (46) durch den Werkzeughalter (28) getragen wird und ein Einweg-Antriebsgehäuse besitzt, welches drehbar auf dem Werkzeughalter (28) mit Einweg-Antriebselementen montiert ist, welche durch das Einweg-Antriebsgehäuse getragen werden und in einem kreisförmigen Feld um eine Antriebsdrehachse angeordnet sind, um einen Antriebsbereich zu definieren, welcher sich entlang der Antriebsachse erstreckt und einen betriebsbedingten Antriebsdurchmesser besitzt; das Gehäuse bewegungsübermittelnde Elemente zwischen dem Gehäuse und den Einweg-Antriebselementen besitzt, welche so angeordnet sind, dass eine Drehbewegung des Gehäuses um die Antriebsdrehachse in einer Richtung die Antriebselemente veranlasst, eine Antriebsposition in dem Antriebsbereich des Gehäuses einzunehmen, und dass eine Drehbewegung in der entgegengesetzten Richtung es den Antriebselementen ermöglicht, eine Nicht-Antriebsposition relativ zum Antriebsbereich anzunehmen; ein Schalthebel mit einem äußeren Bewegungseingabeende und einem inneren Ende bereitgestellt wird, welches mit dem Einweg-Antriebsgehäuse zur Drehung mit demselben verbunden ist; sich der Antriebsflächenbereich der Antriebswelle (60) durch den Antriebsbereich der Einweg-Antriebsvorrichtung konzentrisch mit der Antriebsdrehachse erstreckt, wobei die diametrische Abmessung des Antriebsflächenbereichs des nahen Endbereichs dem betriebsbedingten Antriebsdurchmesser des Antriebsbereichs entspricht, so dass eine Einweg-Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle und der Einweg-Antriebsvorrichtung gebildet wird, wobei die Einweg-Antriebsverbindung ein Rückwärtsdrehen der Antriebswelle (60) unterbindet; wobei selektive Verlagerungsbewegung der Antriebswelle (60) entlang der Antriebswellendrehachse den Antriebsflächenbereich der Antriebswelle (60) veranlasst, wahlweise innerhalb oder außerhalb des Antriebsbereichs der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) angeordnet zu werden; und wobei eine Drehbewegung des Schalthebels in eine Richtung auf die Antriebswelle (60) und die Vorschubspindel über die Einweg-Antriebselemente übertragen wird und eine entgegengesetzte Drehbewegung des Schalthebels nicht zur Vorschubspindel (50) übertragen wird, und wobei des weiteren eine axiale Verlagerung der Antriebswelle (60) eine Antriebsverbindung zwischen den Einweg-Antriebselementen und der Antriebswelle (60) wahlweise herstellt und löst, um dadurch eine umkehrbare Drehung der Vorschubspindel (50) über die Antriebswelle (60) unabhängig von jeglicher Antriebsverbindung zwischen der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) und der Antriebswelle zu erlauben.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 7, wobei die Antriebswelle (60) und Vorschubspindel (50) konzentrisch, axial angeordnet sind.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 7, einschließlich eines nachgebenden Vorspanngeräts, welches normalerweise die Antriebswelle (60) in Richtung in eine Antriebsposition drängt, in der der Antriebsflächenbereich (76) innerhalb des Antriebsbereichs angeordnet ist.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 8, wobei das Antriebskupplungsgerät (80) Relativbewegung entlang der Aktuator-Vorschubspindel-Drehachse zwischen der Antriebswelle (60) und der Vorschubspindel (50) ermöglicht.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 10, wobei die Antriebsdrehachse der Einweg-Antriebsvorrichtung (46) auf einer gemeinsamen Achse mit der Antriebswellendrehachse und der Vorschubspindeldrehachse liegt.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 7, einschließlich eines die Drehbewegung einschränkenden Geräts, welches durch den Werkzeughalter (28) gehalten wird und so angeordnet ist, dass die Drehbewegung des Schalthebels zwischen winkligen Verlagerungsgrenzen eingeschränkt ist; und ein nachgiebiges Hebelvorspanngerät, um den Hebelarm nachgiebig in Richtung auf eine Start-Ruheposition zu drängen, welche eine der winkligen Verlagerungsgrenzen definiert.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 1, wobei das Aktuatoreingabegerät, die Einweg-Antriebsvorrichtung (46) und die Vorschubspindel um auf einer gemeinsamen Achse liegende Drehachsen drehbar sind.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 1, wobei die Vorschubspindel (50) abgedeckt ist.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 1, des weiteren einschließlich eines exzentrischen Kontaktgeräts, welches den Aktuator berührt, während der Werkzeugvorschubmechanismus gedreht wird.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 15, wobei das exzentrische Kontaktstück angepasst werden kann, um den Kontaktgrad mit dem Aktuator zu steuern.
Das Schnellumkehrgerät nach Anspruch 2, wobei die Antriebswelle (60) derart ausgebildet ist, dass ein anderes Gerät an die Antriebswelle (60) angeschlossen werden kann, um die schnelle Rückführung des Werkzeughalters (28) in eine Startposition zurück zu bewirken.