Die Erfindung betrifft einen Steuerkurvensatz gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Zur Automation von Werkzeugmaschinen werden bereits seit dem 19. Jahr- hundert Steuerwellen mit Steuerkurven verwendet. Die Steuerkurven steuern direkt oder über eine verbindende Mechanik die Vorschubbewegung des Werkzeugs. Direkt steuernde Steuerkurven müssen zur Änderung der Vor- schubbewegung ausgetauscht werden ; es handelt sich um dem Werkstück angepaf3te Steuerkurven. Kann über die verbindende Mechanik das Überset- zungsverhältnis zwischen Kurvenhub und Vorschubbewegung verändert wer- den (z. B. Kulissenhebel), so sind mit der gleichen Steuerkurve unterschiedliche Vorschubwege realisierbar.

Viele kurvengesteuerte Automaten sind zur Erzielung einer hohen Flexibilitat mit Universatkurvensätzen ausgerüstet, die zur Betätigung einer Mechanik mit Stellglied dienen. Die Betätigung des Verstellgliedes ist für kleine Anderungen der Vorschubbewegungen vorgesehen, die Wahl einer anderen Steuerkurve aus dem Universaikurvensatz dagegen für gröf3ere Veränderungen der Vor- schubbewegungen. In kurvengesteuerten Automaten werden sowohl Trommel als auch Scheibenkurven genutzt, wobei die Scheibenkurven insbesondere in den Bereichen mit hoher Flexibilitatsanforderung bei geringem Bauraum be- vorzugt Verwendung finden.

Es ist ein Vorschubantrieb für Werkzeugquerschlitten an Werkzugmaschinen, insbesondere Mehrspindeldrehautomaten bekannt, DE 23 39 190 B2, der jedoch den Nachteil aufweist, daß die einseitige Lagerung der Arbeitsrolle unter Belastung ein Biegemoment auf den Rollenbolzen erzeugt. Die sich da- durch ergebende Schrägstehung der Arbeitsrolle zur Kurvenbahn führt über Kantenpressungen zum Verschleiß und wirkt sich nachteilig auf die Steifigkeit der Steuerung aus. Außerdem beinhaltet er verhältnismäßig große rotatori- sche Massen. Diese bekannt Lösung benötigt darüber hinaus unbedingt Spiel in der Führung der Arbeitsrolle, was einer exakten Führung der Vorschubbe- wegung enge Grenzen setzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Steuerkurvensatz mit einer Arbeits-und einer Rückzugskurve zur Verfügung zu stellen, bei dem kei- ne Biegemomente erzeugt werden und bei dem die Arbeitsrolle und die Rück- zugsrolle möglichst spielfrei abrollen können. Zusätzlich sind die rotatorischen Massen zu minimieren und eine einfache Winkelverstellung gegenüber dem Arbeitszyklus zu ermöglichen. Weiterhin soll der Steuerkurvensatz schnell zu wechseln, gut zu zentrieren und montagefreundlich zu fixieren sein.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkma- len erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspru- ches angegeben technische Lehre vermittelt. Die Anhub-und Rückzugskurve ist dabei als Baueinheit zu einem Steuerkurvensatz mit einer doppelten Innen- kurve für einen V-oder Y-förmigen Kurvenhebel ausgeführt und mit einer Stirnverzahnung zur schnellen Montage, exakten Zentrierung und einfachen Fixierung insbesondere in einer als Mehrspindeldrehautomat ausgebildeten Werkzeugmaschine versehen.

Besonders vorteilhaft an einem solchen Steuerkurvensatz ist, daß er Anforde- rungen nach einer guten Zentrierung der Steuerkurven, einer beidseitigen

Lagerung der Arbeitsrolle, einer spielfreien Führung des Vorschubs, geringen rotatorischen Massen der Steuerwellen mit Steuerkurven, einem schnell mögli- chen Austausch der Steuerkurven sowie nach einer leichten Winkelverstellbar- keit des Steuerkurvensatzes gegenüber dem Arbeitsablauf gerecht wird.

Der Steuerkurvensatz ist derart angeordnet und gestaltet, daß bei hoher Stei- figkeit der Steuerung im Bereich Steuerkurve/Kurvenhebel ein schnelles Wechseln möglich ist. Die Erfindung ist unabhängig von der Art wie die Vor- schubbewegung vom Kurvenhebel zur Werkstück-Werkzeug-Paarung über- tragen wird.

Die Verbindung von zwei als lnnenkurven ausgebildeten Steuerkurven außer- halb der Maschine ermöglicht die Nutzung einer Stirnverzahnung zur Befesti- gung beider Steuerkurven. Hierdurch wird das schnelle Wechseln der Steuer- kurven mit nur einer zu tosenden Mutter oder Schraube möglich. Die selbst- zentrierende Stirnverzahnung sorgt für eine zentrische Anordnung sowohl der Arbeits-als auch der Rückzugskurve. Zudem beinhaltet sie das Potential zum winkelmäBigen Verdrehen der Arbeitskurve zum Gesamtablauf der Maschine.

Gleichzeitig ist durch die Verbindung der Steuerkurven außerhalb der Ma- schine auf einfache Art sicherzustellen, daß die Rückzugskurve passend zur Arbeitskurve steht.

Die Vorteile der doppelten Innenkurven, wie geringe rotatorische Massen und beidseitig lagerbare Arbeits-und Rückzugsrollen sind mit dieser Lösung nutzbar.

Die Herstellung der zwei Innenkurven für einen Steuerkurvensatz kann prinzi- piell getrennt erfolgen, wenn die Kurvenbahn der Rückzugskurve als Koppel- kurve, verbunden über den Y-Kurvenhebel bei gegebenem Abstand von Kur- venelle und Hebelachse, der Arbeitskurve berechnet wird. Wichtig hierbei. ist,

daß beide Steuerkurven den Mittelpunkt der Stirnverzahnung als Zentrum ha- ben und bei ihrer Fertigung, sofern der Steuerkurvensatz aus einem Bauteil besteht, beziehungsweise Montage, sofern die fertige Arbeitskurve und die fertige Rückzugskurve zu einer Einheit montiert werden, derart winkelmäßig zueinander stehen, daß die Rückzugskurve die Koppelkurve der Arbeitskurve ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist der Kurvensteuersatz incl. der Stirnverzahnung einteilig ausgebildet.

Vom besondere Bedeutung ist weiterhin, daß mit dem erfinderischen Steuer- kurvensatz eine absolut spielfreie oder sogar vorgespannte Zwangsführung der Arbeits-und der Rückzugsrolle über 360 möglich ist..

Nachfolgend wird zur Verdeutlichung der Erfindung zunächst der allgemein kannte Stand der Technik und anschließend die Erfindung anhand der Zeich- nungen näher erläutert : Es zeigen : Fig. 1 eine Ansicht auf Kurvenhebel und Steuerkurvensatz, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1 im Teilschnitt, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine 1. Variante des Standes der Technik, Fig. 4 eine Ansicht auf den Gegenstand der Fig. 3 im Teilschnitt, Fig. 5 eine Draufsicht auf eine 2. Variante des Standes der Technik, Fig. 6 eine Ansicht auf den Gegenstand der Fig. 5 im Teilschnitt, Fig. 7 eine Draufsicht auf eine 3. Variante des Standes der Technik, Fig. 8 eine Ansicht auf den Gegenstand der Fig. 7 im Teilschnitt, Fig. 9 eine Draufsicht auf eine 4. Variante des Standes der Technik, Fig. 10 eine Ansicht auf den Gegenstand der Fig. 9 im Teilschnitt, Fig. 11 eine Draufsicht auf eine 5. Variante des Standes der Technik, Fig. 12 eine Ansicht auf den Gegenstand der Fig. 11 im Teilschnitt,

Fig. 13 eine Draufsicht auf eine 6. Variante des Standes der Technik und Fig. 14 eine Ansicht auf den Gegenstand der Fig. 13 im Teilschnitt.

Beginnend mit einer reinen Arbeitskurve 1, im folgenden Variante 1 genannt, die in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, bei der der Rückzug des Kurvenhe- bels 5 über eine Federkraft erfolgt, wurden im 20. Jahrhundert Scheibenkur- vensätze für Arbeitshub und Rückzug entwickelt, die in den folgenden Varian- ten 2 bis 6 genannt und in den Figuren 5 und 14 dargestellt sind. In Variante 2 sind die Arbeitskurve 1 und die Rückzugskurve 2 jeweils so geformt, daß eine Arbeitsrolle 4 mit etwas Spiel zwischen den beiden Bahnen hindurchrol- len kann. Die dabei einseitige Lagerung der Arbeitsrolle 4 erzeugt unter Bela- stung ein Biegemoment auf den Rollenbolzen. Die sich dadurch ergebende Schrögstettung der Arbeitsrolle 4 zur Kurvenbahn führt über Kantenpressun- gen zum Verschleiß und wirkt sich nachteilig auf die Steifigkeit der Steuerung aus.

Aus dieser Erfahrung sind axial versetzte Arbeitskurve 1 und Rückzugskurve 2 mit gleicher Rollenmittelpunktsbahn entwickelt worden, im folgenden Variante 3 genannt und in den Figuren 7 und 8 abgebildet. Durch eine beidseitig ge- lagerte Arbeitsrolle 4 ist eine höhere Steifigkeit bei gleichen Maschinenbau- teilabmessungen möglich.

Die Befestigung der Steuerkurven der Varianten 1,2 und 3 erfolgt über axial angeordnete Schrauben oder Paßschrauben. Durch entsprechende Bohrbilder der Steuerkurven und/oder Kurventräger ist haufig ein winkelmäßiges Ver- setzen der Steuerkurven möglich. Hierdurch kann die einzelne Vorschubbe- wegung im Gesamtzyklus des Automaten verschoben werden.

Als weitere Lösung für das Steifigkeitsproblem wird die doppelte Innenkurve mit V-oder Y-förmigen Kurvenhebel genutzt, die im folgenden Variante 4 ge-

nannt und in den Figuren 9 und 10 dargestellt ist. Hierbei handelt es sich um axial versetzte Arbeits-1 und Rückzugskurven 2 mit unterschiedlichen Rollen- mittelpunkten. Die Arbeitskurve 1 kann frei gestaltet werden, die Rückzugskur- ve 2 entsteht durch die geometrische Kopplung über einen zweiarmigen Kur- venhebel 5, im folgenden Y-Kurvenhebel genannt. In dieser Ausführung kann neben der Arbeitsrolle 4 auch die Rückzugsrolle 3 beidseitig gelagert werden.

Die geometrische Anordnung erlaubt ein spielfreies Führen der Rollen 3,4.

Zusätzlich hat diese Variante den Vorteil der geringen rotatorischen Massen, was bei Änderungen der Steuerwellendrehzahl, beispielsweise beim Wechsel zwischen Arbeitsgang und Eilgang, von großer Bedeutung ist. Solche Steuer- kurven werden meist als Segmente ausgeführt und durch tangentiale Schrau- ben befestigt.

Seit den 70 er Jahren werden zum schnelleren Wechsel der Steuerkurven Kur- venscheiben und Kurventräger mit eingeprägter Stirnverzahnung 7 genutzt.

Die Zentrierung und Verdrehsicherung erfolgt über die Stirnverzahnung 7 mit einer zentralen Mutter oder Schraube. Als Topfkurve ausgebildet, im folgen- den Variante 5 genannt und in den Figuren 11 und 12 gezeigt, löst sie die Befestigungs-und Zentrierprobleme von Variante 2. Auch hier ist die Arbeits- rolle 4 einseitig gelagert.

Die in den Figuren 13 und 14 dargestellte Variante 6 zeigt die Möglichkeit einer beidseitig gelagerten Arbeitsrolle 4 in Verbindung mit einer Stirnverzah- nungszentrierung. Auch hier sind die Steuerkurven in zwei Ebenen angeord- net, wobei die Arbeitskurve 1 per Stirnverzahnung zentriert und durch eine zentrale Mutter oder Schraube gehalten, die Rückzugskurve 2 hingegen mit Schrauben befestigt ist.

Nachteilig ist bei Variante 1, daß sie wegen der fehlenden Zwangsführung in vielen Fällen nicht präzise genug im Rückzugsverhalten ist. Außerdem wirkt

die Federkraft zusätzlich zur Vorschubkraft auf die Arbeitsrolle 4. Gemeinsam mit den Varianten 2 und 3 hat diese Lösung das Zentrierungsproblem : Nur gut zentrierte Steuerkurven haben bei wiederholtem Einbau die gleichen End- stellungen der Vorschubeinrichtungen zur Folge und können somit ohne Ver- änderung von Endanschlagen (etc.) getauscht werden. Dieses Problem kann bei allen 3 Varianten durch hohe Anforderungen an die Präzision der Monta- ge gelöst werden, was einen schnellen Kurvenwechsel ausschließt. Zum Bei- spiel ist nach jedem Kurvenwechsel der Varianten 2 und 3 zu überprüfen, ob die Arbeitsrolle mit genügend Spiel zwischen Arbeitskurve 1 und Rückzugskur- ve 2 hindurchgeführt wird.

Ein besonderer Nachteil der Variante 4 besteht in der festgelegten Winkelstel- lung der Steuerkurven im Arbeitsablauf. Die tangentiale Befestigung der Kur- vensegmente läßt keine Verdrehung gegenüber dem Gesamtablauf zu. Der Austausch der Steuerkurven ist ebenfalls sehr zeitaufwendig.

Mit Variante 5 ergibt sich eine Lösung, die sowohl schnell und einfach ausge- tauscht werden kann, die aber Nachteile bezüglich der Steifigkeit wie Variante 2 aufweist. Außerdem beinhaltet sie verholtnismäßig große rotatorische Massen.

Variante 6 löst das Befestigungs-und Zentrierungsproblem nur für die Ar- beitskurve. Der getrennte Einbau beider Steuerkurven führt wie bei den Vari- anten 2 und 3 zur Notwendigkeit, die Durchgöngigkeit der Arbeitsrollen zu überprüfen. Die Variante 6 ist somit auch nicht als schnell wechselbar anzuse- hen.

Bis auf Variante 4 benötigen alle bekannten Lösungen Spiel in der Führung der Arbeitsrolle 4. Einer exakten Führung der Vorschubbewegung sind in die- sen Fällen Grenzen gesetzt.