DE2110147A1

DE2110147A1 - Vorrichtung zur Werkzeugauswahl an einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2110147A1
Application number: DE19712110147
Authority: DE
Inventors: Heinrich 7300 Esshngen P Lahm
Original assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Current assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1971-03-03
Publication date: 1972-09-21
Also published as: DE2110147C3; US3717912A; CH526366A; GB1308741A; DE2110147B2

Description

DR-INQ. DIPL.-INO. M. SC. D'PL.-PHYS. OB ' DIPL..-F¹HYS.

HÖGER- STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Index-Werke KG Hahn & Tessky 73 Esslingen, Plochinger Str. 92

Vorrichtung
zur Werkzeugauswahl an einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung bezieht Sich auf eine Vorrichtung zur Werkzeugauswahl an einer Werkzeugmaschine, insbesondere an einer Revolverkopf-Drehmaschine,mit einem in eine Anzahl von Arbeitsstellungen schwenkbaren Werkzeugträger, der eine mit einer ortsfesten Verzahnung in axialer Richtung zusammenwirkende Verzahnung aufweist, der zwischen einerRiegelstellung, in v/elcher die beiden Verzahnungen ineinander greifen, und einer Freistellung, in welcher die Verzahnungen ausser Eingriff sind, axial verschiebbar ist, auf den in der Riegelstellung eine in Richtung auf die ortsfeste Verzahnung wirkende Kraft ausübbar ist und der in der Freistellung durch eine Antriebsvorrichtung schwenkbar ist, deren Drehzahl kurz vor Erreichen einer einzustellenden Arb-eitsstellung drosselbar ist.

Ein Werkzeugwechsel bei Werkzeugmaschinen mit schwenkbarem Werkzeugträger soll einmal möglichst rasch durchgeführt werden

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und zum anderen soll die erreichte Arbeitsstellung des Werk- _; zeugträgers sehr genau und auch bei den bei der Bearbeitung des Werkstückes auftretenden grösseren Belastungen verdrehungssicher fixiert werden. Beim sogenannten Schalten solcher Werkzeugrevolver wird daher das Anfahren einer gewünschten Werkzeugstation für gewöhnlich zunächst mit einer Eilganggeschwindigkeit und sodann kurz vor Erreichen einer einzustellenden Arbeitsstellung des Werkzeugträgers mit einer Schleichganggeschwindigkeit vorgenommen. Weiterhin ist in den meisten Fällen beim Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung eine mechanische Rastvorrichtung v/irksam.

Eine bekannte Ausführung arbeitet nach folgendem Prinzip: Ist eine neue Werkzeugstation ausgewählt worden, so wird der Motor nach dem Entriegeln des Werkzeugträgers im Eilgang gestartet und kurz vor Erreichen dieser Werkzeugstation in einen Schleichgang umgeschaltet. Im Schleichgang überfährt der Werkzeugträger einen Positionsrastbolzen. Anschliessend erfolgt eine Drehrichtungsumkehr und es wird eine Anschlagfläche am Positionsrastbolzen angefahren. Die Abschaltung des nun blockierten Motores geschieht mit Hilfe eines Endschalters, der durch eine axial abgefederte Antriebswelle betätigt wird. Das Entriegeln und ein anschliessendes Spannen des Werkzeugträgers in dessen neuen Arbeitsstellung erfolgt durch eine Klauenkupplung, deren Klauen gegeneinander geneigte Stirnflächen aufweisen.

Bei einer anderen Schaltvorrichtung ist der Schwenkantrieb des Werkzeugträgers als Maltesergetriebe ausgebildet. Hierdurch entfällt zwar eine Umschaltung von Eilgang auf Schleichgang, jedoch ergibt sich dadurch, dass der Werkzeugträger bei jeder Werkzeugstation bis zum Stillstand verzögert und anschliessend wieder auf volle Geschwindigkeit beschleunigt wird, beim Durch-

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schalten mehrerer Stationen hintereinander einmal eine ruckartige Bewegung des Werkzeugträgers und zum anderen eine erhebliche Schaltverzögerung.

Diese vorbekannten Anordnungen haben beide den Nachteil, dass sie ein relativ aufwendiges Schaltgetriebe erfordern, dass ihre Teile starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind und dass schliesslich die Nebenzeiten der Werkzeugmaschine durch unnötig grosse Schaltzeiten verlängert sind.

Eine bekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art vermeidet einige dieser Nachteile. Dort ist zum Entriegeln und späteren Spannen des Werkzeugträgers ein hydraulischer Tandemzylinder vorgesehen, was wiederum den Nachteil hat, dass die auftretenden Beanspruchungen durch das Werkzeug nur mit relativ grossem Aufwand zu beherrschen und weitere Vorkehrungen erforderlich sind, um bei einem Stillstand der Werkzeugmaschine ein Auskuppeln des Werkzeugträgers zu verhindern. Auch sind hier zusätzliche Massnahmen notwendig, um überhaupt erst ein genaues Ineinandergreifen der Verzahnung des Werkzeugträgers in die ortsfeste Verzahnung zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Werkzeugauswahl an einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und damit betriebssicherer arbeitet, die mit geringstem Aufwand eine genaue und sichere Spannung des Werkzeugträgers ermöglicht und die weitgehend unempfindlich gegen Fertigungstoleranzen ihrer Teile ist.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Werkzeugträger durch Einrücken bzw. Ausrücken einer mit ortsfesten

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und axial verschiebbaren Klauen versehenen Klauenkupplung
axial verschiebbar ist, dass die in Richtung auf die ortsfeste Verzahnung wirkende Kraft durch Verdrehen einer ortsfesten und auf einen mit dem Werkzeugträger verbundenen Gewindestift aufgeschraubten Mutter ausübbar bzw. aufhebbar ist und dass die
axial verschiebbaren Klauen an der Mutter angebracht sind.

Dies hat den Vorteil, dass die Verspannung durch die Verwendung eines Gewindes selbsthemmend ist und durch die leicht erzielbare

ver
hohe übersetzung grosse Kräfte aufzubringen/mag sowie äusserst fein einzustellen ist.

Die Klauenkupplung an sich ist bereits aus der erstgenannten
Vorrichtung bekannt. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung
sind jedoch die axial verschiebbaren Klauen an der Stirnseite
der Mutter angebracht. Nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung sind die Stirnflächen der Klauen plan und liegen in
Ebenen senkrecht zur Achse des G_ewindestiftes. Dies hat den
Vorteil, dass die Klauenkupplung erheblich einfacher zu fertigen ist. Das Ausrücken der Klauenkupplung lässt sich dadurch erleichtern, dass mindestens eine der Klauen an mindestens einer Seite eine Schräge aufweist, auf der eine mit ihr zusammenwirkende Klaue zu gleiten vermag. Es ist günstig, wenn der Werkzeugträger durch einen Kraftspeicher in Richtung auf die ortsfeste Klauen vorgespannt ist.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Mutter
durch eine weitere Antriebsvorrichtung verdrehbar und vorzugsweise als Zahnrad ausgebildet sowie durch eine Zahnstange verdrehbar .

Ein besonders günstiger Aufbau der Vorrichtung lässt sich nach

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einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, dass der Gewindestift als Gewindebuchse ausgebildet ist, die auf einem Schaft des Werkzeugträgers, mit welchem dieser schwere.-bar und axial verschiebbar gelagert ist, drehbar, aber axial unverschjebbar angeordnet ist und die in einem ortsfesten Teil unverdrehbar, aber axial verschiebbar gehalten ist.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebsvorrichtung über eine einen zusammen mit dem Werkzeugträger axial verschiebbaren Teil aufweisende Kupplung mit den Werkzeugträger verbunden, die in der Riegelstellung ein Spiel aufweist. Hierdurch braucht die Antriebsvorrichtung für das Verschwenken des Werkzeugträgers beim Spannen nicht freigegeben zu verder., weil diese Kupplung ein Hineinziehen der Verzahnung des Werkzeugträgers in die ortsfeste Verzahnung während des Spaxanens ermöglicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Antriebsvorrichtung, die, wie die an dritter Stelle genannte Verrichtung, einen Hydromotor mit Drosselschieber aufweist, scwie eine besonders vorteilhafte hydraulische und elektrische Steuerung der Vorrichtung nach der Erfindung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l eine Gesamtansicht einer Drehmaschine mit einer Vorrichtung zur Werkzeugauswahl nach der Erfindung,

Fig.2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung,

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Fig.3 ein elektrisches Schaltbild der elektrischen Steuerung

und
Fig.4 einen Hydraulikplan.der hydraulischen Steuerung der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig.5 eine Tabelle für " binär.-codierte Schaltbefehle,

Fig.6 eine Ansicht des Drehschiebers nach Fig.2 in einer Stellung kurz vor Erreichen der einzustellenden Arbeiti stellung des Werkzeugträgers nach Fig.l,

Fig.7 eine Abwicklung der Klauenkupplung nach Fig.2,

Fig.8 eine Abwicklung der Schalttrommel nach Fig.2 und

Fig. 9

und Io zwei Ansichten von Kurvenscheiben der Schalttrommel,

In Fig.l ist eine Drehmaschine dargestellt, welche eine Vorrichtung zur Werkzeugauswahl nach der Erfindung mit einem schwenkbaren Werkzeugträger 1 aufweist. Die Drehmaschine besteht im wesentlichen aus einem Untergestell 2, auf welchem ein Bettschlitten 3 geführt ist, der einen Längsschlitten 4 trägt. Der schwenkbare Werkzeugträger 1 isc auf dem Längsschlitten 4 gelagert. Auf dem Untergestell 2 ist ferner ein Spindelkasten 5 befestigt, der eine Arbeitsspindel 6 aufnimmt. Am Ende der Arbeitsspindel 6 ist eine hydraulische Spanneinrichtung 7 angebaut, welche die zu bearbeitenden Werkstücke kraftschlüssig mit der Arbeitsspindel 6 verbindet.

Mit Hilfe der Vorrichtung zur Werkzeugauswahl nach der Erfindung sollen die Werkzeuge des Werkzeugträgers 1 auf dem kürzesten

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Wege und ohne unnötigen Zeitverlust in die zur Bearbeitung der Werkstücke auf der Arbeitsspindel 6 erforderliche Arbeitsstellung, ii>. der sich in Fig.l z.B. ein Werkzeug 8 befindet, geschwenkt werden.

Wie aus Fig.2 ersichtlich, weist der Werkzeugträger 1 einen Schaft 2o auf, mit dem er schwenkbar und axial verschiebbar auf dem Längsschlitten 4 gelagert ist. Auf dem Schaft 2o ist eine Kupplungsbüchse 4o befestigt, die über eine Klauenkupplung 38 mit einem Schneckenrad 44 zusammenwirkt, das zum Verschwenken des Werkzeugträgers 1 von einer Schneckenwelle 26 angetrieben werden kann. Am Ende des Schaftes 2o befindet sich in einem durch einen Stift 47 verdrehungssicher geführten Gehäuse. 46 ein Drehschieber 19, der in noch zu beschreibender Weise zur Steuerung des Antriebes der Schneckenwelle 26 dient.

Lter Werkzeugträger 1 kann durch eine Axialverzahnung 41 in seinen Arbeitsstellungen genau fixiert werden. Zum Ein- und Ausrücken der Axialverzahnung 41 dient ein Zahnrad 3o, das sich mit Klauen 32 gegen ortsfeste Klauen 33 einer Klauenkupplung abstützt. Das Zahnrad 3o kann mit Hilfe einer als Zahnstange ausgebildeten Kolbenstange 17, die in eine Verzahnung 31 des Zahnrades 3o eingreift, soweit verdreht werden, bis die Klauen 32 unter der Wirkung von Tellerfedern 35 in Lücken 37 zwischen den ortsfesten Klauen 33 einfallen.

Das Zahnrad 3o ist mit einem Gewinde 34 auf einer drehbar, aber axial unverschiebbar auf dem Schaft 2o angeordneten Gewindebuchse 48 aufgeschraubt, welche ihrerseits durch Führungsteile 49 in einem ortsfesten Abstützring 5o axial verschiebbar gelagert ist. Beim Einfallen der Klauen 32 in die Klauen 33 wird somit der Schaft 2o und damit auch der Werkzeugträger 1

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in Fig.2 nach links bewegt, so dass die Axialverzahnung 41 ausser Eingriff kommt und der Werkzeugträger 1 durch die Schneckenwelle 26 verschwenkt werden kann.

Nach dem Verschwenken des Werkzeugträgers 1 kann die Axialverzahnung 41 dadurch wieder in Eingriff gebracht werden, dass das Zahnrad 3o wieder soweit in entgegengesetzter Richtung verdreht wird, bis die Klauen 32 aus den Klauen 33 herausgleiten. Die Klauen 32 und 33 haben hierfür, wie aus Fig.7 hervorgeht, jeweils an einer Seite Schrägen 36, auf denen die Klauen gegen die Wirkung der Tellerfedern 35 ausser Eingriff zu gleiten vermögen.

Die Vorrichtung zur Werkzeugauswahl nach der Erfindung ermöglicht es nun,in überaus einfacher Weise den Werkzeugträger mit grosser Kraft und selbsthemmend in der Axialverzahnung 41 zu verspannen. Hierzu dient in erster Linie das Gewinde 34, mit dessen Hilfe die Gewindebuchse 48 und mit dieser der Werkzeugträger 1 bereits einen Feinhub ausführt, bevor die Klauen 32 in die Klauen 33 einfallen, d.h. solange noch die Klauen und 33 mit ihren geraden Stirnflächen aufeinander gleiten bzw. mit dessen Hilfe die Gewindebuchse 48 noch einen Feinhub in entgegengesetzter, der Spannrichtung entsprechender Richtung ausführt, wenn die Klauen 32 bereits ausser Eingriff mit den Klauen 33 gelangt sind. Eine genaue Zentrierung des Werkzeugträgers 1 in der Axialverzahnung 41 beim Spannen wird dadurch ermöglicht, dass die Klauenkupplung 38 für den Schwenkantrieb des Werkzeugträgers 1 bei ausgerückten Klauen 32 ein geringes Spiel aufweist.

Zur selbsttätigen Steuerung der Werkzeugauswahl dient eine Schalttrommel 39, die mit dem Schneckenrad 44 verbunden ist

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und eine Anzahl von Kurvenscheiben aufweist, die mit einer Anzahl von in einem Reihengrenztaster 51 angeordneten Endschaltern 45 zusammenwirken. Die Kurvenscheiben können dabei gemäss der Abwicklung nach Fig.8 ausgebildet und Schaltern S 1 bis S9 zugeordnet sein, welche den Endschalter 45 entsprechen. Diese Anordnung ergibt einen sehr einfachen Aufbau des für die Drehrichtungsauswahl erforderlichen Entschlüsslers, sie kann aber auch durch einen bekannten anderen Stellungscodierer ersetzt werden, wenn es beispielsweise erwünscht ist, mit einer " geringeren Anzahl von Kurvenscheiben auszukommen.

Die beiden Endlagen des Werkzeugträgers 1 in axialer Richtung v/erden durch einen Stössel 42 erfühlt, der einen Endschalter 43 betätigt, welcher dem Schalter SIo in dem Schaltbild nach Fig.3 entspricht.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Vorrichtung zur Werkzeugauswahl nach der Erfindung anhand des Schaltbildes der elektrischen Steuerung gemäss Fig.3 sowie des Hydraulikplanes der hydraulischen Steuerung gemäss Fig.4 näher erläutert. Der Wählschalter für die einzustellende Arbeitsstellung des Werk- | zeugträgers 1 wird durch Kontakte I bis IV ( Fig.3) gebildet, welche für gewöhnlich durch die numerische Steuerung der Werkzeugmaschine aufgerufen werden. Die Kontakte sind mit den Werten 1,2,4 und 8 gewichtet, was der verschlüsselten Datenausgabe bei numerischen Steuerungen entspricht. Bei Betätigung der Kontakte I bis IV werden Relais A,B,C und D in der Kombination erregt, die der angewählten Arbeitsstellung entspricht. Die Tabelle gemäss Fig.5 zeigt die den dezimalen Stationsnummern der Arbeitsstellungen zugeordneten Relaiskombinationen. Daraus ist auch ersichtlich, dass bei jeder Arbeitsstellung mindestens ein Relais erregt ist.

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Steht nun ein Schaltbefehl an, so wird über Kontakte a,b,c und d der Relais A,B,C und D ein Stromkreis derart geschlossen, dass je nach Stellung der den Endschaltern 45 entsprechenden Schalter S5 bis S8 einer von zwei Magneten Ml und M2 an Spannung, liegt. Dieser Stromkreis kann nur dann geschlossen werden, wenn ausser den erwähnten Kontakten auch ein Ruhekontakt e eines Relais E geschlossen ist. Dies ist immer dann der FaI, wenn die Schalter Sl bis S4 so stehen, dass sie nicht der angewählten Arbeitsstellung entsprechen. Die Soll-Kombinationen der Schalter Sl bis S4 sind ebenfalls der Tabelle gemäss Fig.5 zu entnehmen.

Die Magnete Ml und M2 sind Erregerspulen eines als Impulsventil ausgebildeten ümsteuerventiles 9 ( Fig.4) , welches entsprechend seiner Stellung die Drehrichtung eines auf die Schneckenwelle 26 (Fig.2) arbeitenden Hydromotors Io bestirant. Gleichzeitig mit den Magneten Ml und M2 wird auch ein Magnet M4 (Fig.3) erregt, welcher die Stellung eines Ümsteuerventiles 11 so verändert, dass eine Kolbenfläche 12 eines Hydraulikzylinders 13 mit Drucköl beaufschlagt wird. Die Druckölversorgung erfolgt dabei durch eine elektromotorisch ange tirebene Hydropumpe 14. Gleichzeitig mit dem Hydraulikzylinder 13 wird auch der Hydromotor Io über das Ventil 9 mit Drucköl versorgt. Der Hydromotor Io kann sich jedoch noch nicht drehen, weil seine Rückölleitung 15 durch ein Rückschlagventil IG blockiert ist. Das Rücköl des Hydromotors Io kann auch nicht über den Drehschieber 19 abfHessen, weil dieser in einer durch die Stellung des Werkzeugträgers 1 mechanisch bedingten Ruhelage steht. In dieser Ruhelage des Drehschiebers 19 sind seine Steuerbohrungen 21 und 22 (Fig.2) nicht mit einer Drosselbohrung 23 verbunden, so dass über eine an diese Drosselbohrung 23 angeschlossene Rückölleitung 24 kein öl abfliessen

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kann. Demnach bewegt sich nur die Kolbenstange 17 nach links, bis sie in ihrer Endlage den Schalter SIo betätigt, welcher dem Endschalter 43 (Fig.2) entspricht.

Durch das Schliessen des Schalters SIo wird auch ein Magnet M3 (Fig.3) an Spannung gelegt, der ein Uinsteuerventil 18 (Fig.4) umschaltet. Dadurch wird die Rückölleitung 15 freigegeben und eine Leitung 25 mit dem Rückschlagventil 16 verbunden. Nun dreht sich der Hydromotor Io und gleichzeitig mit ihm der Drehschieber 19. Da die Leitung 25 mit dem Rückschlagventil 16 verbunden ist, welches auf der Sperrseite an Drucköl liegt, kann trotz des sich bewegenden Drehschiebers 19 und der damit vorhandenen Überschneidung der Steuerbohrungen 21 und 22 mit der Drosselbohrung 23 kein Rücköl über die Leitung 24 abfHessen, wodurch das gesamte Rücköl des Hydromotors Io über die Leitung abfliessen muss.

Hierdurch wird verhindert, dass die am Drehschieber 19 auftretenden periodischen Überschneidungen der Steuerbohrungen und 22 Kurzschlussverbindungen von Zuleitungen 27 und 28 des Hydromotors Io mit der Rückölleitung 24 hervorrufen. Weiterhin ist sichergestellt, dass das gesamte dem Hydromotor Io zugeführte öl nur über diesen als Verbraucher in die Rückölleitungen gelangen kann. Diese Massnahme verhindert ein ruckweises Sahalten des Werkzeugträgers, wenn eine Schaltung z.B. über mehrere Arbeitsstellungen hinv/eg erfolgen soll, weil bei jeder Arbeitsstellung eine Überschneidung der Steuerbohrungen mit der Drosselbohrung vorliegt und die gleichmässige Ölversorgung des Hydromotors stören würde.

Kurz vor dem Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung werden die Schalter Sl bis S4 (Fig.3)derart betätigt, dass sie

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der Soll-Kombination des Schaltbefehles entsprechen. Dadurch wird das Relais E erregt, so dass dieses mit seinem Kontakt e den zuvor geschlossenen Stromkreis öffnet und damit die Magnete Ml bzw. M2 und M3 abschaltet. Die Abschaltung eines der Magnete Ml oder M2 bewirkt keine Änderung im Hydraulikkreislauf, da das Umsteuerventil 9 ein Impulsventil ist und seine vorherige Schaltstellung beibehält. Der Hydromotor Io hat somit nach wie vor die vorher festgelegte Drehrichtung. Dagegen wird durch das Abschalten des Magneten M3 das Umsteuerventil 18 wieder in seine Ausgangsstellung gebracht und damit die Rückölleitung 15 wieder blockiert. Damit muss das Rücköl des Hydromotors Io nun über den Drehschieber 19 abfliessen.

Dafür sind zwei Voraussetzungen gegeben. Einmal hat der Drehschieber 19 kurz vor Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung .eine Überschneidung der Steuerbohrungen, wie dies in Fig.6 dargestellt ist, und zum anderen sind die Rückölleitungen 24 und 25 durch das Abfallen des Umsteuerventiles 18 mit einer freien Rückölleitung 29 verbunden..Durch -. das Weiterdrehen des.Hydromotors Io und damit auch des Drehschiebers 19,z.B. in der in Fig.6 angedeuteten Drehrichtung, wird die Überschneidung der Steuerbohrung 21 mit der Drosselbohrung 23 entsprechend der Drehung stetig verringert und darait auch die Geschwindigkeit des Hydromotors stetig vermindert. Die Drehung des Hydromotors Io dauert solange, bis keine Überschneidung mehr vorhanden ist und der Drehschieber seine in Fig.4 gezeigte Ruhelage einnimmt. Erst in dieser Ruhelage, welche bei jeder Arbeitsstellung erreicht wird, öffnet der Schalter S9, wodurch der Magnet M4 abfällt und das Umsteuerventil 11 seine Ausgangsstellung einnimmt. Hierdurch wird nun die Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders 13 mit Drucköl beaufschlagt, so dass sich die Kolbenstange 17 in ihre geir.äss

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Fig.4 rechte Endlage bewegt und dabei den Schalter SIo wieder freigibt.

Dem beschriebenen Schaltvorgang entspricht der nachfolgend erläuterte Bewegungsablauf der Vorrichtung nach Fig.2. Die B-ev/egung der Kolbenstange 17 gemäss Fig.4 nach links bewirkt eine Linksdrehung des Zahnrades 3o, die durch die Pfeilrichtung in Fig.7 angedeutet ist. Die Klaue 32 bewegt sich entlang der Klaue 33, ohne dass das Zahnrad zunächst seine axiale Stellung verändert. Dagegen wird der Schaft 2o durch das Gewinde 34 in Verbindung mit den vorgespannten Tellerfedern 35 entsprechend der Gewindesteigung in Richtung A bewegt. Sobald die Klaue 32 entlang der Schräge 36 gleitet und nach dem Erreichen der linken Endstellung der Kolbenstange in eine Lücke 37 hineinragt, ist die Klauenkupplung 38 in Eingriff gekommen, da die Schalttrommel 39 und der Schaft 2o über die Kupplumgsbüchse 4o durch die Tellerfedern 35 gegeneinander vesspannt werden. Durch die Bewegung der Klaue 32 entlang der Schräge 36 wird eine der grösseren Steigung der Schräge 36 entsprechende schnelle Axialbewegung der Gewindebewegung überlagert, da nun auch das Zahnrad 3o eine Axialbewegung ausführt. Die Gewindebuchse 48, an der sich der Schaft abstützt, führt mit diesem die gesamte Axialbewegung aus, da sie durch die Führungskeile 49, die zweckmässigerweise am Umfange gleichmässig verteilt sind, gegenüber dem Abstützring lediglich gegen Verdrehung gesichert ist. In der nun erreichten Stellung ist die Axialverzahnung 41 ausser Eingriff und der Stössel 42 hat den Endschalter 43 freigegeben.

Nun startet der Hydromotor. Io in der vorbeschriebenen Weise und dreht mit der Sehneckenwelle 26 das Schneckenrad 44 und über die Klauenkupplung 38 den Schaft 2o. Durch die Kurven-

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scheiben auf der Schalttrommel 39 V7erden die Endschalter 45 welche den Schaltern Sl bis S9 entsprechen, so betätigt/ dass die Drehrichtung des Hydromotors Io optimal bestimmt und das Erreichen der angewählten Arbeitsstellung angezeigt wird. Das Einfahren in diese Arbeitsstellung wird in der oben beschriebenen Weise von dem Drehschieber 19 gesteuert.

Nachdem die einzustellende Arbeitsstellung erreicht ist, wird der Spannvorgang des Werkzeugträgers 1 durch den Schalter S9 in Richtung B ausgelöst. Dabei wird die Kolbenstange 17 in umgekehrter Richtung bewegt, und die Klaue 32 gleitet nun in umgekehrter Richtung entlang der Schräge 36. Anschliessend gleiten die Planflächen der Klauen 32 und 33 aufeinander, so dass nun nur das Gewinde 34 mit seiner kleineren Steigung den Werkzeugträger 1 selbsthemmend und mit grosser Kraft wieder in die Axialverzahnung 41 hineinzieht. Die Kupplung 38 wird wieder gelöst und vermeidet durch ihre schrägen Flanken eine statische Überbestimmung gegenüber der Axialverzahnung 41.

Die elektrische Schaltung der Vorrichtung zur Werkzeugauswahl nach der Erfindung arbeitet mit einer Riehtungslogik, d.h. die aufgerufenen Werkzeuge werden auf dem kürzesten Wege in Arbeitsstellung gebracht. Die Richtungserkennung beruht dabei darauf, dass zwei gegenüberliegende Arbeitsstellungen mit einem Endschalter eindeutig signalisiert werden können, wenn der Endschalterstössel für eine Arbeitsstellung eine Ruhelage einnimmt und für die andere gedrückt ist. Dies wird hier durch eine 18o° lange Kurvenscheibenbahn erreicht. Die Ruhelage des Endschalters wird der einen Arbeitsstellung als Linksdrehung und der gegenüberliegenden Arbeitsstellung als Rechtsdrehung zugeordnet. Hierdurch können die Arbeitsstellungen auf dem kürzesten Wege erreicht werden, ohne dass dabei eine Veränderung der

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Stössellage erfolgt. Umgekehrt muss die gedrückte Lage des Endschalters der ersten Arbeitsstellung als Rechtsdrehung und der zweiten gegenüberliegenden Arbeitsstellung als Linksdrehung zugeordnet werden. Dies ist in den Fig.9 und Io beispielsweise für die Arbeitsstellungen eins und fünf dargestellt. Da die Schalter S5 bis S8 an einer Stelle in dem Reihengrenztaster 51 angeordnet sind, erfordert dies bei acht Arbeitsstellungen vier Kurvenscheiben zur Bestimmung der Drehrichtung. Entsprechend dem Schaltwinkel am Werkzeugträger d für eine Arbeitsstellung sind die Kurvenscheiben um jeweils 45° gegeneinander versetzt. Umgekehrt können jedoch auch die Endschalter um 45 gegeneinander versetzt sein, wobei dann nur eine Kurvenscheibe erforderlich wäre.

Sobald einer der als Richtungsschalter wirkenden Schalter S5 bis S8 angewählt ist, darf er durch die nachfolgende Drehung des Werkzeugträgers nicht mehr betätigt werden. Diese Voraussetzung ist in dem in den Fig. 9 und Io gezeigten Beispiel gegeben. Beim Juifruf der Arbeitsstellung 1 erfolgt eine Linksdrehung, beim Aufruf der Arbeitsstellung 5 eine Rechtsdrehung, um diese Arbeitsstellungen zu erreichen ( Fig.9). Bei Fig.Io sind die Drehrichtungen vertauscht, da hier der ™ Endschalter durch die Kurvenscheibein seiner anderen Schaltstellung steht. Erst kurz vor Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung, z.B. der Arbeitsstellung fünf in Fig.9 oder der Arbeitsstellung eins in Fig.Io, wird der Endschalterstössel in der der Ausgangslage entgegengesetzten Richtung betätigt, hat aber hierbei keinen Einfluss auf das die Richtung bestixamende Umsteuerventil 9, da die vorher an den der Lageerkennung dienenden Schaltern Sl,S4 ( Fig.8) erreichte Soll-Kombination durch den Relaiskontakt e die Stromzuführung öffnet. Die Betätigung des Schalterstössels kurz vor Erreichen der einzu-

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stellenden Arbeitsstellung durch die der Richtungserkennung dienenden Kurvenscheiben wird nur bei einer von zwei gegenüberliegenden Arbeitsstellungen vorgenommen, da die Kurvenscheiben 18o° lang und zur eindeutigen Betätigung des Endschalters in der Soll-Stellung etwas versetzt sind. Daher wird durch die einmalige Festlegung der Kurvenscheiben für die Richtungsfeststellung die Links- bzw. Rechtsdrehung des Werkzeugträgers definiert.

Aufgrund der gemäss Fig.5 binär verschlüsselten Arbeitsstellungen ergibt sich, dass durch die Relais A und B vier nebeneinander liegende Arbeitsstellungen aufgerufen werden. Da sich die Kombinationen der Relais A und B für die restlichen vier Arbeitsstellungen,welche den erstgenannten jeweils gegenüberliegen, genau wiederholen, würde sich für jeweils zwei gegenüberliegende Arbeitsstellungen die gleiche Drehrichtung ergeben. Deshalb wird entsprechend der Binärcodierung das Relais C verwendet, um den restlichen vier ArbeitsStellungen eine den ersten vier Arbeitsstellungen entgegengesetzte Drehrichtung zuzuordnen.

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Claims

A 38 643 h t - 137 l.März 1971 Patentansprüche :

1. ) Vorrichtung zur Werkzeugauswahl an einer Werkzeugmaschine,

insbesondere an einer Revolverkopf-Drehmaschine, mit einem in einer Anzahl von Arbeitsstellungen schwenkbaren Werkzeugträger, der eine mit einer ortsfesten Verzahnung in axialer Richtung zusammenwirkende Verzahnung aufweist, der zwischen einer Riegelstellung, in welcher die beiden Verzahnungen ineinandergreifen, und einer Freistellung, in welcher die Verzahnungen ausser Eingriff sind, axial verschiebbar ist, auf den in der Riegelstellung eine in Richtung auf die ortsfeste Vlerzahnung wirkende Kraft ausübbär ist und der in der Freistellung durch eine Antriebsvorrichtung schwenkbar ist, deren Drehzahl kurz vor Erreichen einer einzustellenden Arbeitsstellung drosselbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (1) durch Einrücken bzw. Ausrücken einer mit ortsfesten (33) und axial verschiebbaren Klauen (32) versehenen Klauenkupplung (32,33) axial verschiebbar ist, dass die in Richtung auf die ortsfeste Verzahnung wirkende Kraft durch Verdrehen einer ortsfesten und auf einen mit dem Werkzeugträger (1) verbundenen Gewindestift (48) aufgeschraubten Mutter (3o) ausübbar bzw. aufhebbar ist und dass die axial verschiebbaren Klauen (32) an der Mutter (3o) angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verschiebbaren Klauen (32) an der Stirnseite der Mutter (3o) angebracht sind.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen der Klauen (32,33) plan sind und

in Ebenen senkrecht zur Achse des Gewindestiftes (48) . liegen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Klauen (32,33) an mindestens einer Seite eine Schräge (36) aufweist, auf der eine mit ihr zusammenwirkende Klaue zu gleiten vermag.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (1) durch einen Kraftspeicher (35) in Richtung auf die ortsfesten Klauen (33) vorgespannt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (3o) durch eine weitere Antriebsvorrichtung (13,17) verdrehbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter als Zahnrad (3o) ausgebildet und durch eine Zahnstange (17) verdrehbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindestift als Gewindebuchse (48) ausgebildet ist, die auf einem Schaft (2o) des Werkzeugträgers (1), mit welchem dieser schwenkbar und axial verschiebbar gelagert ist, drehbar, aber axial unverschiebbar angeordnet ist und die in einem ortsfesten Teil (5o) unverdrehbar, aber axial verschiebbar gehalten ist.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (lo,26,44) über eine einen zusammen mit dem Werkzeugträger (1) axial verschiebbaren Teil (4o) aufweisende Kupplung (38) mit dem Werkzeugträger (1) verbunden ist, die in der Riegelstellung ein Spiel aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (lo,26,44) einen Hydromotor (lo) aufweist, dass mit dem Werkzeugträger (1) ein in einer Ölleitung (24.,27,28) angeordneterDrehschieber (19) verdrehbar ist, der den Querschnitt der " ö!-leitung (24,27,28) von einem Maximalwert jeweils kurz vor Erreichen einer Arbeitsstellung des

bis

Werkzeugträgers (l)/zu einem Minimalwert jeweils bei Erreichen einer Arbeitsstellung verringert, und dass kurz vor Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung des Werkzeugträgers (1) der Hydromotor (lo) über diese Ölleitung (24,27,28) gedrosselt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (19) zwei Gruppen von Steuerbohrungen (21,22) aufweist, die jeweils beiderseits von den Arbeitsstellungen des Werkzeugträgers (1) zugeordneten Bereichen des Drehschiebers (19) angeordnet sind, kurz vor Erreichen einer Arbeitsstellung mit einer an eine Rückleitung (24) angeschlossenen Drosselbohrung (23) fluchten und jeweils untereinander und mit einer von zwei zu dem Hydromotor (lo) führenden Leitungen (27,28) verbunden sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch

. gekennzeichnet, dass die Zahnstange mit der Kolbenstange (I' eines Hydraulikzylinders (13) verbunden ist, der vor Be-

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tätigung der Antriebsvorrichtung (lo) in eine Endlage und nach Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung des Werkzeugträgers (1) in die andere Endlage bewegbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Werkzeugträger (1) ein Stellungccodierer (39) verbunden ist, dessen Ausgänge zusammen mit demjenigen eines Wählschalters (A,B,C,D) für die einzustellende Arbeitsstellung an einen Entschlüssler ( Fig.3) angeschlossen sind, der kurz vor Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung ein erstes Ausgangssignal liefert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13_f dadurch gekennzeichnet, dass der Entschlüssler bei Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung ein zweites Ausgangssignal liefert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Entschlüssler für jede Stellung des Werkzeugträgers e.in drittes Ausgangssignal liefert, das die zum Erreichen der einzustellenden Arbeitsstellung auf dein kürzesten Wege erforderliche Drehrichtung der Antriebsvorrichtung (lo) angibt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass- in der Druckölzuführung zu dem Hydromotor (lo) ein einerseits bei Erreichen der einen Endlage des Hydraulikzylinders (13) und andererseits durch das erste Ausgangssignal steuerbares erstes Umsteuerventil (18) angeordnet ist, mit welchem der Hydromotor (lo) entweder unmittelbar oder über den Drehschieber (19) an eine

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Hydropumpe (14) anschliessbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet/ dass vor dem ersten Umsteuerventil (18) und vorzugsweise vor dem Drehschieber (19) je ein Rückschlagventil (16,16*) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druokölzuführung zu dem Hydraulikzylinder (13) ein durch das zweite Ausgangssignal Steuer- i bares zweites Umsteuerventil (11) angeordnet ist, mit welchem die Beaufschlagung des Kolbens (12) des Hydraulikzylinders (13) umsteuerbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Io bis 12 und Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckölzuführung zu dem Hydromotor (lo) ein durch das dritte Ausgangssignal steuerbares drittes Umsteuerventil (9) angeordnet ist, mit welchem die Beaufschlagung des Hydromotors (lo) umsteuerbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, g dass das dritte Umsteuerventil ein Impulsventil (9)

ist.

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