DE2401083B1 - Steuereinrichtung zum Steuern eines entsprechend einem Programm in ausgewählte Winkelstellungen schwenkbaren und feststellbaren Werkzeugträgers einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Steuern eines entsprechend einem Programm einer numerischen Steuerung nacheinander in ausgewählte Winkelstellungen schwenkbaren und feststellbaren Werkzeugträgers einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer programmgesteuerten Revolverkopfdrehmaschine, mit einem eine dem kürzesten Weg für die zu erreichende Sollstellung des Werkzeugträgers entsprechende Drehrichtung ermittelnden Entschlüßler, dessen Ausgänge an einem durch die numerische Steuerung ansteuerbaren Wählschalter für die einzustellende SoIlstellung des Werkzeugträgers angeschlossen sind und durch welchen eine Steuervorrichtung ansteuerbar ist, die mindestens ein aus einer Einschaltstellung in eine Abschaltstellung steuerbares Steuerglied aufweist, mit dessen Hilfe der Antrieb des Werkzeugträgers vor Erreichen seiner Sollstellung nach Umschalten von Eilganggeschwindigkeit auf einen Schleichgang verlangsambar und bei Erreichen derselben stillsetzbar ist.
Eine Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen

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Art gehört bereits zum Stande der Technik (DT-OS 2 110 147). Bei dieser Einrichtung ist dem die kürzeste Winkelstrecke für die Neueinstellung des Werkzeugträgers bestimmenden Entschlüßler zusätzlich noch ein durch den Werkzeugträger steuerbarer Stellungscodierer zugeordnet, der zum Erkennen derjenigen Trägerstellung dient, ab welcher die Steuervorrichtung durch den Entschlüßler angesteuert und zum Verlangsamen der Trägerumschaltbewegung bzw. des Werkzeugträgerantriebes in Gang gesetzt wird.

Sowohl der Entschlüßler als auch der Stellungscodierer sind dabei durch eine Vielzahl, beispielsweise jeweils vier nebeneinander angeordnete Endschalter in Kombination mit einer entsprechenden Anzahl von zusammen mit dem Werkzeugträger umlaufenden Kurvenbahnen gebildet, wobei sich die letzteren am Umfange einer gemeinsamen Schalttrommel befinden (vgl. DT-OS2 110147).

Die Baulänge der hierbei durch den Entschlüßler und den Stellungscodierer gebildeten Baueinheit ist verhältnismäßig groß, was bei der baulichen Gestaltung des Werkzeugträgergehäuses für deren Unterbringung besonders berücksichtigt werden muß. Außerdem verteuern die Komponenten des Stellungscodierers solche Steuereinrichtungen beträchtlich, ganz abgesehen vom konstruktiven Aufwand ihrer die winkelgenaue Positionierung des Werkzeugträgers bewerkstelligenden, als Drehschieber ausgebildeten Steuervorrichtung.

Dieser Drehschieber weist einen auf der Werkzeugträgerachse drehfest angeordneten Steuerring auf, der je Werkzeugstation des Werkzeugträgers von zwei achsparallel geführten Bohrungen durchdrungen ist, von denen jede, je nach Drehrichtung, an einer anderen Rückölleitung angeschlossen ist. Im Hinblick auf die erforderliche, sehr hohe Teilungsgenauigkeit sitzen dabei diese Bohrungen auf einem im Durchmesser verhältnismäßig kleinen Teilkreis, so daß sich Teilungsfehler bei der Plazierung der Steuerbohrungen stark als Positionsfehler des Werkzeugträgers auswirken können.

Die Steuerbohrungen stehen bei der Umschaltung des Werkzeugträgers von Eilgang auf Schleichgang einer stationären, mit einer drucklosen Rückölleitung in Verbindung stehenden Drosselbohrung gegenüber, wobei für die gewünschte, stetig zunehmende Verzögerung des Werkzeugträgers während seines Schleichganges das dessen Restbewegung bewirkende Drucköl durch die sich im Querschnitt kontinuierlich verkleinernde Drosselbohrung hindurchströmt, bis diese schließlich völlig geschlossen und damit die genaue Sollstellung des Werkzeugträgers erreicht ist. Eine derart konzipierte Steuervorrichtung ist konstruktiv aufwendig und entsprechend groß, weshalb sie sich beispielsweise nicht innerhalb des Gehäuses eines Revolverkopfes unterbringen läßt; vielmehr muß sie auf das zu diesem Zweck aus dem Revolverkopfgehäuse herausgeführte Endstück der Werkzeugträgerwelle aufgesetzt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zu schaffen, die gegenüber der bekannten Ausführungsform konstruktiv wesentlich vereinfacht und derart ausgelegt ist, daß sie sich auch in verhältnismäßig kleinen Gehäusen von Werkzeugträgern, insbesondere in Revolverköpfen, vorteilhaft unterbringen läßt.

Diese- Aufgabe wird bei der eingangs genannten Steuereinrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung seitlich einer mit dem Werkzeugträger umlaufenden Welle angeordnet ist, durch die eine Kurvenscheibe antreibbar ist, mit deren Hilfe das den sich ständig verlangsamenden Schleichgang bewirkende Steuerglied nach Umschalten von Eilganggeschwindigkeit auf Schleichgang in seine Aoschaltstellung steuerbar ist, und daß das Steuerglied in seiner Einschaltstellung zum Antreiben des Werkzeugträgers mit Eilganggeschwindigkeit mit der Steuerkurve im wesentlichen berührungslos ist und kurz vor Erreichen der Sollstellung des Werkzeugträgers durch den Entschlüßler umsteuerbar und an die Steuerkurve anlegbar ist.

Hierbei muß die Kurvenscheibe nicht unbedingt scheibenförmig ausgebildet sein, sondern es können auch anders gestaltete, eine Steuerkurve tragende Kurvenglieder verwendet werden.

Bei dieser Konstruktion konnte damit auf einen speziellen Stellungscodierer verzichtet und zum anderen die Steuervorrichtung so ausgelegt werden, daß der eigentliche Regelmechanismus zum Drosseln der Schleichgangbewegung des Werkzeugträgers an geeigneter Stelle im Trägergehäuse montiert werden kann. Auf der Werkzeugträgerwelle sind somit notwendigerweise lediglich noch die Kurvenscheiben des Entschlüßlers anzuordnen, deren Unterbringung keine Platzprobleme schafft.

Das Ansteuern der Steuervorrichtung durch den Entschlüßler kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. mittels einer zusätzlichen Kurvenbahn. In besonders einfacher Weise läßt sich dies jedoch dadurch bewerkstelligen, daß durch die Kurvenscheiben des Entschlüßlers im Zusammenwirken mit den denselben zugeordneten Schaltern ein Richtungssignal für die Wahl einer entsprechenden Drehrichtung des Werkzeugträgers sowie durch den erfolgenden Spannungssprung bei der Unterbrechung des Richtungssignals ein Steuersignal zum Umschalten des Werkzeugträgers von Eilganggeschwindigkeit auf Schleichganggeschwindigkeit erzeugbar ist.

Die das Steuerglied der Steuervorrichtung betätigende Vorrichtung ist vorteilhaft durch eine Kurvenscheibe gebildet, deren Winkelgeschwindigkeit in ein bestimmtes Verhältnis zur Winkelgeschwindigkeit des Werkzeugträgers zu setzen ist. Dabei ermöglicht es die Erfindung ohne weiteres, die Kurvenscheibe, wenn deren Kurvenbahn mit einer entsprechenden Anzahl von Schaltstellen ausgestattet wird, direkt auf der Werkzeugträgerwelle anzuordnen. Um jedoch die Länge der letzteren auf ein Minimum bringen zu können, ist es vorteilhaft, die Kurvenscheibe auf einer weiteren, mit dem Werkzeugträger umlaufenden Welle anzuordnen. Als besonders günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn hierbei die die Kurvenscheibe tragende Welle mit einer Drehzahl umläuft, die ein ganzzahliges Vielfaches der Drehzahl des Werkzeugträgers ist und vorzugsweise für jeden zur Umschaltung des Werkzeugträgers von einer Werkzeugstation zur nächstfolgenden Werkzeugstation erforderlichen Drehwinkel diese Welle um 360° drehbar ist.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerglied der Steuervorrichtung mittels einer Betätigungsvorrichtung in seine Einschaltstellung steuerbar bzw. an die Steuerscheibe anlegbar, wobei diese Betätigungsvorrichtung vorzugsweise durch einen Magnet gebildet und durch den Entschlüßler ansteuerbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dient hierbei zum Antrieb des Werkzeugträgers in bekannter Weise ein Hydromotor, und die denselben steuernde

Steuervorrichtung weist ein Schieberventil auf, dessen Ventilschieber das Steuerglied bildet.

Der Entschlüßler als solcher kann verschiedenartig gestaltet sein. Sofern derselbe durch stationäre Schalter und durch durch den Werkzeugträger antreibbare Kurvenscheiben gebildet ist, so ergibt sich eine günstige Konstruktion, wenn die Antriebswelle des Werkzeugträgers achsparallel zur Werkzeugträgerwelle angeordnet und die Kurven auf der Werkzeugträgerwelle angeordnet sind. Günstigerweise wird man hierbei die Kurvenscheibe der Steuervorrichtung, sofern sie, wie oben bereits erwähnt, auf einer weiteren Welle angeordnet werden soll, auf der Antriebswelle plazieren.

Soll mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ein Werkzeugträger gesteuert werden, der zum Feststellen in einer ausgewählten Winkelstellung eine in axialer Richtung mit einer ortsfesten Verzahnung zusammenwirkende Verzahnung aufweist und der aus einer Verriegelungsstellung, in welcher diese beiden Verzahnungen miteinander im Eingriff sind, mittels einer Verstellvorrichtung zum Umschalten des Werkzeugträgers in axialer Richtung zum Außereingriffbringen der beiden Verzahnungen in eine Freistellung bewegbar ist, so ist es vorteilhaft, ihrer Steuervorrichtung eine Schaltvorrichtung zuzuordnen, die durch das Steuerglied in dessen Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung und durch dasselbe im Verlaufe seiner Bewegung in dessen Ausschaltstellung in eine Einschaltstellung zum Umschalten der Verstellvorrichtung aus ihrer Freistellung in ihre Verriegelungsstellung zum Feststellen des Werkzeugträgers steuerbar ist. In weiterer vorteilhafter Weiterbildung kann dabei die Steuereinrichtung noch durch einen Sicherheitsschalter ergänzt werden, mit dessen Hilfe in der Verriegelungsstellung des Werkzeugträgers die elektrische Verbin- dung zwischen dem Entschlüßler und einem die Drehrichtung des Hydromotors bestimmenden Ventils herstellbar bzw. bei dessen Entriegelung unterbrechbar ist. Sofern schließlich die Steuereinrichtung zum Steuern eines Werkzeugträgers Anwendung findet, der an mindestens einer seiner Werkzeugstationen eine in der Arbeitsstellung der letzteren mit einer Antriebswelle kuppelbare Werkzeugwelle aufweist, ist es günstig, der Antriebswelle mindestens einen Schalter zuzuordnen, mit dessen Hilfe nach erfolgtem Kuppeln der Werkzeug-45 welle mit der Antriebswelle deren Antrieb einschaltbar ist.

Hinsichtlich der gegenseitigen Zuordnung von Werkzeugantriebswelle und Antriebswelle des Werkzeugträgers ergibt sich dabei eine besonders vorteilhafte Konstruktion, wenn die Werkzeugantriebswelle zur Antriebswelle des Werkzeugträgers im Parallelabstand oder unter einem spitzen Winkel angeordnet ist. In diesem Falle wird am Werkzeugträger im Bereich seiner Werkzeugstationen kein Platz für die Werkzeugentriebswelle benötigt, d. h., jede Werkzeugstation kann mit einem Werkzeug bestückt werden. Dies ist beispielsweise bei der Konstruktion gemäß der DT-AS 1 602 976 nicht möglich, weil dort auf der von der Werkzeugwelle abgewandten Seite des Werkzeugträgers die zu ihrem Antrieb benötigte Antriebswelle in den Werkzeugträger eingeführt wird.

Sofern der Werkzeugträger der erfindungsgemäßen Einrichtung durch eine exzentrisch zu seiner Drehachse angeordnete Antriebswelle antreibbar ist, ergibt sich schließlich eine vorteilhafte Konstruktion, wenn die mit einer Werkzeugwelle des Werkzeugträgers kuppelbare Antriebswelle diametral zur Werkzeugträgerwelle angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt in schematischer Darstellung durch einen Revolverkopf und dessen Träger, der mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung gesteuert wird,

F i g. 2 einen Hydraulik-Plan der hydraulischen Steuerung des Revolverkopfes,

F i g. 3 die gegenseitige Zuordnung der Kurvenbahnen des Entschlüßlers der Steuereinrichtung in der Abwicklung gesehen,

F i g. 4 eine Ansicht einer Kurvenscheibe als Variante zu den Kurvenbahnen der F i g. 3,

F i g. 5 eine Tabelle für binär codierte Schaltbefehle,

F i g. 6 ein elektrisches Schaltbild der Steuereinrichtung.

In F i g. 1 ist ein als Ganzes mit Werkzeugträger 10 bezeichneter, in einem Gehäuse 12 eines Längsschlittens 14 einer Revolverdrehmaschine gelagerter, in ausgewählte Winkelstellungen steuerbarer und in diesen verriegelbarer Revolverkopf gezeigt, der mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung entsprechend einem Programm einer numerischen Maschinensteuerung steuerbar ist. Diese Steuereinrichtung weist als wesentliche Bauteile eine als Ganzes mit 16 bezeichnete Steuervorrichtung und einen als Ganzes mit 18 bezeichneten Entschlüßler auf, auf deren Konstruktion und Funktion weiter unten näher eingegangen wird. Der Revolverkopf weist beispielsweise acht Werkzeugstationen auf, wobei an jeder Station z. B. ein stillstehender Stahlhalter 20 und ein eine im Revolverkopf gelagerte Antriebsspindel 22 aufweisender, antreibbarer Werkzeughalter 24 vorgesehen ist, in den beispielsweise ein Bohrer 26, ein Gewindebohrer od. dgl. eingesetzt werden kann. Der Revolverkopf ist drehbar auf einem in Form einer Schiebehülse ausgebildeten Tragkolben 28 mittels Kugellagern 30, 32 frei drehbar gelagert, der seinerseits mit einem ringförmigen Kolbenteil 34 in einem Revolverspannzylinder 36 axial verschiebbar geführt ist. Derselbe wird definiert durch einen in einer am Schlittengehäuse 12 befestigten Trägerplatte 38 fest eingesetzten Tragkörper 40 und ein auf dessen freies Ende druck- und flüssigkeitsdicht aufgesetztes Aufsatzstück 42. Nach außen ist der Revolverkopf in seinem zentralen Bereich durch eine Verschlußplatte 44 verschlossen. Die Zylinderkammern stehen über Kanäle bzw. Leitungen 46, 48 mit einem aus F i g. 2 ersichtlichen 4/2-Wegeventil 50 in Verbindung. An den einander zugekehrten Flächen von Trägerplatte 38 und Revolverkopf ist jeweils eine ringförmige Axialverzahnung 52 bzw. 54 vorgesehen, die koaxial zueinander angeordnet und zum Verriegeln des Revolverkopfes in einer ausgewählten Winkelstellung gegenseitig in Eingriff bzw. zum Entriegeln desselben außer Eingriff bringbar sind, wozu der Revolverkopf durch entsprechende Axialsteuerung des Tragkolbens 28 axial zu verstellen ist. Die Axialbewegung des Revolverkopfes wird mit Hilfe des Ventils 50 bewerkstelligt. Für das Umschalten des Revolverkopfes dient eine zu dessen Drehachse achsparallel angeordnete Antriebswelle 56, die vorzugsweise von einem Hydromotor 58 antreibbar ist. Sie trägt an ihrem Vorderende ein Antriebsritzel 60, das mit einer Innenverzahnung 62 des Revolverkopfes kämmt. Das Übersetzungsverhältnis des durch das Ritzel 60 und die Innenverzahnung 62 gebildeten Stirnradgetriebes ist vorzugsweise derart

gewählt, daß zum Weiterschalten des Revolverkopfes richtung 16 ein Schieberventil 90 auf, das in radialem von einer Arbeitsstation zur anderen das Antriebsritzel Abstand von der Antriebswelle 56 an geeigneter Stelle 60 vorzugsweise eine volle Umdrehung auszuführen im Schlittengehäuse 12 fest angeordnet ist, wozu dieses hat. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem vorzugsweise gleichfalls auf dem Lagerkörper 64 monder Revolverkopf insgesamt acht Werkzeugstationen 5 tiert ist. Das Steuerglied 92 ist als Ventilschieber ausgeaufweist, beträgt damit das Übersetzungsverhältnis bildet, der aus dem Ventilgehäuse herausragt und der 1 :8. Es kann aber auch ein anderes ganzzahliges Viel- an seinem freien Ende eine Laufrolle 94 trägt. Dieser faches, z. B. 1 :16 oder 1 :24 betragen. Wie aus F i g. ί Laufrolle bzw. dem Ventilschieber ist auf der Antriebsdeutlich zu ersehen ist, ist die Antriebswelle 56 in einem welle 56 eine Kurvenscheibe 96 zugeordnet, die an ihsich in das Schlittengehäuse hineinerstreckenden und io rem Umfang eine Vertiefung 98 aufweist, in die die RoI-gleichfalls an der Trägerplatte 38 gehaltenen Lagerkör- Ie 94 des Ventilschiebers im Verlaufe der Kurvendreper 64 gelagert, der zugleich den Hydromotor 58 trägt. hung allmählich eintaucht und im Zuge seiner dadurch Mit 66 und 68 sind die an diesen Motor angeschlosse- bewirkten Axialverstellung den Durchfluß des Drucknen Leitungen bezeichnet. Für den Antrieb der Werk- Öls kontinuierlich bis zum Stillstand drosselt. Dies bezeugantriebswelle 22 der antreibbaren Werkzeughalter 15 deutet, daß die in F i g. 1 und 2 gezeigte Eingriffsstel-24 ist diametral zur Antriebswelle 56 im Schlittenge- lung des Ventilschiebers 92 das zurückfließende Öl vom häuse eine Werkzeugantriebswelle 70 drehbar und Hydromotor völlig absperrt und damit kein Öldurchaxial verschiebbar gelagert, die an ihrem einen, in die fluß mehr möglich ist.

Rückseile des Revolverkopfes hineinragenden Ende Aus F i g. 1 und 2 ist zu ersehen, daß dem Ventileine Kupplungshälfte 72 einer Klauenkupplung trägt, a° schieber ein vorzugsweise durch einen Magnet Mi und deren andere Hälfte 74 an der Werkzeugantriebswelle durch eine Druckfeder 102 gebildeter Betätiger zu-22 angeordnet ist. In der verriegelten Stellung des Re- geordnet ist, der mittels eines doppelarmigen Hebels volverkopfes 10 am Schlittengehäuse bzw. an der 104 den Ventilschieber zu verstellen vermag, und zwar Trägerplatte 38 greift die Kupplungshälfte 72 der in dem Sinne, daß dieser, sobald der Revolverkopf Werkzeugantriebswelle 70 jeweils in die Kupplungs- *5 (Werkzeugträger 10) axial in seine Entriegelungsstelhälfte 74 der gerade vor ihr stehenden Werkzeugan- lung verstellt worden ist, gemäß F i g. 1 nach oben in triebswelle ein, wodurch eine Antriebsverbindung mit seine volle Durchlaßstellung angehoben und dabei aus einem nicht näher dargestellten Antriebsaggregat, bei- der Vertiefung 98 der Kurvenscheibe herausgehoben spielsweise mit einem regelbaren Gleichstrommotor wird. Dessen Laufrolle 94 ist dabei mit der Kurvenoder mit einem Drehstrommotor mit nachgeschaltetem 30 scheibe 96 im wesentlichen berührungslos. Der Ventil-Getriebe, hergestellt wird. Die zum Kuppeln bzw. Ent- schieber wirkt noch mit einem stationären Schalter Si kuppeln der Werkzeugantriebswelle 70 erforderliche zusammen, durch welchen der Magnet MA des Ventils Relativbewegung zwischen beiden Kupplungshälften 50 zum Umschalten des Revolverkopfes in seine Ver-72, 74 wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel riegelungsstellung betätigt wird, wenn der Ventilschiedurch eine vorzugsweise durch einen Magnet M24 (Be- 35 ber 90 durch den Betätiger Mi, 102 im Zusammenwirtätigungsvorrichtung) bewerkstelligt, die zu diesem ken mit der Kurvenscheibe % in seine Schließstellung Zweck über einen Mitnehmer 78 die Axialverschiebung gesteuert worden ist.

der Werkzeugantriebswelle bewirkt. Mit Si und Ss sind Dem Entschlüßler 18 kommt erfindungsgemäß die

stationäre Endschalter bezeichnet, von denen der End- Aufgabe zu, aus der jeweiligen Revolverkopfstellung

schalter Si nach erfolgtem Kuppeln das Antriebsaggre- 4° heraus für die folgende, neu anzufahrende Sollstellung

gat der Werkzeugantriebswelle 70 einschaltet, während hierzu eine dem kürzesten Einstellweg entsprechende

der in der entkuppelten Stellung der Werkzeugan- Drehrichtung zu ermitteln und den Betätiger zur Steue-

triebswelle 70 betätigte Endschalter Ss den Stromkreis rung des Ventilschiebers zu steuern. Die Konstruktion

zur Durchführung der Revolverkopfschaltung freigibt. dieses Entschlüßlers kann dabei verschieden getroffen

Mit 52 ist ein stationärer Sicherheitsendschalter be- 45 sein. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser

zeichnet, der mit einem mit dem Revolverkopf starr durch eine Vielzahl, beispielsweise vier Endschalter S3,

verbundenen Betätigungsstößel 86 zusammenwirkt. S», Ss und Se und durch einzelne, denselben zugeord-

Dieser Endschalter unterbricht in der entriegelten Stel- nete Kurvenbahnen gebildet, die beispielsweise am

lung des Revolverkopfes die elektrische Verbindung Umfange jeweils einer Kurvenscheibe 108 vorgesehen

zwischen dem Entschlüßler 18 und einem die Drehrich- 50 sind. Die letzteren sind auf einer innerhalb des Trag-

tung des Hydromotors 58 bestimmenden Mehrwege- körpers 40 angeordneten und im Schlittengehäuse

ventil 88, was aus Fig. 2 zu ersehen ist Umgekehrt drehbar gelagerten Trägerwelle 110 in entsprechenden

schließt dieser Sicherheitsschalter diesen Stromkreis, Winkelstellungen zueinander drehfest angeordnet, wo-

wenn der Revolverkopf in seiner in Fig. 1 gezeigten bei die Trägerwelle 110 axial verschiebbar in der Ver-

Verriegelungsstellung verharrt. 55 schlußplatte 44 des Revolverkopfes geführt ist, so daß

Die eingangs bereits erwähnte Steuervorrichtung 16 sich bei der Axialbewegung des Revolverkopfes ihre

der Steuereinrichtung dient dazu, den Revolverkopf, axiale Lage nicht ändert.

nachdem er zum Anfahren einer neuen Einsatzstellung Für die Richtungserkennung werden somit vier Endkurz vor seiner neuen Sollstellung von Eilgangge- schalten jdoch im Gegensatz zur bekannten Konstrukschwindigkeit auf einen Schleichgang umgeschaltet 60 tion keine weiteren Endschalter mit einer relativ teueworden ist, diesen stetig, d. h. im wesentlichen linear, zu ren BCD-Codierung für die Stellungserkennung des verringern und schließlich den Hydromotor 58 und da- Revolverkopfes, ab der vom Eilgang auf den Schleichmit den Revolverkopf ganz stillzusetzen, wenn dieser gang zum winkelgenauen Positionieren des Revolversich exakt in der nach dem Programm der numerischen kopfes umzuschalten ist, benötigt. Die Erkennung der Maschinensteuerung angewählten Winkelstellung be- 65 Winkelstellung oder besser gesagt, der Umschaltstelfindet. Zu diesem Zweck weist beim vorliegenden Aus- lung des Revolverkopfes, ab der von Eilganggeschwinführungsbeispiel, bei dem als Antriebsaggregat des Re- digkeit auf eine sich ständig verlangsamende Schleichvolverkopfes ein Hydromotor 58 dient, die Steuervor- ganggeschwindigkeit umzusehalten ist, wird bei der

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ίο

vorliegenden Konstruktion des Entschlüßlers 18, wie oben bereits angedeutet, dadurch bewerkstelligt, daß mit Hilfe der Kurvenbahnen seiner Kurvenscheiben 108 nicht nur entsprechend der durch das Programm angewählten Sollstellung die Drehrichtung ermittelt wird, sondern daß auch mittels jeder einzelnen Kurvenbahn in Verbindung mit einem der Endschalter Sj bis Sb der im Zusammenhang mit der programmgemäßen nächsten Sollstation des Revolverkopfes angewählt worden ist, dann, wenn der Revolverkopf seine Umschaltstellung erreicht hat, ein Signal zum Ausschalten des dem Ventilschieber zugeordneten Magnets MJ erzeugt wird. In besonders einfacher Weise wird dies beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, daß er durch das Ablaufen des Tastgliedes des betreffenden Endschalters von der entsprechenden Kurvenbahn erzeugte Spannungssprung bzw. die Unterbrechung des Richtungssignals zur Eilgangabschaltung genutzt wird, wobei durch dieses Signal dann die Magnete Mi bzw. Ml des den Hydromotor 58 steuernden Mehrwegeventils 88 durch Selbsthaltung der aus dem Schaltplan gemäß F i g. 6 ersichtlichen Richtungsrelais ofe, ώ bis zum Ende des Einfahrvorganges des Ventilschiebers in die Umfangsausnehmung 98 der Kurvenscheibe 96 erregt bleiben. Aus F i g. 3 ist die gegenseitige relative Zuordnung der einzelnen Kurvenbahnen der Kurvenscheiben 108 in abgewickeltem Zustand und ihre Zuordnung zu den einzelnen Schaltern S3 und Se ersichtlich, die eine derartige Signalerzeugung ermöglicht, wobei die Ziffer 1 bis 8 die einzelnen Sollstellungen des Revolverkopfes bezeichnen. Die durch die Kurvenbahnen geschaffene Codierung zur Erkennung der dem kürzesten Weg für die zu erreichende .Sollstellung entsprechenden Drehrichtung des Revolverkopfes ist damit durch vier Kurvenscheiben geschaffen, die entsprechend der Revolverkopfteilung, z. B. 45°, zueinander versetzt angeordnet sind, so daß sich deren Kurvenbahnen insgesamt über eine Länge von 180° erstrecken. Diese Art der je Kurvenbahn zwei Steuersignale ermöglichenden Codierung ist daher fertigungstechnisch besonders vorteilhaft. Es kann an Stelle der in dieser Weise gewählten Codierung aber auch eine solche mit einer verringerten Anzahl von Endschaltern vorgesehen werden, wenn eine entsprechend andere Codierungsart, z. B. nach dem Gray-Code, gewählt wird. F i g. 4 zeigt schließlich eine Konstruktionsvariante zur Codierung gemäß F i g. 3, indem sämtlichen Endschaltern 53 bis Se lediglich eine gemeinsame Kurvenscheibe zugeordnet ist.

Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung beschrieben.

Es sei angenommen, daß der Revolverkopf oder Werkzeugträger 10 am Schlittengehäuse 12 in einer bestimmten Winkelstellung verriegelt ist. Soll nun der Revolverkopf entsprechend dem Programm der numerischen Maschinensteuerung in eine andere ausgewählte Winkelstellung gesteuert werden, so ist derselbe zunächst zu entriegeln, wozu durch einen entsprechenden Befehl der Maschinensteuerung das 4/2-Wegeventil 50 mittels des Magnets M4 in die Stellung 1 geschaltet und dadurch die Leitung 112 drucklos und die Leitung 114 an das als Ganzes mit 116 bezeichnete Pumpenaggregat angeschlossen wird. Dadurch wird dem Revolverspannzylinder 35 Drucköl zugeführt, wobei sich der Tragkolben 28 samt Revolverkopf gemäß F i g. 1 nach links in die Stellung »Gelöst« bewegt. Das in der Leitung 112 liegende, entsperrbare Rückschlagventil 118 wird dabei über die Leitung 120 entsperrt. In der Freistellung des Revolverkopfes ist auch die Werkzeugantriebswelle 70 mit der vor ihr stehenden Werkzeugwelle 22 entkuppelt. Am Ende der Axialbewegung des Revolverkopfes zu dessen Entriegelung wird über den Betätigungsstößel 86 der Sicherheitsschalter S2 betätigt und dadurch der Stromkreis geschlossen, über den entsprechend der durch den Entschlüßler 18 ermittelten Drehrichtung entweder der Magnet MX oder der Magnet Ml des die Drehrichtung des Hydromotors 58 bestimmenden Mehrwegeventils 88 erregt wird. Gleichzeitig wird über den Sicherheitsschalter Si auch der Magnet M3 des den Ventilschieber steuernden Betätigers erregt, durch welchen gegen die Wirkung der Druckfeder 102 der Ventilschieber von der Kurvenscheibe abgehoben und dadurch das Schieberventil 90 auf vollen Durchlaß geschaltet wird. Damit kann sich der Hydraulikmotor 58 mit einer die Eilganggeschwindigkeit definierenden, durch eine Drossel 122 bestimmten Maximaldrehzahl drehen, d. h. der Revolverkopf wird um einen bestimmten Winkel im Eilgang gedreht, wobei kurz vor Erreichen der neuen, durch das Programm angewählten Sollstellung des Revolverkopfes vom Eilgang auf einen sich ständig verlangsamenden Schleichgang umgeschaltet wird und bei dessen Beendigung der Revolverkopf exakt die nach dem Programm geforderte neue Sollstellung einnimmt. Der Zeitpunkt, an dem der Revolverkopfantrieb von Eilgang auf Schleichgang umgeschaltet werden muß, wird durch den Entschlüßler erkannt, wobei durch das durch diesen hierfür erzeugte Signal der Magnet Mi des dem Ventilschieber als Steuerglied 92 zugeordneten Betätigers wieder abgeschaltet und in der Folge unter der Wirkung der Druckfeder 102 der Ventilschieber an den Umfang der Kurvenscheibe % angelegt wird und nunmehr dem Kurvenverlauf folgt. Die Laufrolle 94 taucht demgemäß nach einer gewissen Bewegung der Steuerscheibe in deren Umfangsausnehmung 98 ein, wodurch langsam aber stetig der Rücklaufquerschnitt des entsprechenden Ventilkanals verschlossen wird. Demgemaß verlangsamt sich der Hydromotor beständig, bis er schließlich, wenn der Ventilschieber am tiefsten Punkt der Steuerkurve angelangt ist, stillsteht und damit die gewünschte Sollstellung des Revolverkopfes exakt erreicht ist.

Hat der Ventilschieber, wie vorstehend erwähnt, den tiefsten Kurvenpunkt erreicht, so wird in diesem Moment durch diesen der elektrische Schalter Si freigegeben, wodurch das den Tragkolben 28 des Revolverkopfes steuernde Ventil 50 wieder in seine andere Stellung zurückgesteuert und dadurch die Leitung 112 wieder unter Druck gesetzt und die Leitung 114 drucklos wird, so daß dadurch der Tragkolben 28 von neuem beaufschlagt und in der entgegengesetzten Richtung zum Verriegeln des Revolverkopfes gesteuert wird. Seine Verriegelungsstellung wird wiederum durch den Sicherheitsschalter Si quittiert und damit das Ende der Revolverkopfumschaltung an die Maschinensteuerung zurückgemeldet. Das bereits obenerwähnte, in der Leitung 112 liegende, entsperrbare Rückschlagventil 118 gewährleistet dabei, daß z. B. bei einem Leitungsbruch oder bei Ausfall des Pumpenaggregats der Spanndruck in der Leitung 112 zum Verriegeln des Revolverkopfes aufrechterhalten bleibt. Durch den Sicherheitsschalter & veranlaßt, wird nach erneuter Verriegelung die Werkzeugantriebswelle 70 mit Hilfe des Magnets M24 wieder in ihre Antriebsstellung zurückgesteuert, wobei in gekuppelter Stellung der Endschalter S7 wieder gedrückt und damit das Antriebsaggregat für die Werk-

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zeugantriebswelle 70, falls dies nach dem Programm vorgesehen ist, wieder eingeschaltet wird.

Im folgenden werden an Hand einer elektrischen Schaltung der Steuereinrichtung entsprechend dem Schaltbild nach F i g. 6 verschiedene Beispiele von Stellungsanwahlen des Revolverkopfes beschrieben.

Die Stellungsanwahl soll dabei durch einen nicht dargestellten Programmgeber im BCD-Code veranlaßt werden, der hierzu einzeln oder in Kombination die Richtungsrelais d\ bis ώ ansteuert. Des weiteren wurde festgelegt, daß der Revolverkopf, wenn dieser eine 180° -Drehung auszuführen hat, diese Drehung im Rechtslauf ausführt, wozu das Relais ώ dient. Dadurch konnte eine Vereinfachung in der Zuordnung der die Signale gebenden Endschalter Si bis St des Entschlüsselers 18 erreicht werden. Der Linkslauf des Revolverkopfes wird durch das Relais ώ veranlaßt, während das Relais ώ zum Lösen der Drehverriegelung des Revolverkopfes dient.

Beispiel a

Es sei angenommen, daß sich der Revolverkopf oder Werkzeugträger 10 in Stellung 1 befindet und in die Soll-Stellung 6 gesteuert werden soll. In Stellung 1 sind die als Signalgeber dienenden Endschalter 53 bis Se des Entschlüsselet 18 nicht gedruckt. Es werden nun, wie aus der Tabelle gemäß F i g. 5 zu ersehen ist, die Relais di und di an Spannung angelegt und der Revolverkopf wird, da ein Drehwinkel erforderlich ist, der größer als 180° ist, eine Rechtsdrehung ausführen.

In diesem Falle wird über den Öffner des Relais d\ und den Schließer des Relais cfe Spannung an die Endschalter 5j und 54 gelegt. Vom nicht gedrückten Endschalter 54 fließt Strom über den Schließer von Relais di zum Rechtslaufrelais ds, das über den Sicherheitsschalter 52 in Selbsthaltung übergeht. Gleichzeitig zieht das Relais cfe an, v/odurch der Revolverkopf zum Lösen seiner Drehverriegelung axial verstellt wird. Außerdem wird der Magnet Mi erregt, der den Ventilschieber in seine volle Durchlaßstellung steuert, so daß der Hydromotor 58 sich mit Eilganggeschwindigkeit in Bewegung setzt und den Revolverkopf im Rechtslauf mit Eilgang dreht. Gleichzeitig wird über den nicht gedrückten Endschalter 53 Spannung an den Öffner des Relais di gelegt. Da jedoch das letztere angezogen hat, kann über das Relais di zum Relais ώ kein Strom fließen. Der Revolverkopf nähert sich nun der Soll-Stellung 6, wobei zur Abschaltung des Eilganges durch eine der Kurvenscheiben 108 der Endschalter 5t des Entschlüsselers 18 gedruckt wird. Dadurch wird der Magnet Mi aberregt und die Druckfeder 102 bringt den Ventil schieber zur Anlage an den Umfang der Kurvenscheibe 96 und sobald dessen Laufrolle 94 in deren Umfangsausnehmung 98 gelangt, wird der Eilgang abgeschaltet, d. h. der Revolverkopf dreht sich in der Folge lediglich noch mit Schleichganggeschwindigkeit weiter. Die Drehrichtung bleibt dabei über die Selbsthaltung des Richtungsrelais ds und durch den Sicherheitsschalter 52 erhalten. Außerdem bleibt Relais cfe über die Selbsthaltung und den Schalter Si an Spannung und damit der Revolverkopf gelöst. Mit Hilfe von Dioden ni2 bzw. m ist sichergestellt, daß keine Spannung vom Richtungsrelais ofe zum Magnet MJ gelangen kann.

Befindet sich nun die Laufrolle 94 am tiefsten Punkt der Kurvenscheibe 96, so schließt das Schieberventil 90, d. h. der Hydromotor 58 bzw. der Revolverkopf bleibt in der angewählten Stellung exakt stehen. Durch den Schalter S\ wird diese Stellung quittiert, indem das Relais de spannungslos und der Revolverkopf wieder verriegelt wird. Dabei wird der Sicherheitsschalter 52 wieder gedruckt.

Beispiel b

Es sei angenommen, daß sich der Revolverkopf oder ίο Werkzeugträger 10 in Stellung 1 befindet und in die Soll-Stellung 8 gesteuert werden soll.

Wie durch die bei Stellung 1 in F i g. 3 eingezeichnete, strichpunktierte Linie zu ersehen ist, ist in diesem Falle keiner der Endschalter 53 bis Se gedrückt Wie nun F i g. 5 zeigt, wird die Soll-Stellung 8 angewählt, indem das Relais cft an Spannung angelegt wird. Damit werden über die Kontakte der Richtungsrelais d\ bis di die Endschalter 55 und 56 des Entschlüsselet 18 an Spannung angelegt. Über den Endschalter Se und den Öffner des Richtungsrelais ώ wird das Richtungsrelais cfe (Rechtslauf) an Spannung angelegt.

Über den nicht gedrückten Endschalter 5s wird Spannung an den Schließer des Richtungsrelais di gelegt. Da in diesem Falle das Richtungsrelais ώ nicht angezogen hat, kann über den Endschalter 5s zum Richtungsrelais ώ kein Strom fließen.
Der weitere Ablauf entspricht dem des Beispieles a.

Beispiel c

Es sei angenommen, daß sich der Revolverkopf oder Werkzeugträger 10 in Stellung 1 befindet und in die Soll-Stellung 5 gesteuert werden soll. In diesem Falle beträgt der Drehwinkel des Revolverkopfes 180°, d.h., dieser hat eine Rechtsdrehung auszuführen.

Die Soll-Stellung 5 wird angewählt, indem die Richtungsrelais d\ und di an Spannung angelegt werden. Über die Kontakte der Richtungsrelais di und ώ gelangt Spannung an die Endschalter 53 und Se. Vom nicht gedrückten Endschalter 53 fließt Strom über den Schließer des Richtungsrelais di zum Rechtslaufrelais ds. Ferner wird in diesem Falle über den nicht gedrückten Endschalter 5e Spannung an den öffner des Richtungsrelais· ds angelegt, das demgemäß anzieht und sicherstellt, daß keine Spannung zum Richtungsrelais cfe für den Linkslauf gelangen kann.
Der weitere Ablauf entspricht dem des Beispiels a.

Beispiel d

Es sei angenommen, daß der Revolverkopf aus Stellung 1 in die Soll-Stellung 3 gesteuert werden soll. In diesem Falle beträgt der Drehwinkel des Revolverkopfes weniger als 180°, d.h., dieser muß eine Linksdrehung ausführen.

Um die Soll-Stellung 3 anzuwählen, werden die Richtungsrelais di und di an Spannung angelegt (s. F i g. 5). Über die Kontakte dieser beiden Relais d\ und <k werden die Endschalter 5» und 5s an Spannung angelegt.

Vom nicht gedrückten Endschalter 5s gelangt Spannung zum Schließer des Richtungsrelais ώ. Da letzteres nicht angezogen hat, kann die Spannung nicht an das Richtungsrelais cfe für den Rechtslauf gelangen. Außerdem wird Spannung über den Endschalter 54 an den Öffner des Richtungsrelais di gelegt. Von diesem aus gelangt Spannung an das den Linkslauf des Revolverkopfes veranlassende Richtungsrelais cfe.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

24 Ol 083 Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung zum Steuern eines entsprechend einem Programm einer numerischen Steuerung nacheinander in ausgewählte Winkelstellungen schwenkbaren und feststellbaren Werkzeugträgers einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer programmgesteuerten Revolverkopfdrehmaschine, mit einem eine dem kürzesten Weg für die zu erreichende Sollstellung des Werkzeugträgers entsprechende Drehrichtung ermittelnden Entschlüßler, dessen Ausgänge an einem durch die numerische Steuerung ansteuerbaren Wählschalter für die einzustellende Sollstellung des Werkzeugträgers angeschlossen sind und durch welchen eine Steuervorrichtung ansteuerbar ist, die mindestens ein aus einer Einschaltstellung in eine Abschaltstellung steuerbares Steuerglied aufweist, mit dessen Hilfe der Antrieb des Werkzeugträgers vor Erreichen seiner Sollstellung nach Umschalten von Eilganggeschwindigkeit auf einen Schleichgang stetig verlangsambar und bei Erreichen derselben stillsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (16) seitlich einer mit dem Werkzeugträger (10) umlaufenden Welle (56) angeordnet ist, durch die eine Kurvenscheibe (96) antreibbar ist, mit deren Hilfe das den sich ständig verlangsamenden Schleichgang bewirkende Steuerglied (92) nach Umschalten von Eilganggeschwindigkeit auf Schleichgang in seine Abschaltstellung steuerbar ist, und daß das Steuerglied (92) in seiner Einschaltstellung zum Antreiben des Werkzeugträgers (10) mit Eilganggeschwindigkeit mit der Kurvenscheibe (96) im wesentlichen berührungslos ist und kurz vor Erreichen der Sollstellung des Werkzeugträgers (10) durch den Entschlüßler (18) umsteuerbar und an die Kurvenscheibe (96) anlegbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (92) der Steuervorrichtung (16) mittels eines durch einen Magnet (MJ) gebildeten Betätigers in seine Einschaltstellung steuerbar bzw. an die Kurvenscheibe (96) anlegbar ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Werkzeugträgers (10) in bekannter Weise ein Hydromotor (58) dient und daß die Steuervorrichtung (16) zur Steuerung desselben ein Schieberventil (90) aufweist, dessen Ventilschieber das Steuerglied (92) bildet.

4. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kurvenscheibe (96) tragende Welle (56) mit einer Drehzahl umläuft, die ein ganzzahliges Vielfaches der Drehzahl des Werkzeugträgers (10) ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (56) für jeden zur Umschaltung des Werkzeugträgers (10) von einer Werkzeugstation zur nächstfolgenden Werkzeugstation erforderlichen Drehwinkel eine 360°-Drehung ausführt.

6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Entschlüßler durch stationäre Schalter und durch durch den Werkzeugträger antreibbare Kurvenscheiben gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (56) des Werkzeugträgers (10) parallel zu dessen Drehachse

angeordnet und die Kurvenscheiben (108) auf einer vom Werkzeugträger antreibbaren Trägerwelle (110) angeordnet sind.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kurvenscheiben (108) des Entschlüßlers (18) im Zusammenwirken mit den denselben zugeordneten Schaltern (S3 bis Sb) ein Richtungssignal sowie durch den erfolgenden Spannungssprung bei der Unterbrechung des Richtungssignals ein Steuersignal zum Umschalten des Werkzeugträgers (10) von Eilganggeschwindigkeit auf Schleichganggeschwindigkeit erzeugbar ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für einen Werkzeugträger, der zum Feststellen in einer ausgewählten Winkelstellung eine mit einer ortsfesten Verzahnung in axialer Richtung zusammenwirkende Verzahnung aufweist und der aus einer Verriegelungsstellung, in welcher diese beiden Verzahnungen miteinander im Eingriff sind, mittels einer Verstellvorrichtung zum Umschalten des Werkzeugträgers in axialer Richtung zum Außereingriffbringen der beiden Verzahnungen in eine Freistellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuervorrichtung (16) eine Schaltvorrichtung (Si) zugeordnet ist, die durch das Steuerglied (92) in dessen Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung und durch dasselbe im Verlaufe seiner Bewegung in dessen Ausschaltstellung in eine Einschaltstellung zum Umschalten der Verstellvorrichtung (28, 40, 42) aus ihrer Freistellung in ihre Verriegelungsstellung steuerbar ist.

9. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Werkzeugträger, die an mindestens einer Werkzeugstation eine in der Arbeitsstellung der letzteren mit einer Werkzeugantriebswelle kuppelbare Werkzeugwelle aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der im Parallelabstand oder unter einem spitzen Winkel zur Antriebswelle (56) des Werkzeugträgers (10) angeordneten Werkzeugantriebswelle (70) mindestens ein Schalter (Si) zugeordnet ist, mit dessen Hilfe nach erfolgtem Kuppeln der Werkzeugwelle (22) mit der Werkzeugantriebswelle (70) der Stromkreis zu deren Antriebsaggregat schließbar ist.