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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Werkzeugmaschinen
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und insbesondere Werkzeugmaschinen mit einer automatischen Werkzeugwechseleinrichtung
zur Auswechslung eines Werkzeugs einer Werkzeugspindel gegen ein aus einem Werkzeugmagazin
ausgewähltes anderes Werkzeug.
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Bei einer bekannten Werkzeugmaschine dieser Art weist die Werkzeugspindel
einen Mitnehmer auf, während jedes der Werkzeuge eine dazu komplementäre Mitnehmernut
aufweist, so daß die Antriebskraft der Werkzeugspindel auf das darin aufgenommene
Werkzeug übertragen wird. Die Werkzeugspindel wird vor dem Werkzeugwechselvorgang
auf eine vorbestimmte Winkelposition eingestellt. In dem Werkzeugmagazin sind Werkzeughalteplätze
vorgesehen mit Rastelementen, welche bündig in die Mitnehmernuten der Werkzeuge
eingreifen, so daß die in den Magazinplätzen abgelegten Werkzeuge daran gehindert
sind auch nur geringfügige Winkelbewegungen auszuführen. Darüber hinaus weisen der
Mitnehmer und die Mitnehmernut fast die gleiche Breite auf. Der Mitnehmer hat z.
B. eine Breite von 25,4 mm, während die Mitnehmernut eine Breite von 25,7 mm aufweist.
Somit besteht beim Einsetzen des Mitnehmers in die Mitnehmernut nur ein geringer
Zwischenraum oder ein geringes Spiel zwischen beiden, so daß eine Relativdrehung
zwischen der Werkzeugspindel und dem darin aufgenommenen Werkzeug nicht möglich
ist.
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Daher kann es bei den herkömmlichen Werkzeugmaschinen dieser Art zu
Störungen kommen, wenn die Mitnelmernut des in die Werkzeugspindel einzusetzenden
Werkzeuges nicht genau mit dem Mitnehmer fluchtet. Hierdurch wird der automatische
Werkzeugwechselvorgang unmöglich gemacht, da in einem solchen Fall der Mitnehmer
am Flanschbereich des Werkzeugs anstößt. Diese Störung tritt zwar selten auf, kann
aber nicht völlig ausgeschlossen werden, da eine Vielzahl technischer Schwierigkeiten
auftreten, wenn man alle Werkzeuge innerhalb des Werkzeugmagazins mit genau der
gleichen Winkelposition anordnen muß und das jeweilige ausgewählte Werkzeug der
Werkzeugspindel derart
zuführen muß, daß seine Mitnehmernut genau
mit dem Mitnehmer fluchtet.
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Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine
mit einer äußerst zuverlässig arbeitenden Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine mit einer verbesserten
Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen, bei der ein Mitnehmer einer Werkzeugspindel
und eine Mitnehmernut des jeweiligen Werkzeugs derart ausgebildet sind, daß die
Werkzeugeinführung in die Werkzeugspindel und in das Werkzeugmagazin erleichtert
ist, während dennoch ein positiver Angriff des Mitnehmers am Werkzeug bei einer
Drehbewegung der Werkzeugspindel sichergestellt ist.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine mit einer
verbesserten Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen, bei der ein spezieller Nockenmechanismus
oder Kurvenmechanismus dazu dient, die Werkzeugspindel auf eine vorbestimmte Winkelposition
einzustellen und einen positiven Kontakt zwischen dem Mitnehmer und der Mitnehmernut
eines jeden Werkzeugs herbeizuführen.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine verbesserte Werkzeugmaschine
gelöst, welche eine drehbare Spindel für die Aufnahme eines Werkzeugs umfaßt, sowie
ein Werkzeugmagazin in dem eine Vielzahl von Werkzeugen entnehmbar gelagert werden
können, sowie einen Werkzeugwechselarm zum Auswechseln der Werkzeuge zwischen der
Werkzeugspindel und dem Werkzeugmagazin. Ferner umfaßt die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
eine Grobeinstelleinrichtung zum Anhalten der Werkzeugspindel innerhalb eines vorbestimmten
Winkelbereichs nach beendeter Bearbeitung und eine Feineinstelleinrichtung mit einer
bewegbaren Kurveneinrichtung oder Nockeneinrichtung, welche ein Kurvensegment zur
Einstellung der Werkzeugspindel auf eine vorbestimmte Winkelposition nach vorheriger
Einstellung der Werkzeugspindel auf eine Position innerhalb eines vorbestimmten
Winkelbereichs umfaßt.
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Die Werkzeugspindel umfaßt an einem Ende einen Mitnehmer, während
an jedem Werkzeug eine Mitnehmernut ausgebildet ist, welche mit vorbestimmtem Spiel
mit dem Mitnehmer in Eingriff bringbar ist. An Werkzeuglagerplätzen des Magazins
sind eine Vielzahl von Rastelementen in gleicher Winkelbeziehung zueinander angeordnet,
deren jedes nahezu die gleiche Breite hat wie der Mitnehmer.
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Ferner umfaßt das bewegbare Kurvenelement ein weiteres Kurvensegment
für die Drehung der Werkzeugspindel aus der vorbestimmten Winkelposition um einen
bestimmten kleinen Winkelbetrag nach der Einführung eines frischen Werkzeugs in
die Werkzeugspindel mit Hilfe des Werkzeugwechselarms. Demgemäß wird eine Relativdrehung
zwischen der Werkzeugspindel und dem eingeführten frischen Werkzeug ausgeführt,
so daß der Mitnehmer in positive Antriebsbeziehung zur Mitnehmernut des frischen
Werkzeugs gebracht wird.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung der grundsätzlichen
Arbeitsweise der automatischen Werkzeugewechseleinrichtung der erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine; Fig. 2 eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;
Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie III-III der Fig.2; Fig. 4 einen Teillängsschnitt
entlang der Linie IV-IV der Fig. 3; Fig. 5 eine Abwicklung der Kurventrommel der
Fig. 4; Fig. 6 einen Längsschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig.2 zur Veranschaulichung
der im Werkzeugmagazin vorgesehenen Werkzeughalterungen; Fig. 7 einen Längsschnitt
entlang der Linie Vil-Vil der Fig.6; Fig. 8 ein partielles Leiter-Diagramm einer
elektrischen Steuerschaltung für die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine;
Fig.
9 eine abgewandelte Ausführungsform des Feinschaltmechanismus gemäß Fig. 4 und Fig.
10 eine Abwicklung der Kurventrommel gemäß Fig. 9.
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Im folgenden soll unter Be ugnahme auf Fig. 1 der Grundvorgang des
Werkzeugwechselns gemäß vorliegender Erfindung erläutert werden. Von einem Ende
einer Werkzeugspindel 10 steht ein Mitnehmer lOa vor und greift mit Spiel in eine
Mitnehmernut lla ein, welche an einem Flansch eines Werkzeugs oder einer Werkzeughalterung
11 ausgebildet ist. In der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung ist je
ein Spiel entsprechend einem Winkel a zwischen dem Mitnehmer lOa und jeder der beiden
Wandungen der Mitnehmernut lla vorgesehen und die Werkzeugspindel 10 und das Werkzeug
11 sind daher relativ zueinander um einen Winkelbetrag 2a verdrehbar.
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Im allgemeinen hat das Werkzeug oder die Werkzeughalterung 11 in der
auf diesem Gebiet überwiegend verwendeten Ausbildung einen konischen Schaft gemäß
National Taper (N.T.) Nr. 50 und die Mitnehmernut lla des Werkzeugs 11 ist auf eine
Breite von 25,7 mm eingefräst. Erfindungsgemäß ist die Breite des Mitnehmers lOa
um einen Betrag geringer als die Breite der Mitnehmernut lla, welcher im Bereich
von 5 bis 70 % liegt.
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In dem angegebenen Beispiel vergrößert sich der Zwischenraum zwischen
dem Mitnehmer lOa und der Mitnehmernut lla jeweils um ein Winkelinkrement von 0,9
°, wenn die Breite des Mitnehmers um 1 mm verringert wird. Es muß jedoch bemerkt
werden, daß bei einer Verringerung der Breite des Mitnehmers 10a um einen Betrag,
welcher geringer ist als 5 % der Breite der Mitnehmernut lla,der von einer solchen
Maßnahme erwartete Vorteil kaum erreicht und daß andererseits bei einer Verringerung
der Breite des Mitnehmers 10a um mehr als 70 % bezogen auf die Breite der Mitnehmernut
lla Probleme hinsichtlich der Festigkeit des Mitnehmers lOa auftreten können.
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Das Werkzeug 11 ist an einem Werkzeughalteplatz gelagert, welcher
sich in einer Werkzeugentnahmestation eines Werkzeugmagazins 24 befindet und wird
mit Hilfe eines Werkzeugwechsel
arms 13 entnommen und der Werkzeugspindel
10 zugeführt.
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Der Werkzeugwechselarm 13 arbeitet der Reihe nach mit einer Verlängerung,
einer Drehbewegung um einen Winkel von 1EO und einer Wegziehbewegung. Ein Raststift
14 steht am Werkzeughalteplatz des Werkzeugmagazins 24 vor und greift in die Mitnehmernut
lla des Werkzeugs 11 ein, und zwar mit einem Spiel entsprechend einem Winkelbetrag
2a. Um diesen Winkelbetrag ist das Werkzeug 11 daher drehbar. In Fig. 1 ist nur
ein Werkzeughalteplatz dargestellt, welcher auf die Werkzeugentnahmestation eingestellt
ist. Es ist jedoch offensichtlich, daß ein Raststift 14 an jedem der Werkzeughalteplätze
in der gleichen Winkellage angeordnet ist, so daß die einzelnen Raststifte gleiche
Winkelbeziehung zueinander haben, d. h. sie alle stehen in der ~Drei-Uhr-Position"
des jeweiligen Werkzeughalteplatzes gemäß Fig. 1.
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Der Wechselarm 13 ist derart ausgebildet, daß er um einen Winkel von
1800 verschwenkt werden kann. Die Werkzeugspindel 10 wird vor der Werkzeugüberführung
derart angehalten, daß die Position des Mitnehmers 10a eine vorbestimmte Winkelbeziehung
zu dem Raststift 14 in der Werkzeugentnahmestation hat, nämlich die ~Neun-Uhr-Position"
gemäß Fig. 1.
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In diesem Stadium kann der Werkzeugwechsel stattfinden.
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Somit kommt es selbst bei einer Abweichung der Mitnehmernut lla des
Wcrkzeugs 11, welches vom Werkzeugwechselarm 13 der Werkzeugspindel 10 zugeführt
wird, innerhalb eines Winkelbereichs von + a von der ~Neun-Uhr-Position" zu einem
Eingriff der Mitnehmernut lla des Werkzeugs 11 und des Mitnehmers 10a aufgrund des
vorgesehenen Spiels 2a.
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Auf diese Weise kann die Schwierigkeit einer Unterbrechung des Werkzeugwechselvorgangs
durch eine gegenseitige Behinderung des Mitnehmers 10a und der Mitnehmernut lla
vermieden werden, so daß die Zuverlässigkeit des Werkzeugwechsels erhöht wird. Bei
der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird das Spiel a,welches zwischen den hinteren
Flächen des Mitnehmers 10a und der Mitnehmernut lla erscheint, vor Beginn des Bearbeitungsvorgangs,
z. B. eines Fräsvorgangs, eliminiert, indem man die Werkzeugspindel 10 in Drehbewegung
versetzt.
Auf diese Weise wird ein Antrieb verwirklicht, welcher
im hinblick auf die Zuverlässigkeit dem herkömmlichen Werkzeugantrieb überlegen
ist.
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Tm folgenden wird auf die Fig. 2 bis 7 Bezug genommen, welche eine
bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine zeigen. Eine Werkzeugmaschine
gemäß Fig. 2 umfaßt einen Ständer 20, an dem ein Spindelkopf 21 vorgesehen ist.
Dieser trägt drehbar eine Werkzeugspindel 10 und ist in vertikaler Richtung auf-
und abbewegbar. Ein Werkstückschlitten 22 ist in Längsrichtung und in Querrichtung
relativ zum Ständer 20 verschiebbar und auf diesem Werkstücktisch ist ein Drehtisch
23, auf dem ein Werkstück W befestigt werden kann, derart gelagert, daß er mit einer
bestimmten Teilung fortschaltbar ist. Ein Werkzeugmagazin 24 zur Lagerung einer
Vielzahl verschiedenster Werkzeuge 11 ist am oberen Ende des Ständers 20 vorgesehen
und mit einer bestimmten Teilung fortschatbar. Zwischen dem Werkzeugmagazin 24 und
der Werkzeugspindel 10 ist eine automatische Werkzeugwechseleinrichtung 15 vorgesehen,
welche einen Werkzeugwechselarm 13 mit einem Paar Greifer 13a, 13b an beiden Enden
umfaßt. Die Werkzeuge, welche in dem Werkzeugmagazin 24 gelagert sind und in die
Werkzeugspindel 10 eingespannt sind, werden durch die Greifer 13a, 13b erfaßt und
jeweils entnommen und gegeneinander ausgetauscht, indem man den Wechselarm 13 um
1800 verschwenkt, und danach wieder eingeführt. Auf diese Weise wird der Werkzeugwechsel
vorgenommen.
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Wie Fig. 3 deutlich zeigt, weist die Werkzeugspindel 10 an einem Ende
eine konische Bohrung 12 für die Aufnahme des Werkzeugs 11 auf, sowie einen Mitnehmer
10a, welcher von der Stirnfläche vorsteht. Das Werkzeug 11 wird nach der Einführung
in die konische Bohrung 12 fest in die Werkzeugspindel 10 eingeklemmt, da ein von
der hinteren Fläche des Werkzeugs 11 sich erstreckender Zugbolzen 16 von einem Schnappglied
32 rückwärts gezogen wird, welches mit einem Ende einer Zugstange 31 verbunden ist.
Diese wird durch ein
Paar Druckfedern 30 ständig in Rückwärtsrichtung
gezogen.
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Gegenüber dem hinteren Ende der Zugstange 31 ist ein Abspann-Zylinder
33 mit einem Kolben 34 vorgesehen, bei dessen Vorwärtsbewegung die Druckfedern 30
komprimiert werden, so daß die Zugstange 31 vorwärts bewegt werden kann und dabei
den Zugbolzen 16 vom Schnappglied 32 löst. Nunmehr kann das Werkzeug 11 entnommen
werden. Ein Zahnradbauteil 35 ist auf die Werkzeugspindel 10 etwa mittig aufgekeilt.
Auf dem Zahnradbauteil 35 sind mit Abstand voneinander ein großes Zahnrad 35a und
ein kleines Zahnrad 35b vorgesehen, mit denen ein verschiebbares Zahnradbauteil
36 selektiv in Eingriff bringbar ist. Das verschiebbare Zahnradbauteil 36 ist mit
Keileingriff auf einer Keilnabe 38 vorgesehen, welche ihrer seits mit einer Ausgangswelle
37a eines elektrischen Motors 37 verbunden ist. Eine Kupplung 39 ist mit einer Scheibe
39a versehen, welche einer Bremseinheit 40 zugeordnet ist, deren Bremsbacken in
Angriff an der Scheibe 39a gebracht werden können. Ein Auslöser 42 ist auf dem Vorderende
der Werkzeugspindel 10 in einer vorbestimmten Winkelposition befestigt.
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Wenn der Motor 37 nach einer Werkstückbearbeitung (z.B. Fräsen) abgeschaltet
wird, so wird die Drehbewegung der Werkzeugspindel 10 aufgrund ihrer Trägheit noch
fortgesetzt. Nun wird aber ein am Spindelkopf 21 befestigter Näherungsschalter PRS1
durch den Auslöser 42 aktiviert, wodurch die Bremseinrichtung 40 erregt und die
Werkzeugspindel 10 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs (Grobteilungseinstellung)
gestoppt wird.
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Am hinteren Ende der Werkzeugspindel 10 ist eine Teilungsplatte 41
mit einem Vorsprung 41a befestigt. Nach Positionierung durch die Bremseinrichtung
40, den Auslöser 42 und den Näherungsschalter PRS1 innerhalb eines vorbestimmten
Winkelbereichs 2a steht der Vorsprung 41a in einer Position, in der gemäß Fig. 4
der Vorsprung 41a zwischen zwei Teilungsschaltklauen 43a, 43b steht, welche sich
sodann einander nähern und von beiden Selten her am Vorsprung 41a angreifen, so
daß dieser auf eine vorbestimmte Winkelposition eingestellt wird. Auf diese Weise
wird eine Feinteilungsschalteinrichtung
gebildet, welche allgemein
mit dem Be#ugszeichen 48 bezeichnet ist. Diese soll unten näher erläutert werden.
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Ein Paar Gleitstangen 44,deren eine in Fig. 4 gezeigt ist, sind am
Spindelkopf 21 derart befestigt, daß sie sich tangential zur Teilungsplatte 41 erstrecken,
und die Teilungsschaltklauen 43a, 43b sind auf den Gleitstangen 44 verschiebbar
gelagert. Stößelstifte 49a, 49b sind an den hinteren Enden der Teilungsschaltklauen
43a,43b befestigt und greifen mit jeweils einem kugelförmigen Kopfbereich in zwei
geschlossene Kurvenbahnen 45a,45b auf der Umfangsfläche einer Kurventrommel 45 ein,
welche achsenparallel zu den Gleitstangen 44 drehbar am Spindelkopf 21 gelagert
ist. Die Kurventrommel 45 ist auf einer Seite antriebsmäßig mit einem Teil-Schaltmotor
46 verbunden, welcher am Spindelkopf 21 befestigt ist, so daß die Kurventrommel
45 in einer richtung gedreht werden kann. Der Motor 46 umfaßt einen Mechanismus
zur Herabsetzung der Geschwindigkeit.
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Wie Fig. 5 zeigt, sind in der Winkelposition Ql die Kurvennuten 45a
und 45b jeweils parallel entlang den oberen und unteren Kanten der Kurventrommel
45 verlaufend ausgebildet, so daß die Teilungsschaltklauen 43a, 43b, welche von
diesen Kurvennuten geführt sld, jeweils von der Rotationsstellung des Vorsprungs
41a weggezogen sind und sich in der am weitesten offenen Position befindet, wie
dies in Fig. 4 durch Phantomlinien dargestellt ist. In dieser Stellung ist eine
Drehbewegung der Werkzeugspindel 10 möglich.
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Wenn ein Endlagenschalter LS1 durch einen Auslöser 47a betätigt wird,
so zeigt dies an, daß die Teilungsschaltklauen 43a,43b sich in einer der Winkelposition
81 der Kurventrommel 45 entsprechenden Position befinden. Ein erstes Kurvensegment
CS1 erstreckt sich von der Winkelposition Ql zu einer anderen Winkelposition 02'.
innerhalb dieses Kurvenverlaufs nähern sich die Kurvennuten 45a, 45b (~iiiander
allmählich, so daß sich die Teilungsschaltklauen 43a,43b einander nähern und von
beiden Seiten her an dem Vorsprung 41a angreifen. Auf diese Weise wird der Vorsprung
41a, welcher innerhalb eines Winkelbereichs vom Betrag 28 stehen
kann,
in die ~Drei-Uhr-Position" gemäß Fig. 4 gedreht.
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Ein weiterer Endlagenschalter LS2 ist vorgesehen, welcher eine weitere
Winkelposition G2 der Kurventrommel 45 erfaßt, wenn er von einem Auslöser 47b betätigt
wird. Ein zweites Kurvensegment CS2 befindet sich zwischen der Position 02' und
einer weiteren Winkelposition 83. In diesem Abschnitt sind die Kurvennuten 45a,
45b parallel zueinander nach oben geneigt. Demgemäß werden im Verlauf dieser Kurvenabschnitte
die Teilungsschaltklauen 43a, 43b zusammen mit dem dazwischen befindlichen Vorsprung
41a aufwärtsbewegt, so daß die Teilungsplatte 41 und die Werkzeugspindel 10 um einen
geringen Betrag im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 4 gedreht werden. Ein drittes Kurvensegment
CS3 erstreckt sich von der Position 83 bis zur Position 81. Im Verlauf dieser Kurvensegmente
trennen sich die Kurvennuten 45a und 45b allmählich voneinander, so daß sich die
Teilungsschaltklauen 43a,43b vom Rotationsort des Vorsprungs 41a entfernen.
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Ein in Fig. 6 gezeigter Wechselarm 13 ist an einem Ende einer hohlen
Welle 50 befestigt, welche sowohl um ihre eigene Achse gedreht werden kann als auch
in Axialrichtung geradlinig bewegt werden kann. Innerhalb eines Halterungsgehäuses
41 für die Hohlwelle 50 sind Zylinder 54 und 56 ausgebildet.
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In dem ersten Zylinder 54 ist verschiebbar ein Kolben mit einer Zahnstange
53 gelagert, welcher senkrecht zur Hohlwelle 50 bewegbar ist. In dem anderen Zylinder
ist ein Kolben 55 gelagert, welcher parallel zur Hohlwelle 50 verschiebbar ist.
Die Zahnstange 53 kämmt mit ihrer Zahnstangenverzahnung 53a mit einer langgestreckten
Verzahnung 50a an der Außenperipherie der Hohlwelle 50, so daß diese Hohlwelle 50
sich trotz des kämmenden Eingriffs in Axialrichtung bewegen kann.
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Somit wird die Hohlwelle 50 durch den Kolben 53 in Drehbewegung versetzt.
Eine Kolbenstange 57 des Kolbens 55 ist mit einem hydraulischen Verteiler 58 verbunden,
welcher am hinteren Ende der Hohlwelle 50 derart angeordnet ist, daß er relativ
zu dieser verdreht werden kann, und somit eine Drehbewegung der hohlwelle 50 innerhalb
des hydraulischen Verteilers 58 erlaubt, aber zusammen mit der Hohlwelle 50 in axialer
Wichtung bewegt wird. Somit führt eine hin und
her gehende Bewegung
des Kolbens 55 zu einer Vorwärtsbewegung oder Rückwärtsbewegung der Hohlwelle 50.
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An beiden Enden des Wechselarms 13 sind ein Paar Greifer 13a,13b vorgesehen,
welche um Schwenkstifte 60,61 verschwenkbar sind. Auf die Schwenkstifte 60,61 sind
Ritzel 62,63 aufgekeilt, welche wiederum über Leerlaufritzel 64,65 mit Zahnstange
66,67 kämmen. Diese sind, wie man am besten aus Fig. 7 erkennt, radial verschiebbar
zur Hohlwelle 50 gelagert. An den inneren Enden der Zahnstangen 66, 67 ist Jeweils
ein Ende eines Gelenks 68, 69 angelenkt. Die anderen Enden der Gelenke 68, 69 überlappen
sich gegenseitig und sind verschwenkbar mit einem Ende eines schwimmenden Gelenks
70 verbunden. Das andere Ende des schwimmenden Gelenks 70 ist verschwenkbar mit
einem Gleitelement 71 verbunden, welches in die Hohlwelle 50 eingesetzt ist. Ferner
ist das Gleitelement 71 über eine Stange 74 mit einem Kolben 73 verbunden, welcher
in einem Greifzylinder 72 am hinteren Ende der Hohlwelle 50 innerhalb des hydraulischen
Verteilers 58 gelagert ist. Wenn nun der Kolben 73 vorwärts bewegt wird, und das
schwimmende Gelenk 70 vorwärts drückt, so werden die Gelenke 68,69 radial bewegt
und die Zahnstangen 66, 67 werden voneinander fortbewegt, so daß die beiden Greiferpaare
13a, 13b geschlossen werden und die Werkzeuge 11 ergreifen. Demgegenüber bewirkt
eine Rückwärtsbewegung des Kolbens 73 die Einhaltung der Gelenke 68, 69 und die
Rückwärtsbewegung der Zahnstangen 66, 67 aufeinander zu, so daß die Greifer 13a,
13b geöffnet werden und die Werkzeuge 11 freigeben.
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Von jedem der Werkzeughalteplätze des Werkzeugmagazins 24 erstreckt
sich gemäß den Figuren 2 und 7 in der ~Drei-Uhr-Position" ein Raststift 14 vor,
welcher in Zusammenwirkung mit der Mitnehmernut lla des dort gelagerten Werkzeugs
11 verhindert, daß die Mitnehmernut lla von der Drel-Uhr-Position" um mehr als einen
inkelbetrag von f a abweicht. Der vorerwähnte Mitnehmer 10a hat im wesentlichen
die gleiche Breite wie der Raststift 14 in seiner Drehrichtung.
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Im folgenden soll die Arbeitsweise dieser Einrichtung beschrieben
werden. Wenn ein Bearbeitungsvorgang beendet ist, so wird der Spindelkopf 21 aufwärts
bewegt und gelangt in die in Fig. 2 gezeigte oberste Endlage. Gleichzeitig wird
die Drehbewegung der Werkzeugspindel 10 folgendermaßen gestoppt. Der Motor 37 wird
zunächst abgeschaltet und dann wird die Bremseinrichtung 40 erregt, wenn der Näherungsschalter
PRS1 feststellt, daß die Werkzeugspindel 10 eine vorbestimmte Winkelposition erreicht.
Die Werkzeugspindel 10 wird angehalten und der Vorsprung 41a der Teilungsplatte
41 befindet sich in dem in Fig. 4 gezeigten vorbestimmten Winkelbereich (Grobeinstellung).
Nach Beendigung des Grobteilungseinstellvorgangs wird der Teilungsmotor 46 betätigt
bis die Kurventrommel 45 sich von der Position Ql bis zur Position e2 bewegt hat.
Während dieser Bewegung werden die Klauen 43a, 43b aufeinander zu und in eine geschlossene
Stellung bewegt. Demgemäß wird die Winkelstellung des Vorsprungs 41a eingestellt
und auf die ~Neun-Uhr-Position" gebracht, welche dem Raststift 14 genau entspricht
(Feineinstellung).
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Zuvor wurde das Werkzeugmagazin 24 gemäß der Teilung weiterbewegt,
so daß ein als nächstes einzusetzendes neues Werkzeug 11 in die Werkzeugentnahmestation
oder Werkzeugwechselstation gelangt. Sobald der Feineinstellvorgang beendet ist,
werden die Greifer 13a, 13b des Wechselarms 13 geschlossen und ergreifen gleichzeitig
das zuvor benutzte Werkzeug 11, welches sich in der Werkzeugspindel 10 befindet
und das neue Werkzeug 11, welches sich in der Wechselstation befindet.
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Der Abspannzylinder 33 am hinteren Ende der Werkzeugspindel 10 wird
betätigt und der Kolben 34 wird vorwärts bewegt, so daß die Zugstange 31 gegen die
Federn 30 vorwärts gedrückt wird und das Werkzeug 11 abgespannt wird. Nunmehr wird
der Wechselarm 13 durch die Vorwärtsbewegung des Kolbens 55 und der Hohlwelle 50
vorgeschoben, so daß die Werkzeuge 11 von der Werkzeugspindel 10 bzw. dem Werkzeughalteplatz
entfernt werden. Nachfolgend wird die Zahnstange 53 derart betätigt, daß die Hohlwelle
50 sowie der Wechselarm 13 um
0 einen Winkel von 180 gedreht werden.
Somit wird das von der Spindel 10 abgezogene Werkzeug 11 in Fluchtung gebracht mit
dem Werkzeughalteplatz, während andererseits das dem Werkzeughalteplatz entnommene
Werkzeug 11 mit der Spindel 10 in Fluchtung gebracht wird.
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Sodann erfolgt die Rückwärtsbewegung des Kolbens 55, so daß die Hohlwelle
50 sich mitsamt dem Wechselarm 13 ebenfalls rückwärts bewegt. Demzufolge werden
das benutzte Werkzeug 11 und das neue Werkzeug in den Werkzeughalteplatz bzw. in
die Werkzeugspindel 10 eingeführt. Da die Mitnehmernut lla des neuen Werkzeugs 11
sich innerhalb eines Winkelbereichs + a um die als Mittellage dienende ~Neun-Uhr-Position"
befindet, werden die Werkzeuge 11, 11 jeweils ohne störenden Angriff am Mitnehmer
lOa der Werkzeugspindel 10 bzw. am Raststift 14 des Werkzeugplatzes eingeführt.
Somit besteht zwischen dem Mitnehmer lOa und der Mitnehmernut lla des frischen Werkzeugs
11 ein Spiel, welches maximal 2a betragen kann. Eine positive antriebsmäßige Verbindung
des Werkzeugs 11 mit dem Mitnehmer lOa wird jedoch auf folgende Weise erzielt.
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Wenn die Werkzeugeinführung beendet ist, wird der Teilungsmotor 46
betätigt und die Kurventrommel 45 wird von der Winkelposition e2 in die Winkelposition
Q1 gedreht, so daß die beiden Klauen 43a, 43b um einen Betrag S t aufwärts bewegt
werden (Fig. 5). Dies geschieht während der Bewegungsphase bis zum Winkel 83. Demgemäß
werden die Indexscheibe 41 zusammen mit der Werkzeugspindel 10 um einen gewissen
Betrag im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so daß jeglicher Zwischenraum zwischen dem
Mitnehmer lOa und einer der Wandungen der Mitnehmernut, an der der Mitnehmer 10a
in Angriff gerät, beseitigt.
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Der Kolben 34 des Abspannzylinders 33 wird sodann rückwärts bewegt,
wodurch das frische Werkzeug 11 auf die Werkzeugspindel unter der Kraft der Federn
30 gespannt wird. Danach werden die Greifer 13a, 13b geöffnet und geben die Werkzeuge
11, 11 frei. Der Spindelkopf 21 wird sodann sofort in die
Bearbeitungsposition
bewegt und gleichzeitig wird der Spindelantriebsmotor 37 eingeschaltet, wodurch
die Werkzeugspindel 10 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Nun beginnt ein weiterer
Bearbeitungsvorgang mit dem frischen Werkzeug 11, welches über den Mitnehmer 10a
positiv und sicher angetrieben wird.
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Fig. 8 zeigt einen Auschnitt einer elektrischen Steuerschaltung zur
Steuerung der oben beschriebenen Vorgänge. Wenn ein normalerweise offener Kontakt
cr100 nach Beendigung der Grobeinstellung geschlosen wird, so wird ein Magnetrelais
CR110 erregt, welches sich sodann selbst hält, da ein normalerweise offener Kontakt
crM06 zum Befehlen des Werkzeugwechselvorgangs bereits geschlossen ist. Die Erregung
des Relais CR110 führt zur Einschaltung des Teilungsmotors 46, wodurch die Kurventrommel
45 gedreht wird.
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Wenn ein normalerweise offener Kontakt ls2 des Endlagenschalters LS2
geschlossen wird, so wird ein Magnetrelais CR111 erregt, während andererseits das
Relais CR110 durch Öffnen des normalerweise geschlossenen Kontakts crlllx abgeschaltet
wird. Die Kurventrommel 45 wird von der Winkelposition 81 in die Winkelposition
92 gedreht, so daß die Werkzeugspindel 10 in die vorbestimmte Winkelposition gelangt.
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Das Relais CR111 bewirkt bei Betätigung, daß eine bekannte Werkzeugwechselsteuerschaltung
TECC den Wechselarm 13 betätigt, da der normalerweise offene Kontakt crlll darin
als Startbefehlskontakt vorgesehen ist. Daher ergreift der Wechselarm 13 wie zuvor
erwähnt gleichzeitig das frische Werkzeug 11 und das gebrauchte Werkzeug 11. Die
Werkzeuge 11,11 werden aus dem Werkzeugmagazin 24 bzw. aus der Werkzeugspindel 10
nach dem Abspannen entnommen. Sodann wird der Werkzeugwechselarm um einen Winkel
von 1800 gedreht und führt die Werkzeuge 11, 11 wieder in das Werkzeugmagazin 24
bzw. in die Werkzeugspindel 10 ein. Nach beendeter Einführung der Werkzeuge sind
diese immer noch von den Greifern 13a,13b erfaßt. Die Greiferkraft wird jedoch temporär
geschwächt und in diesem Zustand wird ein Magnetrelais cr135 sodann über
normalerweise
offene Kontakte crlll, cr112 und carl28 und einen normalerweise geschlossenen Kontakt
crl36x erregt.
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Die Erregung des Relais CR135 führt zu einer Betätigung des Teilungsmotors
46, so daß die Kurventrommel 45 weitergedreht wird, so daß ein positiver Angrifi
des Mitnehmers 10a an der Mitnehmernut lla des frischen Werkzeugs 11 zustandekommt.
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Wenn ein normalerweise offener Kontakt lsl des Endlagenschalters LS1
geschlossen wird, kommt es zu einer Erregung des Magnetrelais CR136, wodurch das
Magnetrelais CR113 sowie das Relais CR135 abgeschaltet werden, und zwar durch Öffnen
der normalerweise geschlossenen Kontakt crl36x. Somit wird das frische Werkzeug
11 in die Werkzeugspindel 11 eingeklemmt und der Teilungsmotor 46 wird abgeschaltet,
so daß die Klemmklauen 43a,43b offen bleiben und somit eine Drehbewegung der Werkzeugspindel
10 möglich ist. Wenn der Werkzeugklemmvorgang beendet ist, wird ein Endlagenschalter
L85 betätigt und ein normalerweise offener Kontakt ls5 wird geschlossen und ein
Magnetrelais CR137 wird erregt. Ein normalerweise geschlossener Kontakt crl37x des
Relais CR137 wird somit geöffnet, wodurch das Relais CR112 abgeschaltet wird, und
die Werkzeuge 11, 11 vom Wechselarm 13 freigegeben werden.
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Da die Beendigung der Werkzeugfreigabe zum Schließen eines Endlagenschalters
LS6 führt, wird ein Magnetrelais CRFMOG erregt, wodurch die Relais CR111 und CR136
abgeschaltet werden, indem nämlich die normalerweise geschlossenen Kontakte crFM06x
und crFM06x geöffnet werden. Die Erregung des Relais CRFM06 ist der Endbefehl der
Hilfsfunktion M06, so daß, wie oben erwähnt, ein weiterer Bearbeitungsvorgang in
diesem Stadium gestartet wird.
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Fig. 9 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Feineinstellvorrichtung
gemäß Fig. 4. Bei dieser Ausführungsform ist eine Kurventrommel 45 mit ihrer Achse
tangential zur Werkzeugspindel 10 angeordnet. Sie umfaßt eine Kurvennut durch die
der Teilungsvorsprung 41a direkt geführt wird.
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Wie Fig. 10 zeigt, ist nur eine einzige Kurvennut 45c vorgesehen,
welche den Teilungsvorsprung 41a in gleicher Weise bewirkt wie die Kurvennuten 45a,
45b der Ausführungsform gemäß Fig. 4 über die Klauen 43a, 43b. Die Gestalt der Kurvennut
45c entspricht genau der Gestalt des erhabenen Bereichs 45c', welcher bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 4 durch die Kurvennuten 45a und 45b definiert ist.