DE2021418A1

DE2021418A1 - Automatische Werkzeugwechselvorrichtung fuer eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2021418A1
Application number: DE19702021418
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Fantoni
Original assignee: Olivetti SpA
Current assignee: Olivetti SpA
Priority date: 1969-04-30
Filing date: 1970-04-30
Publication date: 1970-11-19
Also published as: BE749491A; CH515095A; SE352009B; CA925683A; GB1259751A; DE2021418C2; US3719977A; FR2040462A1

Description

PATENTANWÄLTE A Λ <j A ι Α Λ

. SSic/tara^f puffer-JS

PATENTANWAtTlJlPL-ING₁B-MOLLER-BORNER PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEY

BE RLI N-DAHLEM 33 . PO DBI ELSKIALLEE 68 B M D N CH E N 22 -Wl D E N M AYE RSTR AS S E

TEL, 0311-762907-TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0184057 TEL. 0811 - 225585 - TELEGR. PROPINDUS. . TELEX 0524244

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Ing. C. Olivetti & C. Sp.Α., I ν r e a (Turin) / Italien

Automatische Werkzeugwechselvorrichtung für eine

Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung mit einer Werkzeughaltetrommel, die drehbar ist, um ein ausgewähltes Werkzeug mit einer Reitstockspindel zum Fluchten zu bringen, und mit einer Einrichtung, um die Trommel parallel zu der Spindelachse zu bewegen und das ausgewählte Werkzeug an die Spindel zu bringen.

Werkzeugmaschinen verschiedener Arten sind bereits bekannt, bei denen es möglich ist, die Werkzeuge automatisch zu wechseln. Solche Maschinen sind mit einem Reit-

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stock und einer kegelstumpfförmigen Drehtrommel versehen, die mehrere Werkzeuge an ihrer konischen Oberfläche trägt. Der Neigungswinkel des Konus der Trommel und der Neigungswinkel deren Drehachse gegenüber der Achse der Maschinenspindel sind so gewählt, dass die Achse des Werkzeugs, die mit der Spindel in Übereinstimmung gebracht wird, mit deren Achse zusammenfällt. Um jedes Werkzeug an der Reitstockspindei zu befestigen, ist es weiterhin nötig, diese Spindel und das Werkzeug in Längsrichtung relativ zueinander zu bewegen. Bei den bekannten Vorrichtungen wird diese Bewegung auf zwei grundsätzlich verschiedene Arten erreicht. Bex einen Art ist die Werkzeughaltetrommel stationär zu dem Reitstock angeordnet und die Spindel wird in Längsrichtung bewegt. Bei der anderen Art ist die Spindel relativ zu dem Reitstock stationär und die Trommel wird gegenüber dem Reitstock in Längsrichtung verstellt.,

Bei den bekannten Vorrichtungen wird die Drehbewegung der Werkseughaltetrommel entweder durch ein Schneckenrad und einen Spindeltrieb erreicht, wobei das Schneckenrad einstückig mit der Trommel ausgebildet ist, während der Spindeltrieb über verschiedene Zahnräder verschiedener Art von einem Elektromotor angetrieben wird, oder durch ein Sperrklinkenrad, das an der Trommel verkeilt ist, und durch eine von einem hydraulischen Zylinder betätigte Sperrklinke.

Die relative Bewegung der Spindel gegenüber dem Reitstock wird entweder mechanisch erreicht, d.h. mittels Nocken, die über Zahnräder von einem Elektromotor betätigt werden, wenn die Spindel beweglich ist, während die Trommel relativ zu dem Reitstock stationär ist, oder durch einen

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hydraulischen Zylinder, dessen axial beweglicher Kolben einstückig mit der Trommel ausgebildet ist, wenn die Spindel relativ zu dem Reitstock stationär ist, während die Trommel beweglich ist.

Bei den bekannten Werkzeugmaschinen sind die verschiedenen Werkzeuge , die von der Trommel getragen werden, normalerweise an dieser mittels zweier Arretierbacken oder mittels Spannfuttern verschiedener Art befestigt»

Bei den bekannten automatischen Werkzeugwechselvorrichtungen treten einige Nachteile auf. Vor allem sind die Vorrichtungen zurErzielung einer relativen Längsbewegung der Trommel gegenüber der Spindel entweder sehr kompliziert und daher empfindlich und teuer oder sie lassen nicht eine ausreichend glatte und regelmässige Relativbewegung insbesondere am Ende der Querhübe zu, vor allem infolge der Beschleunigungen und daher der hohen Trägheitskräfte, die am Ende der Hübe erzeugt werden«,

Ausserdem sind die für die Drehbewegung der Trommel verwendeten Vorrichtungen entweder selbst sehr kompliziert oder ergeben im allgemeinen nicht eine Winkelstellung der Trommel, die ausreichend genau ist, d.h. so, dass eine vollkommene Koaxialität des Werkzeugs, das an der Spindel zu befestigen ist, mit deren Achse erzielt werden kann. Ausserdem erzeugen die bekannten Vorrichtungen ziemlich abrupte Drehbewegungen infolge des besonderen Verhaltens der Winkelgeschwindigkeit der Trommel als Funktion deren Drehwinkels»

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Gemäss der Erfindung wird daher eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass ein Elektromotor eine elektromagnetische Bremse aufweist, um die Trommel zu drehen und an einer Stelle zu bremsen, an der das ausgewählte Werkzeug nahezu fluchtet, und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um eine nachfolgende Drehung der Trommel durchzuführen und das ausgewählte Werkzeug genau auszurichten·

In den Figuren 1 bis 6 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt der Werkzeugwechselvorrichtung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie II-II in

Fig. 1, aus dem eine hydraulische Vorrichtung hervorgeht, die die Werkzeughaltetrommel gegenüber dem Reitstock in Längsrichtung verstellt, in der Hubende-Stellung, der die Befestigung

ψ eines Werkzeugs an der Reitstockspindel ent

spricht,

fr

Fig. 3- einen Figo 2 ähnlichen Schnitt, aus der die

hydraulische Steuervorrichtung in der Hubende-Stellung hervorgeht, die der in Fig. 2 gezeigten gegenüberliegt und die dem Lösen des Werkzeugs von der Reitstockspindel entspricht,

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-5- '■-..■■■■

Fig. 4 einen Fig* 1 entsprechenden Teilschnitt, aus dem der Reitstock in der Stellung hervorgeht, in der das Werkzeug von dem Spindelkopf völlig gelöst ist,

Fig. 5 einen Teilschnitt des Reitstocks längs der Linie V-V in Fig. 1, aus dem die von einer Vorrichtung zur Zentrierung der Werkzeughaltetrommel ausgeübte Wirkung im einzelnen hervorgeht, und

Fig. 6 das Schaltbild der elektrischen Steuerschaltung der Werkzeugwechselvorrichtung.

Der Reitstock 1, der in Fig. 1 teilweise dargestellten Werkzeugmaschine besteht aus einem Gehäuse 2, auf dem ein Support 3.» der eine Werkzeughai te trommel 4 trägt, in Längsrichtung in irgendeiner geeigneten Weise gleiten kann, z.B. mittels Stützen 5t die in stationären Büchsen 6 gleiten.

Die Trommel 4 besitzt im wesentlichen eine Kegelstumpfform, die seitlich von einer konischen Wand J und einer ringförmigen Fläche 8 an der Oberseite begrenzt wird. Die Trommel 4 kann sich um ihre Drehachse 9 drehen und wird von einem Satz Rollen*10 getragen, die in ringförmigen Lagerflächen in dem Support 3 und in der Trommel selbst angeordnet sind.

Das Gehäuse 2 trägt auch eine Werkzeugspindel 11, deren Drehachse 12 horizontal und parallel zu der Bewegungsrichtung der Werkzeughaltetrommel 4 gegenüber dem Gehäuse 2 verläuft. De'r Winkel, der von der Erzeugenden

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—faOberfläche der konischen Seitenwand 7 der Trommel h

mit der Drehachse 9 der Trommel gebildet wird und der

12 Winkel, der von der Achse 9 mit der Achse der Spindel 11 gebildet wird, sind zueinander komplementär, wodurch die Erzeugende der Oberfläche der konischen Wand 7» die die Achse 12 schneidet, rechtwinklig zu letzterer verläuft. Der Support 3 ist somit so geformt, dass die Trommel h gegenüber dem Gehäuse 2 die oben beschriebene relative Lage einnehmen kann.

An dem Support 3 ist ein Elektromotor 13 befestigt, der durch ein Antriebsritzel lh, einen mit Zähnen versehenen Riemen 15 und ein Zahnrad 16 eine Welle 17 antreibt, an der ein Endritzel 18 sitzt, das mit einem inneren Zahnrad 19 kämmt, das einstückig mit der Trommel 4 ausgebildet ist. Der Elektromotor 13 ist ein Umkehrmotor und ist mit einer Bremse versehen. Es ist daher mittels des Motors möglich, die Werkzeughai te trommel k in der, gewünschten Richtung zu drehen und die Trommel in einer vorbestimmten Winkelstellung anzuhalten.

Die konische Seitenwand 7 der Werkzeughaitetrommel 4 besitzt mehrere Ausnehmungen 20 mit grossem Durchmesser, in denen jeweils ein Werkzeug 21 angeordnet ist, das an einer entsprechenden Werkzeughaltescheibe 22 sitzt. Die relative Lage der Trommel k gegenüber der Spindel 11 ist derart, dass es während der Drehung der Trommel möglich ist, die Achsen einer jeden Ausnehmung 20 und damit eines Werkzeugs 21 mit der Spindelachse in Übereinstimmung zu bringen.

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Zum Verfahren der Trommel k in der horizontalen Richtung parallel zu der Achse 12 der Spindel 11 ist eine hydraulische Vorrichtung 23 vorgesehen (Fig. 1, 2 und 3). Diese Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 24, das in der Aufsicht-nahezu quadratisch ist· Das Gehäuse 2h ist an einem Ende (in Fig. 1 an der rechten ,Seite) einstückig mit einem Vorsprung 25 des Supports 3 ausgebildet. Ein Drehkolben 26 (Fig. 2, 3), der die Form eines Ringsegments besitzt, dreht sich gleitend in einer entsprechenden zylindrischen Kammer 27· Der Kolben 26 ist mittels eines Keils mit einer Scheibe 28 verbunden, die wiederum an einer Welle 29 (Fig. 1) befestigt ist, die an ihrer Unterseite mit einem exzentrischen Zapfen 30 versehen ist, der sich in einem Schli/tz 31 mit im wesentlichen rechteckiger Form befindet, der in einer Platte 32 ausgebildet ist, die einstückig mit dem Gehäuse 2 des Reitstocks ausgebildet ist.

Die Welle 29, die sich gegenüber dem Gehäuse 24 drehen kann, ist in diesem mittels zweier Lager 34 gelagert und an der Oberseite von einer Deckplatte 33 abgedeckt. In dem Gehäuse 24 ist ein stationäres Segment 35 Vorgesehen, dessen Endwände 36 bzw. 36* dazu dienen, den Hub des Kolbens 26 in beiden Richtungen zu begrenzen. Dadurch, dass Öl unter Druck in die Kammer zwischen der Wand 36 des stationären Segments 35 ^un<* der entsprechenden Wand des Drehkolbens 26 gebracht wird, wird letzterer um 180° um die Achse der Welle 29 gedreht, wodurch die gegenüberliegende Seite des Kolbens mit der Endwand 36 · des .stationären Segments in Berührung kommt. Während dieser Drehbewegung dreht sich

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der Zapfen 30 ebenfalls um 180 um die Achse der Welle 29, da er jedoch in dem Schlitz 31 der Platte 32 des Gehäuses 2 gehalten wird, bewegt er das Gehäuse 24 der hydraulischen Vorrichtung 23 axial relativ zu dem Gehäuse. Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils die Stellungen, die von dem Gehäuse 24 entsprechend den beiden zuvor erwähnten Stellungen am Ende des Hubes des Kolbens 26 in einer von beiden Richtungen eingenommen werden.

Die Werkzeugwechselvorrichtung ist weiterhin mit einer Zentriervorrichtung versehen, die ein Zentrierelement 37 besitzt, das an dem Gehäuse 2 befestigt ist und dessen Achse in der gleichen vertikalen Ebene wie die Achse 12 der Spindel 11 liegt, sowie mehrere Zentrierstifte 38, von denen jeder an der Innenseite der Trommel 4 in Übereinstimmung mit einem Werkzeug 21 befestigt ist, so dass die Achse eines jeden Stiftes 38 in der gleichen radialen Ebene wie die des entsprechenden Werkzeugs 21 liegt.

Das Zentrierelement 37 besteht aus einer zylindrischen ™ Bohrung 39, die den Kopf 40 eines der Stifte 38 aufnehmen kann, sowie aus einer konischen Führungsbohrung 41. Die Zentrierstifte 38 und das Zentrierelement 37 dienen dazu, der Trommel 4 gegenüber der Spindel 11 während der axialen Bewegung (in Fig. 1 nach links) der Trommel gegenüber der Spindel 11 und nach Beendigung der von dem Elektromotor I3 ausgeübten Bremswirkung eine genaue Winkellage zu verleihen, so dass die Trommel kleine Winkeldrehungen durchführen kann.

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Jedes Werkzeug 21 ist in der entsprechendenBohrung 20 der Werkzeughaltetrommel 4 dadurch befestigt, dass seine Werkzeughaltescheibe 22 in die Bohrung eingesetzt ist, und dass ein Wulst 42der Scheibe 22 an einem entsprechenden ringförmigen Wulst der Bohrung 20 anliegt. Um die Werkzeuge 21 stabil in dieser Einbaustellung in der Wand 7 der Trommel zu halten, ist eine Anzahl von Arretierstiften 43 vorgesehen, die gegenüber den Werkzeughaltescheiben 22 radial beweglich sind und in radiale Bohrungen 44 der Scheiben eingesetzt werden können.

Bei Beendigung eines mit einem der Werkzeuge 21 durchgefJhrten Arbeitsvorgangs wird die radiale Bohrung 44 der Werkzeughaltescheibe 22 mit ihrer Achse in genauer Übereinstimmung mit dem entsprechenden Arretierstift 4.3 angeordnet, indem die Spindel 11 wieder in die gleiche Winkelstellung gegenüber dem Gehäuse 2 des Arbeitskopfes gebracht wird.

Ausserdera ist jeder Arretierstift 43 mit einem U-förmigen Schlitz 45 (Fig. 4) versehen, der konstant in Richtung der Achse der Werkzeughaltetrommel gehalten wird und der mit dem zylindrischen Kopf 46 einer Stange 47 zusammenwirken kann, die an dem Kolben 48 eines hydraulischen Zylinders 49 sitzt, der an dem Gehäuse 2 des Arbeitskopfes befestigt und direkt unter der Spindel 11 angeordnet ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann der U-förmige Schlitz des Stiftes 43, der die Werkzeughaltescheibe 22 des Werkzeugs 21 arretiert, die in Übereinstimmung der Spindel

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angeordnet ist, mit dem zylindrischen Kopf 46 zusammenwirken, und daher ist es möglich, indem man Öl in den Zylinder 49 bringt, den Kolben 48 axial nach unten zu verstellen (Fig· 1), wodurch der Arretierstift 43 zurückgezogen wird und die Werkzeughaltescheibe 22 freigibt. Wenn der Stift 43 danach von dem Kolben 48 wieder eingesetzt wird, wird er von einem federbetätigten Anschlag, der in Fig. 4 zu sehen ist, gehalten.

Um das ausgewählte Werkzeug 21 zu drehen, wenn es an der Spindel 11 befestigt ist, sind ein konischer Schaft 50 und ein oder mehrere kleine Nocken 51 (Fig· 4) an der Vorderseite der Spindel 11 vorgesehen, die mit entsprechenden Ausnehmungen 52 zusammenwirken, die in den Werkzeughaltescheiben 22 in an sich bekannter Weise ausgebildet sind. Es ist auch möglich, eine andere geeignete Einrichtung vorzusehen, um das Werkzeug 21 in Drehung zu versetzen.

Um den Elektromotor 13 ^zu betätigen, sind sieben Mikroschalter 54 (nur vier sind davon in Fig· 1 gezeigt) in einem Gehäuse 53 angeordnet, das an dem Support 3 befestigt ist. Jeder dieser Mikroschalter kann mit einem von sieben entsprechenden Nocken 55 zusammenwirken, die von einer an der Trommel 4 sitzenden Stange getragen werden. Ein Satz Nocken 55 ist in Übereinstimmung mit jedem Werkzeug angeordnet.

Um für jede Stellung der Werkzeughaitetrommel 4 die geeignete Drehrichtung der Trommel zu wählen und ein gewünschtes Werkzeug an der Spindel 11 auf dem kürzesten Weg in Stellung zu bringen, ist es nur notwendig,

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in einer später beschriebenen Weise die ¥erte von Zahlen A und R₁ die jeweils die tatsächliche Stellung der Trommel angeben, und die von einem gegebenen Programm, das z.B. auf einem Band aufgezeichnet ist, zu vergleichen.

Die Anzahl der Werkzeuge, die von der Trommel 4 bei einer Ausführungsform getragen wird, beträgt 20. Es sei angenommen, dass die Stellungen der Werkzeuge an der Trommel durch steigende Zahlen von 1 bis 20 bezeichnet werden, die z.B. von oben gesehen im Gegenuhrzeigersinn an der Trommel 4 steigen. Die Zahlen A und R werden durch einen binärcodierten Dezimalcode (B C θ) ausgedrückt. Um die Zahlen bis 1° anzugeben, ist eine Kapazität von fünf binären Ziffern erforderlich, um jedoch die Zahl 20 '('10; 0000) anzugeben, wäre eine Kapazität von sechs Ziffern erforderlich. Jedoch kann die Zahl 20 durch 0 wiedergegeben werden, wodurch nur fünf binäre Ziffern erforderlich sind und es möglich ist, nur fünf Mikroschalter zu verwenden, die mit den entsprechenden Nocken zusammenwirken, um in dem zuvor erwähnten Code die Stellung eines jeden der 20 Werkzeuge festzulegen.

Um den obigen Vergleich zwischen A und R durchzuführen, nachdem mit arithmetischen Vorgängen in einem Binärsystem die Summe X = A + R, d.h. A plus dem Komplement von R berechnet wurde, ist es ausreichend, £estzusteilen, ob die fünfte binäre Ziffer von X, die so erhalten wurde, 0 oder 1 ist. Es kann tatsächlich leicht gezeigt werden, dass die erforderliche Richtung der Drehung der Trommel 4 auf dem kürzesten Weg dann

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unter der getroffenen Voraussetzung im Gegenuhrzeigerbzw, im Uhrzeigersinn liegt, wenn die fünfte binäre
Ziffer von X 0 bzw. 1 ist. Es ist ausreichend, diese
Prüfung durchzuführen, ohne dass es notwendig ist, das gesamte Ergebnis der Summe A + R zu bestimmen,wodurch sich die Schaltung der Addiervorrichtung, die zur Bestimmung des Wertes X vorgesehen wird, erheblich vereinfacht.

Deshalb sind fünf der sieben Mikroschalter 5k dazu bestimmt, fünf Bits zu erfassen, die die Stellung der
Trommel kennzeichnen, während von den übrigen ^wei
eines ein Abtastbit liefert, das in an si.ch bekannter Weise ein Lesezustimmungsignal ergibt, und das andere ein Paritätsbit liefert, das in an sich bekannter Weise die Prüfung der codierten Information ermöglicht, die von den Nocken 55 gelesen wird.

Fig. 6 zeigt die Steuerschaltung für die Vorrichtung. Diese besteht aus einem Register R für die Werkzeugstellung, das die Daten enthält, die z.B. von einem
gelochten Streifen gelesen werden, der das auszuwechselnde Werkzeug kennzeichnet, sowie einen Detektor R für die Signale der sieben Mikroschalter 5k,
die den entsprechenden Nocken 55 zugeordnet sind.

Die fünf Bits, die die Stellung der Trommel 4 angeben und die beiden anderen Bits, nämlich das Paritätsbit
und das Abtastbit, werden einer Vergleichsschaltung C zugeführt, dem auch von dem Register R die fünf Bits des Programms zusammen mit dem entsprechenden Paritäts-

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bit zugeführt werden. Die Vergleichsschaltung C vergleicht die Bits von R mit denen von R und wenn

e ν ·

eine Koinzidenz auftritt, gibt sie ein Koinzidenzsignal S ab.

Die fünf Stellungsbits entsprechend der zuvor erwähnten Zahl R, die in einem Binärcode die erforderliche Stellung der Trommel liefert, werden von R zu einem Inverter I₁ geleitet, der das Komplement von R, nämlich R liefert, und werden dann von letzterem einer Addierschaltung S zugeleitet, der auch die fünf Stellungsbits, die von R erfasst werden (entsprechend der Zahl A, die in einem Binärcode die tatsächliche Stellung der Trommel abgibt) zugeführt werden. Diese Addierschaltung liefert die Summe X = A + R, deren Ergebnis in der oben beschriebenen Weise ein Drehsignal der Trommel im Uhrzeiger- bzw. im Gegenuhrzeigersinn S_ bzw. S. erzeugt.

Jedes der Signale S , S^. setzt eines der beiden Flip-Flops F , F. bei Vorhandensein eines Zustimmungs-

\J JnL

signals S, das von einem Flip-Flop F abgegeben wird, das wiederum von einem Signal gesetzt wird, das durch die Bearbeitungszyklusfolge erzeugt wird. Jedes Flip-Flop F_n, F. kann einen entsprechenden Fernsteuerungsschalter T_ bzw. T. betätigen, der die Drehung des Motors M₁ 13 in einer vorbestimmten Richtung veranlasst. Das Signal S, das von dem Flip-Flop F abgegeben wird, betätigt auch einen Fernsteuerungsschalter T , der die Bremse F des Motors M löst.

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Wenn die Vergleichsschaltung ein Koinzidenzsignal S^ abgibt, werden die Flip-Flops F_n, F. zurückgestellt, worauf der Motor M angehalten und gebremst wird. '

Das gleiche Signal S_c, das durch eine Verzögerungsschaltung R, das Gatter P₁ erreicht, ermöglicht bei Vorhandensein eines weiteren Signals, das von einem Mikroschalter M₀ zur Kontrolle der Lage der Trommel 4 abgegeben wird, die Durchführung des Zyklus mittels eines Signals S . Die Verzögerungsschaltung R. ist notwendig, um die Durchführung des Zyklus, nämlich die Verstellung und Zentrierung der Trommel, gleichzeitig mit der Beendigung der Drehbewegung zu beginnen, während der Kontrollmikroschalter M₀ die Aufgabe hat, zu kontrollieren, ob die Grobeinstellung der Trommel, die mittels des Motors 13 erreicht wird, wie später beschrieben wird, mit einer Winkeltoleranz durchgeführt wurde, die es dem Kopf 14 (Fig. 5) des Zentrierstifts 38 ermöglicht, in die sich verjüngende Bohrung 41 des Zentrierelements 37 eingeführt zu werden, nachdem die Querbewegung der Trommel h durchgeführt ist. Der Mikroschalter M kann an dem stationären Support 3 in einer Stellung befestigt werden, die dessen Betätigung durch ein entsprechendes Betätigungselement zulässt, das von der Trommel getnagen wird und das mit den Nocken 55 übereinstimmen kann. Vorzugsweise wird der Kontrollmikroschalter in einem Winkelabstand von der Spindel 11 entsprechend zwei Schritten der Trommel angeordnet und von dem Abtastnocken 55 betätigt.

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Das Drehzustimmungssignal, das in das Flip-Flop F (Fig.6) gelangt, wird gleichzeitig über eine Verzögerungsschaltung R¹. (mit einer Verzögerung von z.B. zehn Schritten entsprechend einer Drehung von 180 der Trommel) einem Gatter P„ zugeführt, das auch ein von einem Inverter erzeugtes Signal erhält, der das Signal S„ empfängt.

Bei NichtVorhandensein des Koinzidenzsignals S_c für eine Periode von zehn Schritten erzeugt das Gatter P„ ein Stopsignal S., das die Steuerungen des Reitstocks blockiert und mittels einer Lampe L ein Warnsignal dieser Blockierung der Steuerungen abgibt. Dies gibt Sicherheit im Falle von Aufzeichnungsfehlem oder des Ausfalls einiger Elemente der Schaltung, z.B. eines der Mikroschalter 54.

Die Arbeitsweise der Werkzeugwechselvorrichtung ist wie folgt:

Es sei zunächst angenommen, dass sich die Trommel 4 in der Stellung befindet, die der Vollendung eines mit einem Werkzeug 21 (Figo 1) durchgeführten Vorgangs entspricht, und dass andere Werkzeuge in den verschiedenen Ausnehmungen der Trommel befestigt wurden. Diese Werkzeuge wurden von Hand an der Trommel befestigt, wobei zunächst die /Tretierstifte 43 herausgezogen wurden, um die Wex'kzeughaltescheiben 22 einführen zu können und danach die Stifte in die Bohrungen 44 der Scheiben schnappen zu lassen. Die Werkzeughaltescheibe 22 des Werkzeugs 21, das an der Spindel 11 befestigt ist, wird durch den. entsprechenden Arretierstift 43 freigegeben, da dieser, wie in der Figur zu sehen ist, durch den zylindrischen Kopf 46 des Kolbens 48 des hydraulischen Zylinders 49 nach unten gezogen und mit dem U-förmig η Schlitz 45 des Stiftes gekuppelt wurde.

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Ausgehend von dieser so festgelegten Stellung wird am Beginn des Werkzeugwechselvorgangs zunächst der hydraulische Zylinder 49 betätigt, wodurch der zylindrische Kopf 46 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gebracht wird, so dass der Stift 43 in die entsprechende Bohrung 44 in der Werkzeughaltescheibe 22 eingeführt wird. Unter Verwendung einer nicht gezeigten Vorrichtung stimmt die Achse des Stiftes 43, wenn dieser in die Bohrung 44 eingesetzt werden soll, mit der der Bohrung überein. Bei diesem Vorgang wird das Werkzeug fest an der Trommel 4 arretiert.

Dadurch, dass Öl durch die Leitungen der hydraulischen Vorrichtung 23 gefördert wird, wird der Drehkolben 26 im Uhrzeigersinn gedreht und bewegt sich aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung in die in Fig. 3 gezeigte. Dieser Drehbewegung des Kolbens 26 entspricht eine axiale Verschiebung des Gehäuses 24 nach rechts und damit eine Verschiebung der Werkzeughaitetrommel 4 in der gleichen Richtung. Daher werden das Werkzeug 21 und die entsprechende Werkzeughaltescheibe 22 von der Spindel 11 gelöst. Die Stellung relativ zu der Spindel, die von diesen Teilen eingenommen wird, ist dann die in Fig. 4 gezeigte.

Danach wird die Drehung der Trommel 4 begonnen, während der die automatische Wahl des besonderen gewünschten Werkzeugs auf dem kürzesten Weg durchgeführt wird, wie oben beschrieben wurde.

Die Drehung der Trommel findet in der Richtung statt, die von dem Signal eingestellt wird, das von der Addier-

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schaltung S (Fig. 6) in der zuvor beschriebenen Weise erzeugt wurde. Wenn die Vergleichsschaltung C ein

Koinzidenzsignal S_ abgibt, wird der Motor M, 13 angeln

halten und gebremste Die Werkzeughaltetrommel nimmt dann eine Winkelstellung ein, die grob der Endstellung entspricht, jedoch stimmt die Stellung der Achse des . gewählten Werkzeugs im allgemeinen nicht genau mit der der Spindelachse überein.

Sobald das Gatter P das. Signal S der "Zyklusdurchführung" abgegeben hat, wird die hydraulische Vorrichtung 23 (fig. 1, 2, 3) in Betrieb genommen, wodurch der Drehkolben 26 sich im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die Trommel 4 wird daher in Figo 1 nach links verstellt, wodurch der Rückhub der Trommel beginnt. An einer vorbestimmten Stelle des Rückhubs der Trommel 4 betätigt letzere einen nicht gezeigten Mikroschalter," der dem Fernsteuerungsschalter T„ (Fig. 6) des Elektromotors M, 13 ein Signal zuführt, das die Bremswirkung, die von letzterem ausgeübt wird, aufhebt. An einer anderen Stelle des Rückhubs der Trommel 4, unmittelbar benachbart der oben erwähnten, kommt der Zentrierstift 38 (Fig. 5)» der mit dem ausgewählten Werkzeug übereinstimmt, mit dem Zentrierelement 37 in Berührung. Der Kopf des Zentrierstiftes 38 wirkt zunächst mit der konischen Oberfläche der konischen Bohrung 41 zusammen, wodurch eine geringe Winkeldrehung der Trommel 4 bewirkt wird, die frei ist, wie oben erläutert wurde, und ihre Winkelstellung ändern kann, so dass der Zentrierstift 38 völlig- in die zylindrische Bohrung 39 des Zentrierelements 37 eingefügt werden kann, wie in Figo 1 gezeigt "iät, w«-s schliesslich dazu führt, dass die Werkaeu^hal tetronmie L 4 gegenüber der Spindel 11 mit hoher Genauigkeit in Stellung gebracht wird.

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Am Ende des Rückhubs der Trommel 4 wird ausser der genauen Zentrierung der Trommel gegenüber der Spindel eine feste Arretierung des Werkzeugs 21 (Fig. 4) an der Spindel erhalten, indem der konische Schaft 50 mit der entsprechenden konischen Ausnehmung der Spindel gekuppelt wird und die Nocken 51 in die entsprechenden Ausnehmungen 52 der Werkzeughaltescheibe 22 eingefügt werden.

Bei Beendigung der Drehung und der Längsruckbewegung der Trommel 4, durch die das neu gewählte Werkzeug an der Spindel 11 (Fig. 1) befestigt wurde, nimmt der U-förmige Schlitz des Arretierstiftes 43» der dem ausgewählten Werkzeug zugeordnet ist, die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein, in der der Schlitz mit dem zylindrischen Kopf 46 des Schaftes 47 gekuppelt ist. Durch Betätigung des hydraulischen Zylinders 49 wird es möglich, den Stift -43 aus der entsprechenden Bohrung 44 der Werkzeughaltescheibe 22 zu ziehen, wodurch das Werkzeug von der Spindel gedreht werden kann.

Die Erfindung ist auch auf Werkzeugmaschinen anwendbar, die einen Reitstock mit einer vertikalen oder einer geneigten Spindel besitzen.

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Claims

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Patent an s ρ r ii c h e

Λ 1. JAutomatische Werkzeugwechselvorrichtung mit einer Werk- ^-^ ζeughaltetrommel, die drehbar ist, um ein ausgewähltes Werkzeug mit einer Rextstockspxndel zum Fluchten zu bringen, und mit einer Einrichtung, um die Trommel parallel zu der Spindelachse zu bewegen und das ausgewählte Werkzeug an die Spindel zu bringen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor (Μ,13) eine elektromagnetische Bremse aufweist, um die Trommel (4) zu drehen und an einer Stelle zu bremsen, an der das ausgewählte Werkzeug (21) nahezu fluchtet, und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um eine nachfolgende Drehung der Trommel (4) durchzuführen und das ausgewählte Werkzeug genau auszurichten.

2ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trommelsupport (3) verschiebbar an dem Reitstock (1) befestigt ist, dass die Trommel (4) drehbar an dem Trommelsupport (3) befestigt ist, und das der Elektromotor (M, 1-5) an dem Trommel support (3) befestigt und mit der Trommel (4) durch ein Getriebegekuppelt ist, das ein Ritzel (18) aufweist, das mit einem inneren Zahnrad (19) kämmt, das an der Trommel (4) befestigt ist«,

3« Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (18) an einer Antriebswelle (17) befestigt ist, und dass ein Zahnrad (16) und ein Ritzel

(14) an der Motorwelle mittels eines gezahnten Riemens

(15) gekuppelt sind.

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k» Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 j» dadurch gekenn-'zeicimetp dass die Einrichtung zur Durchfüfe^urig der nachfolgenden Drehung der Trommel (4) mehrere Zentrierstifte (38) besitzt,, die an der Trommel (4) am Umfang jeweils mit den Werkzeugen (21) fluchtend befestigt siiadj sowie ein Zentrierelement (37) 9 das an dem Reitstock (1) befestigt ist und das eine koaische Bohrung (41) aufweist, an die der Stift- (38) des betreffenden, nalaeau fluchtenden ausgewählten Werkzeugs (21) ein-•öjrittj wenn die Trommel (4) parallel zu der Spindelachse bewegt wird₅ um das ausgewählte Werkzeug (21) zm der¹ Spindel (11) zu bringen® und dass die Anordnung derart ist, dass die konische Bohrung (41) den Stift (38) relativ au dem Zentrierelement (37) zentriert und dadurch das ausgewählte Werkzeug (21) genau mit ö@r Spindel ( 11) zum Fluchten bringt».

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet;, dass die konisch© Bohrung (4i) in dem Zentrierelement (37) zu einer zylindrischen Bohrung (39) führt, in die der Stift (4i) im letzten Teil der Bewegung der Trommel (4) parallel zu der Spisadelachse geführt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M,I3) ein Umkehrmdsr ist und eine Steuerschaltung für den Motor aufweist, die den Drehsinn wählt, mittels dem das ausgewählte Werkzeug (21) auf dem icürziesten Weg zum Fluchten gebracht wird, und dass die Steuerschaltung eine. Einrichtung aufweist, die auf die binärcodierten

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Zahlen Ä und R ansprechen, die die tatsächliche Stellung der Tronmel (4) bzw» die erforderliche Stellung der Trommel darstellen, üb due höchstwertige Bit der Summe A + R zu bilden, wobei R das Komplement von R ist, und um den Drehsinn entsprechend dem Wert dieses Bits auszuwählen»

7· Vorrichtung nach Anspruch 6_e dadurch gekennzeichnet, dass der Binärcode ein binärcodierter Dezimalcode ist» ■"■■."■■■ - m

8» Vorrichtung nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet^ dass um die Trommel (4) zwanzig Werkzeugetellungen vorhanden sind, und dass der Code nur fünf Bits verwendet, wobei die Stellungszahl 20 durch O OOOO dargestellt wird·

9, Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die codierte Zahl A von mehreren Mikrοschaltern (54), einem pro Bit, und mehreren Sätzen von Nocken (55) geliefert wird, von denen jeder Satz an der Trommel (4) in einer Stellung befestigt ist, die einer Werkzeugstellung entspricht ™ und eine entsprechende Kombination der Mikreschalter betätigt, wenn die Werkzeugstellung mit der Reitstockspindel (11) übereinstimmt, und dass die Steuerschaltung aufweist ein Eingaberegister (R ) für die Zahl R, einen Inverter (I₁) für die Bildung von R, einen Addierer (S_M), der auf die Mikroschalter (54) und den Inverter anspricht, um das höchstwertige Bit von A 4- R zu liefern, zwei bistabile Flip-Fleps (F_Q, F.), die, wenn sie gesetzt werden, den Metor (H₉ 13)

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veranlass©sa9- in ©in© d©r beidea Brekrieintungen zu drekesr, ©im drittes bistabiles Flip^Flop (F), das₉ wean ©s v©ja eiaesi ZiastiiaMiiTagsigaal für die Drehung der ItoesoI- (4) ges©tst x-i±rä._o die eleiitromagnetische Bremse löst und bewirkt₀ dass das Iköclistwertige Bit eines ÜQZ· h®±d®n Flip=Flops |F__SF.) in Abhängigkeit &b das Bit O-©dor 1

naeli AnmpvucL· 9© dadkxreii gekennzeichnet, dass eine Vergleichsschaltung (θ)» di© an das Eingaberegister (r ) und die Mikro schalt er (5^-) angeschlossen, ist, ein Koinzidemzsigaai abgibt, wenn A = R ist_s und dass dieses Signal alle drei Flip-Flops (F₀,F_A,F) zurückstellt»

11.» Vorrichtung nach Anspruch 10, daefeureli gekennzeichnet, dass die Vergleichsschaltung (c) an eine Blockierschaltumg angeschlossen ist, die susätzlich auf das Zustimsaungssignal anspricht, das von einer Verzögerung sschaltung (R' ) verzögert w±rd_f um alle drei Flip-Flops zurückzustellen, wenn das Koinzidenzsignal nicht auftritt, bevor das verzögerte Zustim-Eiungssignal auftritt«,

12» Vorrichtung nach Anspruch 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerung, die von der Verzögerungsschaltung (b'_) erzeugt wird, der Zeit entspricht, die der Motor (M,13) benötigt, um die Trommel (4) um zehn Werkzeugstellungen zu drehen.

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13· Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, gekenn- * zeichnet durch einen aaockenbetätigten Schalter (Mg), der ein Signal liefert, wenn die Trommel (4) mit irgendeinem Werkzeug (.21) innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs relativ zu der Reitstockspindel (11) übereinstimmt, und eine weitere Schaltung, die auf das Vorhandensein dieses Signals und des von einer Verzögerungsschaltung (R^) verzögerten Koinzidenzsignals anspricht, um ein Signal für die Bewegung der Trommel (4) parallel zu der Spindelachse zu liefern und das ausgewählte Werkzeug zu der Spindel zu bringen.

14ö Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13» dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bewegung der Trommel (4) parallel zu der Spindelachse einen hydraulischen Zylincfer (24) aufweist, der an dem Trommelsupport (3) befestigt ist, sowie einen Drehkolben (26) in dem Zylinder, der einen exzentrischen Zapfen (30) trägt, der in einem Schlitz (31) eines an dem Reitstock (1). bzw, dem Trommelsupport (3) befestigten Teils angeordnet ist»

15· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (21) an Scheiben (22) befestigt sind, die wiederum in Ausnehmungen (20) der Ümfangswand (7) der Trommel (4.) aufgenommen und darin von radial in die Ausnehmungen der Scheiben eingesetzten Stiften (43) gehalten werden, dass ein hydraulischer Zylinder (4°) an dem Reitstock (i) befestigt.ist, um ein Teil hin- und herzubewegen, das von dem ausseren, über die Trommel (4) vorstehenden Ende des zu dem fluchtenden Werk-

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zetig (21) gehörenden Stiftes (38) ergriffen wird, wexxxi die Trommel (4) so bewegt wird, dass dieses Werkzeug (21) an die Spindel (11) gebracht wird, und dass bei Betätigung dieses hydraulischen Zylinders (49) der Stift (38) zurückgezogen wird, um das ausgewählte Werkzeug (21) zur Drehung durch die Spindel (11) freizugeben, und danach der Stift (38) wieder eingeführt wird.

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