CH664723A5

CH664723A5 - Hydraulische antriebsvorrichtung fuer die lagerichtige positionierung von werkstuecken.

Info

Publication number: CH664723A5
Application number: CH2777/84A
Authority: CH
Inventors: Eckehart Schulze
Original assignee: Hartmann & Laemmle
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1988-03-31
Also published as: GB8414832D0; GB2146274B; US4837912A; GB2146274A; IT8421337A0; DE3321120A1; FR2547759B1; IT1174162B; FR2547759A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsvorrichtung nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Zur lagerichtigen Positionierung von Werkstücken bezüglich einer Mehrzahl von äquidistant angeordneten Arbeitsachsen von Arbeitsstationen werden in der Regel M altheser-Kreuz-Antriebe verwendet, wenn es auf eine rasche und genaue Positionierung ankommt. Nachteilig dabei ist einmal der hohe Aufwand für die Herstellung der Maltheser-Kreuze und es ist auch für den Arbeitsablauf von Nachteil, dass das Weiterfördern der Werkstücke jeweils nur in den durch die Maltheser-Kreuze vorgegebenen Schrittweiten erfolgen kann. Um eine oder mehrere Bearbeitungsstationen zu überspringen wird z. B. ein Rundschalttisch in entsprechender Vielfachheit beschleunigt und angehalten, was insgesamt zu relativ langen Taktzeiten führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hydraulische Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet und ausserdem eine präzise Positionierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale der Erfindung auf einfache Weise gelöst.

Hieraus resultierende Vorteile sind zumindest die folgenden:

der Regler-gesteuerte hydraulische Antrieb erlaubt es, den Bewegungsablauf hinsichtlich Beschleunigung, maximaler Vorschubgeschwindigkeit und Abbremsung in weiten Grenzen beliebig zu steuern. Es werden hohe Positioniergenauigkeiten erzielt und rasche Taktfolgen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 ist eine mit einfachen technischen Mitteln realisierbare Gestaltung einer Überwachungseinrichtung angegeben, mit der die Indizierung bestimmter Positionen mittels eines Index zuverlässig überwachbar bzw. steuerbar ist. In Verbindung damit ist durch die Merkmale des Anspruchs 3 eine vorteilhaft einfache Gestaltung der im Rahmen der Überwachungseinrichtung vorgesehenen Überwachungsscheibe angegeben.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn im Rahmen der Überwachungseinrichtung ein Absolut-Stellungsgeber vorgesehen ist, so dass das Erreichen beliebiger Positionen, die durch entsprechende Sollwertvorgabe eingestellt worden sind, ebenfalls überwacht werden kann.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Antriebsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit einem Rundschalttisch mit mehreren in äquidistanten Winkelabständen verteilten Bearbeitungsstationen und einem Index zur Fixierung des Rundschalttisches in seinen Soll-Positionen sowie einer mit einer Nockenscheibe arbeitenden Überwachungseinrichtung für den Toleranzbereich, innerhalb dessen indiziert werden kann und

Fig. 2 Einzelheiten der im Rahmen der Überwachungseinrichtung vorgesehenen Nockenscheibe.

Die Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, zeigt eine erfindungsgemässe hydraulische Antriebsvorrichtung 10 für eine Rundschalttischmaschine 11, die in der Fig. 1 durch den mit einem Aussenzahnkranz 12 versehenen Rundschalttisch 13, zwei Bearbeitungsstationen 14 und 16, zwei Spannfutter 17 und 18 für Werkstücke 19 sowie zwei in Verbindung mit den Spannfuttern 17 und 18 vorgesehene Indexkörper 21 und einen insgesamt mit 22 bezeichneten Index repräsentiert ist, der durch formschlüssigen Eingriff seines am Ende kegelstumpfförmigen Indexbolzen 23 den Rundschalttisch jeweils in derjenigen Position genau fixiert, in der an sämtlichen Bearbeitungsstationen — es sei angenommen, dass insgesamt acht Bearbeitungsstationen vorhanden seien und eine entsprechende Anzahl von Spannfuttern — eine genaue Bearbeitung der Werkstücke 19 möglich ist, wobei an jeder Station 14 oder 16 eine andere Bearbeitung gleichzeitig mit den übrigen stattfindet. Ist ein Arbeitstakt vorbei, so wird der Rundschalttisch 13, beim dargestellten Ausführungsbeispiel um 45°, weitergedreht, wonach beispielsweise

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das an der Station 14 bearbeitete Werkstück 19 anschliessend an der Station 16 weiterbearbeitet wird. Um dieses Weiterdrehen des Rundschalttisches 13 möglichst rasch und genau bewerkstelligen zu können, ist die hydraulische Antriebsvorrichtung 10 wie folgt ausgebildet:

sie umfasst einen Hydromotor 24, dessen Antriebswelle 26 über eine lediglich schematisch angedeutete Schnelltrennkupplung mit einem mit dem Zahnkranz 12 kämmenden Antriebsritzel 27 starr verbunden ist, Auf der Welle 28 dieses Antriebsritzels sitzt drehfest mit dieser verbunden ein Stirnzahnrad 29. Mit diesem kämmt das Positions-Istwert-Rück-meldezahnrad 31 eines als elektrohydraulisches Nachlauf-Regelventil ausgebildeten Servoreglers 32, der den Hydromotor 24 der Antriebsvorrichtung 10 nach Antriebsleistung und Schwenkwinkelbereich steuert.

Aufbau und Funktion dieses Servoreglers 32, der mit Schrittmotor-gesteuerter Sollwert-Vorgabe und mechanischer Istwert-Rückmeldung arbeitet, werden als bekannt vorausgesetzt. Ein geeigneter Servoregler wird von der Anmelderin selbst seit vielen Jahren hergestellt und vertrieben. Mit einer bestimmten Anzahl von Schrittschaltimpulsen ist ein bestimmter Drehwinkelbereich des Rundschalttisches verknüpft, wobei durch die Anzahl der Schrittimpulse im Verhältnis zu dem Weiterschaltwinkel, hier 45°, die Toleranzen vorgebbar sind, innerhalb derer die Antriebsvorrichtung 10 eine genaue Positionierung vermittelt. Durch geeignete Steuerung der Impulsfolgefrequenz, mit der der Schrittmotor 33 angesteuert wird kann der Bewegungsablauf der Wei-terschaltbewegung des Rundschalttisches 13 in weiten Grenzen bedarfsgerecht variiert werden. Insbesondere ist ein sanfter Einlauf der Spannfutter 17 und 18 in ihre Sollstellungen möglich und es sind in den Zwischenbereichen hohe Drehgeschwindigkeiten einstellbar. Die Antriebsvorrichtung 10 ist auch nicht an bestimmte, den Winkelabständen der Spannfutter 17 und 18 bzw. Bearbeitungsstationen 14 und 16 entsprechende Schrittweiten gebunden, sondern es können,

ohne dass der Rundschalttisch angehalten werden muss, beliebige Vielfache der Winkelabstände der Bearbeitungsstationen 14 und 16 durchfahren werden, so dass ein Werkstück 19, das an der Bearbeitungsstation 14 bearbeitet worden ist, ohne Zwischenhalt zu der übernächsten Station beispielsweise gefahren werden kann. Durch den reglergesteuerten Betrieb des Hydromotors 24 wird auch vermieden, dass im Falle einer Verklemmung des Rundschalttisches 13 überhöhte Antriebskräfte über das Antriebsritzel 27 auf den Rundschalttisch 13 übertragen werden, die zu einer Zerstörung führen könnten.

Das sich mit dem Antriebsritzel synchron drehende Stirnrad 29 kämmt weiter mit einem Stirnrad 34, auf dessen Welle 36 eine Überwachungsscheibe 37 angeordnet ist, die bei den vorgegebenen Zahnradübersetzungen eine volle 360°-Drehung ausführt, wenn der Rundschalttisch 13 sich um 45° gedreht hat, d.h. einen Weiterschalthub ausgeführt hat. Diese Scheibe 37 umfasst drei Nockenbahnen 41,42 und 43, denen je ein Induktivgeber 51 und 52 bzw. 53 zugeordnet ist. In Richtung des Pfeils 44 der Fig. 1 gesehen, haben diese drei Nockenbahnen 41,42 und 43, einzeln für sich betrachtet die aus der Fig. 2, auf deren Einzelheiten verwiesen sei, ersichtliche Kontur. Wenn sich die Scheibe 37 und damit die Nockenbahnen 41,42 und 43, die starr miteinander gekoppelt sind, in dem durch den Pfeil 46 der Fig. 2 repräsentierten Uhrzeigersinn drehen, so ändert sich der Ausgangssignalpegel der einzelnen Induktivgeber 51, 52 und 53 jeweils dann, wenn eine der Steuerkanten der Nocken die Geber-Längsachse überquert. Es sei angenommen, dass jeder der Induktivgeber 51, 52 und 53 auf hohen Ausgangssignalpegel gesetzt werden, wenn die Nocken 61 bzw. 62 bzw. 63 mit ihren ansteigenden Steuerkanten 66 und 67 bzw. 68 an dem jeweiligen Geber vorbeitreten und wieder auf niedrigen Ausgangssignalpegel zurückfallen, wenn die abfallenden Steuerkanten 71 und 72 bzw. 73 die Detektorachsen bei einer durch den Pfeil 46 repräsentierten Bewegungsrichtung die Detektorachsen überqueren.

Die insoweit erläuterte, die Überwachungsscheibe 37 und die Induktivgeber 51, 52 und 53 umfassende Funktionseinheit kann das Einrücken des Indexbolzens in seine den Rundschalttisch in seinen Soll-Lagen fixierende Position wie folgt überwacht bzw. gesteuert werden: durch den Winkelabstand zwischen der vorderen Steuerkante 68 des Nockens 63 von der Steuerkante 67 des Nockens 62 kann der Winkelbereich vorgegeben werden, innerhalb dessen ein Einrücken des Index 22 in die Indexkörper 21 erfolgen darf. In dieser Stellung fluchtet die Steuerkante 66 des Nockens 61 an der Überwachungsscheibe gerade mit der Achse ihres Induktivgebers 51 bzw. die Scheibe 37 wird so eingestellt. Die Stellung, in der das Ausgangssignal des Induktivgebers 51 von niedrigem auf hohen Signalpegel wechselt ist somit die Nullstellung, von der aus Toleranzen zugelassen werden können, deren Betrag mit den positiven und negativen Winkelabständen der Steuerkanten 68 und 67 von der Steuerkante 66 verknüpft ist. Bei ordnungsgemässer Funktion der Überwachungseinrichtung arbeitet diese wie folgt:.

liegt nach einem Weiterschalt-Arbeitsspiel nur das Hoch-Pegel-Ausgangssignal des Induktivgebers 53 vor, so kann der Index 22 in den jeweiligen Indexkörper eingerückt werden. Dasselbe gilt, wenn neben dem Hoch-Pegel-Ausgangssignal des Induktivgebers 53 auch das Hoch-Pegel-Ausgangs-signal des Nullstellungsgebers 51 vorliegt. Steht gleichzeitig auch ein Hoch-Pegel-Ausgangssignal am Ausgang des Induktivgebers 52 an, so darf nicht indiziert werden, da der Rundschalttisch sich zu weit gedreht haben muss. Steht nur ein Hoch-Pegel-Ausgangssignal des Induktivgebers 52 an, so muss ein Fehler vorliegen, da ansonsten auch das Hoch-Pegel-Ausgangssignal des Detektors 53 anstehen müsste.

Durch geeignete Wahl der Übersetzungsverhältnisse, mit denen Sektor-Winkeldrehungen des Rundschalttisches auf 360°-Drehungen der Überwachungsscheibe 37 übersetzt werden, kann diese auf die verschiedensten Teilungen eines Rundschalttisches ausgelegt werden. Die reglerseitige Anpassung der Antriebsvorrichtung 10 an vorgegebene Winkelbeträge der Schaltschritte ist in bekannter Weise einfach möglich.

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1. Hydraulische Antriebsvorrichtung für die lagerichtige Positionierung von Werkstücken zu den Werkzeugen einer Werkzeugmaschine mit mehreren Bearbeitungsstationen, die um die zentrale Achse eines Rundschalttisches gruppiert sind, wobei die Werkstücke nacheinander verschiedene, an den einzelnen Bearbeitungsstationen erfolgende Bearbeitungen erfahren und taktgesteuert von Station zu Station weiterbewegt werden und wobei die genaue Position durch einen sogenannten Index festgelegt wird der, nachdem der Rundschalttisch weiterbewegt worden ist und innerhalb vorgegebener Toleranzen seine ungefähre Position eingenommen hat in einen je einer der möglichen Soll-Positionen des Rundschalttisches zugeordneten Indexkörper einrastet und damit das bzw. die Werkstücke in die für die genaue Bearbeitung erforderliche Lage zu den einzelnen Werkzeugen bringt und hält, dadurch gekennzeichnet, dass der Rundschalttisch mittels eines Hydromotors (24) angetrieben ist, der von einem elektro-hydraulischen Nachlaufregler (32) mit schrittmotorgesteuerter Sollwert-Vorgabe und mechanischer Istwert-Rückmeldung gesteuert ist, und dass eine mit dem Rundschalttisch (13) bzw. einem Abtriebszahnrad (29) des Hydromotors (24) formschlüssig gekoppelte Überwachungseinrichtung (37) vorgesehen ist, die anzeigt, ob sich der Rundschalttisch (13) in einer für das Einrasten eines Indexzahnrades (23) geeigneten Position befindet und, wenn dies der Fall ist, ein die Indizierung auslösendes Signal abgibt, oder, falls sich der Rundschalttisch (13) nicht in der geeigneten Position befindet, die Indizierungsvorrichtung (22) deaktiviert.

2. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung eine Nockenscheibe (27) umfasst, die über ein Getriebe (27, 29, 34) derart mit dem Rundschalttisch (13) gekoppelt ist, dass sie, wenn dieser von einer ersten, für die Bearbeitung der Werkstücke (19) geeigneten Stellung in seine nächste fahrt, gerade eine 360°-Drehung ausführt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenscheibe (37) mindestens drei Steuerkanten (66,67,68) aufweist, durch deren Vorbeitreten an einem als Positionsdetektor vorgesehenen Induktivgeber (51, 52 oder 53) ein Signal ausgelöst wird, wobei die eine, erste Steuerkante (68) durch ihr Vorbeitreten an dem zugeordneten Detektor (53) ein Hoch-Pegel-Ausgangs-signal auslöst, wenn der Rundschalttisch (13) eine Stellung erreicht, in der das Einrasten des Index (22) möglich ist, die genaue Sollage des Rundschalttisches (13) aber noch nicht erreicht ist, die zweite Steuerkante (66) durch ihr Vorbeitreten am Induktivgeber (51) ein Hoch-Pegel-Signal setzt, sobald die exakte Soll-Lage des Rundschalttisches erreicht und dieser über diese Soll-Lage hinauszulaufen beginnt und die dritte Steuerkante (67) ein Hoch-Pegel-Signal am Induktivgeber (52) setzt, wenn der Rundschalttisch über den für ein Indizieren geeigneten Winkelbereich hinausgelaufen ist.

4. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungskabinen in gleichen Winkelabständen angeordnet sind.