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Die Erfindung betrifft einen Schrittschaltdrehtisch, mit zwei in einem Gehäuse mit ihren Drehachsen z. B. parallel und mit Abstand zueinander angeordneten Kurvenwalzen, die jeweils mindestens eine Antriebsnut mit jeweils Rastgängen aufweisen, mit einem drehbar gelagerten Drehteller, auf dem ein Werkstück anzuordnen ist, mit über den Umfang des Drehtellers mit vorzugsweise gleichem Winkelabstand mit ihren Längsachsen parallel zueinander angeordneten Rollenbolzen, die jeweils in die zugeordnete Antriebsnut der betreffenden Kurvenwalze eintauchen, die die Bewegungscharakteristik – Beschleunigung, Abbremsen und sonstige Drehbewegungen – der Tischplatte während des Durchtritts der betreffenden Rollenbolzen durch die zugeordnete Antriebsnut steuert und dabei den Drehteller rotierend oder schrittweise antreiben.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 0 643 636 B1 sind Drehtische mit einem Schrittantrieb mit einer durch Wälzlager drehbar auf der Oberseite eines Gehäuses gelagerten Tischplatte vorbekannt, von deren Unterseite mehrere, in gleichmäßigen Winkelabständen versetzt auf dem gleichen Durchmesser angeordnete Antriebsbolzen vortreten, welche in eine Antriebsnut in einer im Gehäuse gelagerten, motorisch antreibbaren Kurvenwalze eingreifen, wobei der Verlauf der Antriebsnut die Charakteristik der Drehbewegung des Drehtellers bestimmt. Der kreisförmig begrenzte Drehteller hat einen Durchmesser, der größer ist als der zugeordnete obere, ebenfalls kreisförmig begrenzte, den Lagerbereich bildende Bereich des Gehäuses. Der das Gehäuse radial überragende Bereich des Drehtellers ist in seiner Dicke in Abwärtsrichtung derart verstärkt, dass er den Lagerbereich des Gehäuses in Abwärtsrichtung etwas umgreift. In der radial nach außen weisenden Wand des Gehäuses sind im Lagerbereich die gehäuseseitigen Laufbahnen des Wälzlagers für den Drehteller ausgebildet. An der nach unten weisenden Fläche des das Gehäuse im Lagerbereich nach unten umgreifenden Drehteller-Randbereichs ist ein Lagerring lösbar befestigt, wobei in der den Laufbahnen im Gehäuse gegenüberliegenden Innenfläche des Drehtellers die teilweise im übergreifenden äußeren Drehteller-Randbereich und teilweise im Lagerring liegenden Laufbahnen für die tischplattenseitige Lagerung der Wälzkörper ausgebildet sind. Die gehäuseseitigen Laufbahnen des Wälzlagers sind von zwei in Höhenrichtung beabstandeten, in eine Nut im oberen Lagerbereich des Gehäuses angeordneten Drahtringen aus gehärtetem Stahldraht gebildet. Die tischplattenseitigen Laufbahnen des Wälzlagers sind von zwei in Höhenrichtung beabstandeten Drahtringen aus gehärtetem Stahldraht gebildet, die in einer teilweise in der gehäusezugewandten Innenseite des ringförmig überragenden Randbereichs des als Tischplatte ausgebildeten Drehtellers und teilweise im Lagerring ausgebildeten Nut angeordnet sind.
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Die als Antriebswalze ausgebildeten Kurvenwalzen des Drehtellers verfahren immer im 360°-Schritt, das heißt jeweils eine Umdrehung nach vorne oder zurück.
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Aus der
EP 1 754 566 A1 ist ein dort als Rundschalttisch ausgebildeter Schrittschaltdrehtisch mit einem Drehteller vorbekannt, welcher in eine Kurventrommel eingreifende Mitnehmer aufweist, wobei der Teller relativ zu einem stationären Mittenteil über die Kurventrommel drehend antreibbar ist, die ihrerseits über zumindest ein Kraftübertragungselement von einem Motor zu einer Drehbewegung um ihre Längsachse beaufschlagbar ist. Im Bereich der Kurventrommel und/oder im Bereich eines Kraftübertragungselements und/oder im Bereich der Mitnehmer ist ein ein Ausgangssignal generierender, auf Druck und/oder Zug reagierender Messaufnehmer vorgesehen, wobei weiterhin eine Auswerteinheit zur Abgabe eines Motor-Stoppsignals bei Überschreitung eines Schwellwertes durch das Ausgangssignal vorgesehen ist. Der Messaufnehmer ist als Dehnmessstreifen oder als Piezoelement ausgebildet. Zwischen Motor und Kurventrommel ist ein Kraftübertragungselement als Untersetzungsgetriebe ausgebildet. Ein Dehnmessstreifen ist an einem Lagerelement der Kurventrommel und/oder an den Mitnehmern vorgesehen. Des Weiteren ist ein Druckaufnehmer gegenüber einem stirnseitigen Ende der Kurventrommel vorgesehen. Außerdem kann ein Dehnmessstreifen an einer Lagerplatte der Kurventrommel vorgesehen sein, in der die Kurventrommel mittels eines Festlagers, insbesondere mittels Axial- und Radiallagern gelagert ist. Demnach betrifft diese Druckschrift eine im Antriebsstrang vorgesehene Verformungsüberwachungsvorrichtung unter Zuhilfenahme von Dehnmessstreifen, die – überwacht durch eine geeignete Steuerung – zur sofortigen Abschaltung des Motors genutzt wird, falls es zu grenzüberschreitenden Verformungen im Antriebsstrang kommen sollte.
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Aus der
DE 43 45 090 A1 ist ein Drehtisch zum Bewegen und Feinpositionieren eines Werkstückes durch Drehen um eine im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Tischdrehachse vorbekannt, mit einem um die Tischdrehachse drehbar gelagerten Tisch, der mit einem zylinderförmigen Antriebskörper drehfest verbunden ist. Es ist ein mit einer treibenden Rolle ausgerüsteter Drehantrieb vorgesehen, dessen Drehachse neben der Tischdrehachse angeordnet ist. Es ist ein Zugmittel vorgesehen, das als Getriebeverbindung zwischen der treibenden Rolle und dem Antriebskörper vorgesehen ist und das sowohl um den Antriebskörper als auch um die treibende Rolle herumgeführt ist. Es ist eine weitere Rolle vorgesehen, um die das Zugmittel herumgeführt ist und die um eine weitere Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Drehachsen derart angeordnet sind, dass die durch das Zugmittel auf den Antriebskörper ausgeübten Radialkräfte in der vektoriellen Summe im Wesentlichen Null sind. Es geht somit um eine Krafteinleitung in die Tischplatte, bei der sich alle radialen Kräfte auf die Tischplatte vektoriell möglichst vollständig aufgeben sollen. Hierzu wird ein die Tischplatte bzw. ein damit einstückig verbundener Körper von einem Seil umschlungen, das von nur einer Rolle angetrieben wird. Anscheinend soll hier die Synchronität verschiedener Rollen durch das umschlingende Seil herbeigeführt werden. Eine Synchronisierung gegebenenfalls mehrfach angetriebener Rollen wird nicht erwähnt. Auch geht es bei dieser Druckschrift nicht um eine Lastgleichverteilung zwischen zwei separaten Antriebssträngen, sondern nur um das Aufheben von Radialkräften an der Tischplatte, um die Positioniergenauigkeit zu erhöhen.
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Der Katalog der WEISS GmbH Sondermaschinentechnik „Freiprogrammierbare Hochlast-Rundtische TV + RH” betrifft einen Rundtisch, bei welchem Walzen mit konstanter Steigung vorgesehen sind. Bei derartigen Rundtischen läuft ein Servomotor lagegeregelt als „Mastermotor” und ein zweiter Servomotor als „Slavemotor” mit. Die Getriebestufe wird als Walzen- und Rollenbolzen mit konstantem Untersetzungsverhältnis gebildet. Antriebsnuten mit Rastgängen sind somit nicht vorhanden.
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Aus der
EP 0 643 636 B1 ist ein Schrittschaltdrehtisch mit einer Kurvenwalze vorbekannt, die mit Rastgängen versehen sind. Diese Druckschrift beschäftigt sich mit dem Problem, das zwischen dem Halterungs- und Einstellring und dem Umfang der Tischplatte ein, wenn auch geringer Spalt besteht, durch den Schmutzteilchen und andere Verunreinigungen wie Bearbeitungsspäne, Bohr- und Kühlflüssigkeit oder dergleichen, eindringen können. Deshalb wird vorgeschlagen, diesen Spalt in geeigneter Weise abzudecken oder abzudichten. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, den das Gehäuse radial überreichenden Bereich der Tischplatte in seiner Dicke in Abwärtsrichtung derart zu verstärken, dass er den Lagerbereich des Gehäuses in Abwärtsrichtung etwas umgreift. In der radial nach außen weisenden Wand des Gehäuses im Lagerbereich sind die gehäuseseitigen Laufbahnen des Wälzlagers für die Tischplatte ausgebildet. An der nach unten weisenden Fläche des das Gehäuse im Lagerbereich nach unten umgreifenden Tischplatten-Randbereichs ist ein Lagerring lösbar befestigt. In der den Laufbahnen im Gehäuse gegenüberliegenden Innenfläche der Tischplatte sind die teilweise im übergreifenden äußeren Tischplatten-Randbereich und teilweise im Lagerring liegenden Laufbahnen für die tischplattenseitige Lagerung der Wälzkörper ausgebildet. Die tischplattenseitigen Laufbahnen der Wälzlager sind von zwei in Höhenrichtung beabstandeten Drahtringen aus gehärtetem Stahldraht gebildet, die in einer teilweise in der gehäusezugewandten Innenseite des ringförmig überragenden Randbereichs des als Tischplatte ausgebildeten Drehtellers und teilweise im Lagerring ausgebildeten Nut angeordnet sind. Die als Antriebswalze ausgebildeten Kurvenwalzen des Drehtellers verfahren im 360°-Schritt, das heißt jeweils eine Umdrehung nach vorne oder zurück.
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Die
EP 1 754 566 A1 betrifft eine im Antriebsstrang vorgesehene Verformungsüberwachungsvorrichtung unter Zuhilfenahme von Dehnmessstreifen, die – überwacht durch eine geeignete Steuerung – zur sofortigen Abschaltung des Motors genutzt werden, falls es zu grenzüberschreitenden Verformungen im Antriebsstrang kommen sollte.
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Aus der
DE 43 45 090 A1 ist ein Drehtisch zum Bewegen und Feinpositionieren eines Werkstückes durch Drehen um eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Tischdrehachse vorbekannt. Eine Synchronisierung gegebenenfalls mehrfach angetriebener Rollen wird nicht erwähnt. Auch geht es bei dieser Druckschrift nicht um eine Lastgleichverteilung zwischen zwei separaten Antriebssträngen, sondern nur um das Aufheben von Radialkräften an der Tischplatte, um die Positioniergenauigkeit zu erhöhen.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schrittschaltdrehtisch zu schaffen, der über zwei Kurvenwalzen mittels Rollenbolzen und elektrischen Antrieben angetrieben wird, wobei bei stetigem Gleichlauf der Kurvenwalzen eine möglichst große Lastgleichverteilung der motorischen Antriebe erreicht werden soll.
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Lösung
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Die Aufgabe wird durch jeden der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
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Einige Vorteile
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Bei der Erfindung werden die Kurvenwalzen z. B. durch jeweils einen als Asynchronmotor ausgebildeten Elektromotor angetrieben, wobei über ein Steuermodul und einen Frequenzumrichter (FU) im Umfang der nachfolgend noch beschriebenen Art und Weise eine drehwinkelgleiche Steuerung der Kurvenwalzen erzielt wird. Jeder elektrische Antriebsmotor ist über ein Untersetzungsgetriebe, z. B. über ein Planetengetriebe mit der betreffenden Kurvenwalze getrieblich formschlüssig im Sinne der Drehbewegung verbunden, das heißt jede Drehwinkeländerung der betreffenden Motorwelle führt zu einer korrespondierenden Drehwinkeländerung der zugeordneten Kurvenwalze des Drehtellers des Schrittschaltdrehtisches, auf dem das Werkstück angeordnet ist. Solange die Motorwellen der Antriebe sich synchron drehen, gilt dies auch für die motorisch angetriebenen Kurvenwalzen.
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Jeder der Servomotoren hat einen eigenen Drehwinkelgeber (Resolver), der der übergeordneten Steuerung jederzeit Informationen über die Stellung der Motorwelle des betreffenden Servomotors gibt. In beiden Motoren wird bei Null-Stellung der jeweiligen Kurvenwalze, bei der sich die Kurvenwalzen dann in der Mitte eines sogenannten Rastganges befinden, dessen Nullstellung programmiert. Die Steuerung oder Regelung gibt dann im Regelzyklus von wenigen Millisekunden dem entsprechenden Frequenzumrichter jeweils einen zu erreichenden Drehwinkel vor, den dieser durch Ansteuerung des zugeordneten motorischen Antriebs zu Erreichen versucht. Der Drehwinkelgeber des Servomotors meldet dann die erreichte Stellung zurück, woraufhin der Frequenzumrichter entsprechend nachregelt. Eine neue Vorgabe der Steuerung oder Regelung führt dann zum Ansteuern oder zum Nachregeln der nächsten Position. Die Vorgabe des Drehwinkels über der Zeit wird ermittelt aus der eingestellten „Rampe” für das Anlaufen des Motors bis zur gewünschten Drehzahl. Die Regelung eines zurückgemeldeten Drehwinkels muss – über die Messgenauigkeit und den Regelzyklus der Steuerung bzw. Regelung hinaus – eine geringe Abweichung vom Vorgabewert zulassen, da sonst das System zum Vibrieren oder Schwingen neigt. Dieser Toleranzbereich wird zu Beginn der Bewegung engstmöglich eingestellt, um eine synchrone Bewegung der Kurvenwalzen zu erzielen. Dies wird bewirkt durch eine entsprechende Programmierung in der Steuerung oder Regelung, was innerhalb eines Toleranzbereichs in Abhängigkeit vom Drehwinkel möglich ist. Unter Schrittzeit T wird die Zeit für eine Umdrehung der Antriebswalze bis zur Ausgangsposition (Nullstellung), das heißt inklusive Zeit für das Durchlaufen des Rastganges (innerhalb derer die Tischplatte schon in Ruhestellung ist) verstanden. Bewegungszeit c ist die reine Bewegungszeit der Tischplatte zur nächsten Position, das heißt, Drehzahl der Walze, ohne Zeit für den Rastgang. Die Zeit, in der der Drehteller bzw. die Tischplatte nicht produktiv arbeiten können, soll möglichst kurz gehalten werden.
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Die Erfindung wird nur auf Schrittschaltdrehtischen mit fester Teilung angewendet, wobei die Kurvenwalzen jeweils eine oder mehrere Nuten besitzen, in die mindestens jeweils ein Rollenbolzen eingreift, der an dem drehbaren Drehteller befestigt ist. Durch die Drehbewegung der betreffenden Kurvenwalze wird der Rollenbolzen in der zugeordneten, grob betrachtet schraubenlinienförmig verlaufenden Antriebsnut längs zur Kurvenwalze bewegt. Die Antriebsnut ist so gestaltet, dass aus dem sogenannten Rastgang heraus (hier kann sich die Walze drehen, ohne dass eine seitliche Bewegung des Rollenbolzens bewirkt wird) der Rollenbolzen seitlich bewegt wird, was eine Drehbewegung des Drehtisches verursacht. Die Nut ist nun so gestaltet, dass ein weiterer Rollenbolzen in die Nut der zugeordneten Kurvenwalze von der anderen Seite her eintaucht, bevor der erste Rollenbolzen die betreffende Nut verlässt. Der zweite Rollenbolzen übernimmt die Kraftaufnahme vom ersten und folgt der sich drehenden Nut bis zum Erreichen des Rastgangs. Dort wird ebenfalls der motorische Antrieb abgeschaltet, wenn der Drehteller in dieser Position länger verweilen soll, als das Durchlaufen des Rastganges dauern würde. Dies ist normalerweise der Regelfall, kann jedoch auch von Fall zu Fall verschieden sein. Die Nut in jeder Kurvenwalze ist so gestaltet, dass eine Umdrehung der Walze vom sogenannten Rastgang bis zum Wiedererreichen desselben den Drehtisch zur nächsten Position bewegt. Über diesen einfachen Fall hinaus bedürfen größere Bewegungswege des Durchlaufs mehrerer Rollenbolzen bis zum Erreichen der nächsten Position. In diesen Fällen erhält jede Kurvenwalze eine/mehrere Nuten (mehrgängige Kurvenwalzen), wobei dennoch nach einer Walzenumdrehung der Rastgang wieder erreicht wird.
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Typischerweise wird bei Schrittschaltdrehtischen zum Beispiel nur ein vom Netz betriebener Asynchronmotor verwendet, der nach dem Einschalten relativ rasch seine baubestimmte Drehzahl erreicht, und zwar in den meisten Fällen noch bevor der Rollenbolzen den Rastgang der Nut der Kurvenwalze verlässt. Der Drehteller und damit das Werkstück wird dabei noch nicht bewegt. Durch zunehmende Kurvensteigung wird der Drehteller dann beschleunigt. Die Kurve wird dann mit lastabhängiger, fast konstanter Drehzahl von Motor und Kurvenwalze durchlaufen, das heißt der Drehteller wird nach Beschleunigung und ggf. Konstantfahrt wieder durch die Kurve abgebremst, bis im Rastgang der Drehteller wieder stillsteht. Dort wird dann der Motor abgeschaltet, das heißt er bremst die Drehgeschwindigkeit der Kurvenwalze bis auf Null ab.
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Der Verlauf der Nut der zugeordneten Kurvenwalze in seiner Steigung bestimmt die Beschleunigung und das Abbremsen des Drehtellers. Sie wird anhand mathematischer Bewegungsgesetze so gestaltet, dass die erzielte Tischplatten-Bewegung harmonisch ist, das heißt ruck- und stoßfrei verläuft.
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Da bei der Erfindung zwei gleiche Kurvenwalzen gleiche Bewegungen synchron ausführen müssen, ist Drehwinkelgleichheit über die Zeit und ein Gleichlauf zwingende Voraussetzung. Mit dem gleichzeitigen Ein- und Ausschalten von zwei Asynchronmotoren ist dies nicht hinreichend genau und zuverlässig zu erreichen. Insbesondere würden Unterschiede in der Bremskraft der verschleißbehafteten Motorbremsen zu unterschiedlichen Anhaltewinkeln der Kurvenwalzen im Rastgang führen und beim erneuten Start zum zeitlich unterschiedlichen Erreichen der Kurvensteigung beitragen, so dass ein Crash unvermeidlich wäre, da die flachen Kurvensteigungen zum Bewegungsbeginn sehr hohe Untersetzungsverhältnisse und damit sehr hohe Bolzenkräfte verursachen. Eine Zwangskopplung über ein Verteilergetriebe hätte jedoch den Nachteil, dass alle Toleranzen, Fertigungsfehler, zum Beispiel Drehwinkelfehler der untersetzenden Getriebe usw. sich in der Position der jeweiligen Walze abbilden würden und ungleiche Stellungen der Antriebswalzen nicht zu vermeiden wären. Darüber hinaus würden auch Teilungsfehler in der kreisförmigen Rollenbolzenanordnung auf dem Drehteller zu unterschiedlichen Kontaktverhältnissen von Rollenbolzen zur jeweiligen Nut in der betreffenden Kurvenwalze führen, das heißt zwei jeweils gleichzeitig im Eingriff befindliche Rollenbolzen würden jeweils unterschiedliche Kräfte von den Kurvenwalzen aufnehmen.
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Da die vom Rollenbolzen aufzunehmenden Querkräfte über die Nutflanken der Kurvenwalzen der begrenzende Faktor bei der Auslegung solcher Antriebe sind, reduziert dies die maximal mögliche Leistung, die sich entweder in minimal möglicher Zykluszeit und/oder (gegenläufig) maximal möglichem Trägheitsmoment der jeweils zu bearbeitenden Werkstücke auf dem Drehteller darstellt. In der Praxis würde dies dazu führen, dass die Leistung des Schrittschaltdrehtisches durch eine zweite Antriebswalze sich nicht verdoppelt, sondern mit einem Sicherheitsfaktor – typischerweise zum Beispiel 80 Prozent – sich nur 160 Prozent ergäben. Ein Ausgleich dieser Toleranzen durch ein Differenzial ist nicht möglich, da dies den Gleichlauf der Walzen im Rastgang nicht sicherstellen kann, da außer Reibung auch keine Last anliegen würde.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird dagegen je eine Kurvenwalze durch einen Servomotor mit Drehwinkelgeber, gesteuert über einen Frequenzumrichter und eine übergeordnete elektronische Steuerung bzw. Regelung, angetrieben. Der Gleichlauf der Kurvenwalzen wird im Rastgang durch die Drehwinkelsynchronisation der beiden Motoren durch die übergeordnete elektronische Steuerung oder Regelung sichergestellt. Im Bewegungsteil der Kurve wird durch Aufweitung der zulässigen Drehwinkelabweichung der beiden Motoren untereinander eine Lastgleichverteilung zwischen beiden ermöglicht, und diese Aufweitung wird durch die übergeordnete elektronische Steuerung bzw. Regelung am Ende der Bewegung wieder zurückgenommen. Ein entsprechendes Notfallkonzept für Stromausfall, Geberausfall usw. kann eingebaut werden. In diesen Fällen werden beide motorischen Antriebe hinreichend synchron zum Stillstand gebracht. Bei Bewegungsbeginn wird durch die Drehwinkelgleichheit sichergestellt, dass beide Kurvenwalzen sich aus dem Rastgang heraus so drehen, dass der jeweilige Rollenbolzen in den Beschleunigungsbereich der zugeordneten Kurvenwalze gelangt. Dort baut sich durch die zunehmende Steigung der Walzennut ein Drehmoment auf, das zur „anderen” Synchronisierung der Kurvenwalzen genutzt werden kann, des Drehmoment-Gleichhaltens. Durch das Gleichgroßhalten des Drehmoments an den Kurvenwalzen übertragen beide Kurvenwalzen gleiche Kräfte auf den jeweiligen Rollenbolzen, wobei eventuelle Spiele in den beiden Antriebssträngen (Drehwinkel-Spiel der Getriebe; geometrische Ungenauigkeiten der Walzennut; unterschiedliche Abstände der Rollenbolzen zueinander auf ihrem Teilkreis; Toleranzen im Rollenbolzen-Durchmesser; unterschiedliches Spiel der Rollenbolzen in ihrem Lagersitz; usw.) dadurch ausgeglichen werden. Die Mechanik des Drehtellers wird dadurch optimal genutzt, ohne den einen oder anderen Antriebsstrang zu überlasten. Kurz vor dem erneuten Erreichen des Rastgangs am Ende eines Bewegungszyklus wird dann sukzessive wieder auf Drehwinkel-Gleichheit umgeschaltet, da im Rastgang kein zur Steuerung nutzbares Drehmoment mehr anliegt.
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Der Vorteil dieser geteilten Ansteuerung oder Regelung liegt in der vollständigen Nutzung der mechanischen Belastbarkeit jeweils beider Antriebsstränge und damit einer wesentlich höheren zulässigen Belastbarkeit des Schrittschaltdrehtisches im Vergleich zu einem mechanisch zwangsgekoppelten oder elektronischen oder drehwinkelsynchron gefahrenen Schrittschaltdrehtisch.
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Damit wird durch die Erfindung erstmalig ein Mehrfachantrieb von kurvengesteuerten Schrittschaltdrehtischen zur Erhöhung des Drehmomentes vorgeschlagen. Erfindungsgemäße Schrittschaltdrehtische sind nicht vergleichbar mit Walzenantrieben mit gleichmäßig steigenden Walzen, zum Beispiel Schneckenantrieben (sogenannten Flexantrieben). Diese haben keinen Rastgang, so dass das Synchronisationsproblem im Rastgang bei derartigen Flexantrieben entfällt. Dort könnte zum Beispiel grundsätzlich mit Drehmoment-Schlepp gearbeitet werden.
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Auch das synchrone Steuern von Servomotoren bei Wellenantrieben von Papiermaschinen kann für die erfindungsgemäße Lösung nicht als Vorbild dienen. Dort wurde die früher mechanische Zwangskopplung durch eine Königswelle durch elektronische Mittel abgelöst.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der die Erfindung – teils schematisch – beispielsweise veranschaulicht ist. Es zeigen:
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1 einen Schrittschaltdrehtisch mit zwei Kurvenwalzen, denen jeweils ein als Servomotor ausgebildeter Elektromotor zugeordnet ist, bei abgenommenem Drehteller in perspektivischer Darstellung;
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2 der aus 1 ersichtliche Schrittschaltdrehtisch in geschlossenem Zustand und
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3 ein Schaubild.
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Mit dem Bezugszeichen 1 ist insgesamt ein Schrittschaltdrehtisch bezeichnet, der an seiner Oberseite eine kreisförmig begrenzte Tischplatte 2 aufweist, die oberhalb eines Gehäuses 3 drehbar und durch zwei außen am Gehäuse 3 angeordnete motorische Antriebe 4 und 5 in der noch zu beschreibenden Art und Weise antreibbar ist. Die motorischen Antriebe sind vorliegend z. B. als elektrische Asynchronmotoren ausgebildet und können frequenzregelbar sein. Die Wellen der als Servomotoren ausgebildeten motorischen Antriebe 4 und 5 können zum Beispiel über nicht dargestellte Keilriemenscheiben oder aber auch unmittelbar über beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildete Getriebe 6 bzw. 7 mit ihren Achsen parallel zueinander angeordnete Kurvenwalzen 8 bzw. 9 antreiben. Die Getriebe 6 und 7 ermöglichen ein festes Übersetzungsverhältnis zwischen dem betreffenden motorischen Antrieb 4 und 5 und der zugeordneten Kurvenwalze 8 und 9 von zum Beispiel 1:60, so dass eine Umdrehung jeder Kurvenwalze 8 und 9 60 Umdrehungen der betreffenden Servomotorwelle der Servomotoren 4 und 5 bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht.
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In die grundsätzlich zylindrische Umfangsfläche jeder Kurvenwalze 8 und 9 ist jeweils bei der dar gestellten Ausführungsform je eine Antriebsnut 10 bzw. 11 eingearbeitet, in welche – bei eingeschalteten motorischen Antrieben 4 und 5 – aufeinander folgend jeweils ein von dem Drehteller 2 nach unten in das Gehäuse 3 vorstehender Rollenbolzen 12 von einer Schar von in gleichmäßigen Winkelabständen auf einem gemeinsamen Durchmesser angeordneter Rollenbolzen (2) eingreift. Die Länge der Antriebsnut 10 bzw. 11 in der betreffenden Kurvenwalze 8 bzw. 9 ist so bemessen, dass bei laufenden motorischen Antrieben 4 und 5 ein jeweils in die zugeordnete Antriebsnut 10 bzw. 11 eingeführter und dann bei der weiteren Drehung der Kurvenwalze 8 und 9 mitgenommener Rollenbolzen, zum Beispiel 12 gerade an einer Stirnseite der betreffenden Kurvenwalze 8 bzw. 9 aus der zugeordneten Antriebsnut 10 bzw. 11 austritt, wenn der nächstfolgende Rollenbolzen 12 auf der gegenüberliegenden Seite der betreffenden Antriebsnut 10 bzw. 11 eintritt.
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Die Bewegungscharakteristik, also Beschleunigungen, Abbremsen und sonstige Drehbewegungen der Tischplatte 2 während des Durchtritts der betreffenden Rollenbolzen 12 durch die zugeordnete Antriebsnut 10 und 11 hängt vom Verlauf, also von der Steigung der zugeordneten Antriebsnut 10 bzw. 11, ab. Dabei können Stillstandsperioden – beim Eingreifen des betreffenden Rollenbolzens 12 oder dergleichen in einen in Umfangsrichtung verlaufenden Nutabschnitt-, Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden und periodenkonstante Geschwindigkeiten beim Eingreifen des betreffenden Rollenbolzens, zum Beispiel 12, in einen Nutabschnitt mit konstanter Steigung aufeinanderfolgen.
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Bei der aus 2 ersichtlichen Ausführungsform weist der Drehtisch acht Rollenbolzen 12 auf, so dass die Tischplatte 2 bei einer vollen Umdrehung beispielsweise insgesamt achtmal zum Beispiel von Null auf eine konstante Geschwindigkeit beschleunigt und dann wieder auf Null verzögert, dass heißt zum Stillstand, abgebremst wird, wobei die Stillstandsphase, in welcher beispielsweise die Bearbeitung von Werkstücken in verschiedenen um den Drehteller 2 herum angeordneten Bearbeitungsstationen erfolgt, oder auch Werkstücke in Aufnahmen in einer auf dem Drehteller 2 befestigten Werkzeugplatte übernommen bzw. aus ihnen herausgetragen werden, durch Abschalten der Antriebsmotoren 4 und 5 verlängert werden kann. Der Drehteller 2 dreht sich also schrittweise insgesamt bei diesem Ausführungsbeispiel achtmal und fährt dabei in den Stillstandsperioden exakt die zugeordnete Bearbeitungs- oder Werkstückaufnahme bzw. Ausgangsposition, an.
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Selbstverständlich kann die Anzahl der Rollenbolzen 12 größer oder kleiner als vorbeschrieben sein, so dass die Tischplatte 2 für eine volle Umdrehung zum Beispiel sechs Schritte oder weniger Schritte, durchführt.
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Das Gehäuse 3 kann in seinem oberen, den Drehteller 2 lagernden Bereich einen in der Draufsicht kreisförmig begrenzten Lagerabschnitt 13 aufweisen, in dessen äußerer Umfangsfläche eine Nut eingearbeitet ist, welche einen gehäuseseitig als Laufbahn für Lagerkugeln dienenden gehärteten Drahtring aus Stahldraht aufnimmt.
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Mit 14 bzw. 15 sind Drehwinkelgeber bezeichnet.
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Bei 16 bzw. 17 sind Antriebsumrichter und bei 18 eine frei programmierbare Synchronsteuerung bzw. -regelung (3) angeordnet, der eine übergeordnete Anlagensteuerung bzw. Regelung 19 zugeordnet ist.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform wird jede Kurvenwalze 8 und 9 durch den zugeordneten Servomotor 4 und 5 mit Drehwinkelgeber 14 bzw. 15 über den Frequenzumrichter bzw. Antriebsumrichter 16 und 17 und die übergeordnete elektronische Steuerung bzw. Regelung 18 und 19, angetrieben. Der Gleichlauf der Kurvenwalzen 8 und 9 im Rastgang durch die Drehwinkelsynchronisation der beiden motorischen Antriebe 4 und 5 wird durch die übergeordnete elektronische Steuerung bzw. Regelung sichergestellt. Im Bewegungsteil der kurvenförmigen Antriebsnuten 10 bzw. 11 wird durch „Aufweitung” der zulässigen Drehwinkelabweichung der beiden motorischen Antriebe 4 und 5 untereinander eine Lastgleichverteilung zwischen beiden ermöglicht, wobei diese Aufweitung zum Ende der Bewegung durch die übergeordnete Steuerung bzw. Regelung 18, 19 wieder zurückgenommen wird. Ab einem gewissen Zeitpunkt der Steuerung bzw. Regelungsart wird also von „Drehwinkelsynchronität” auf „Drehmomenten-Gleichheit” umgestellt. Dies ist für Mehrfachantriebe von kurvengesteuerten Schrittschaltdrehtischen neu und erfinderisch. Durch diese Art des Mehrfachantriebes des Schrittschaltdrehtisches 1 durch zum Beispiel zwei Kurvenwalzen 8 und 9 wird über die Zeit Drehwinkelgleichheit, besser „Gleichlauf”, erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schrittschaltdrehtisch
- 2
- Drehteller
- 3
- Gehäuse
- 4
- Antrieb, motorischer; Servomotor
- 5
- Antrieb, motorischer; Servomotor
- 6
- Getriebe; Vorgelege; Planetengetriebe
- 7
- Getriebe; Vorgelege; Planetengetriebe
- 8
- Kurvenwalze
- 9
- Kurvenwalze
- 10
- Antriebsnut
- 11
- Antriebsnut
- 12
- Rollenbolzen
- 13
- Lagerabschnitt
- 14
- Drehwinkelgeber; Resolver
- 15
- Drehwinkelgeber; Resolver
- 16
- Antriebsumrichter, Frequenzumrichter
- 17
- Antriebsumrichter, Frequenzumrichter
- 18
- Synchronsteuerung; Synchronregelung, frei programmierbare
- 19
- Anlagensteuerung; Anlagenregelung, übergeordnete
- A
- Drehung der Tischplatte 2
- B
- Drehung der Tischplatte 2