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Die Erfindung betrifft einen Rundschalttisch gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 8.
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Unter intermittierender Bewegung werden im Folgenden Linear- und/oder Drehbewegungen verstanden, die sich im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Bewegung durch schrittweise oder getaktete, periodisch wiederkehrende Bewegungsabläufe auszeichnen, und zwar mit einem Stillstand nach oder vor jedem Bewegungsschritt. Ein intermittierend bewegtes Element, das insbesondere eine getaktet, um einen gewissen Winkelbetrag rotierende Drehwelle oder ein Drehtisch sein kann, vollzieht hierbei ein Bewegungsprofil, bei dem das Element periodisch nahezu stoß- und ruckfrei auf eine gewisse Geschwindigkeit beschleunigt und anschließend wieder abgebremst wird.
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Unter einem momentensynchronen Antrieb wird ein Antrieb verstanden, bei dem wenigstens zwei oder mehr als zwei Antriebselemente, die beispielsweise Kurvenscheibeneinheiten sein können, mit gleichem Drehmoment bzw. zur Abgabe gleicher Drehmomente betrieben werden. Diese Antriebselemente, die beispielsweise an mehreren örtlich voneinander getrennten Bereichen an einem gemeinsamen anzutreibenden Element angreifen oder antriebsmäßig mit einem gemeinsamen anzutreibenden Element verbunden sind, führen zu einer gleichmäßigen, ortsverteilten Krafteinleitung in das anzutreibende Element.
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Rundschalttische sind aus dem Stand der Technik bekannt und bilden beispielsweise die jeweilige Grundeinheit von Montage- oder Fertigungsautomaten. Heutige Rundschalttische werden größtenteils von Zylinderkurvengetrieben angetrieben. Bei dieser Bauform wirkt ein in der Ebene des Rundschalttisches angeordneter Rollenstern mit einem umlaufend angetriebenen Zylinder zusammen, der mit einer umfangsseitig eingebrachter Nut versehen ist, wobei von dem Rollenstern abstehende Rollen mit der durch die Nut gebildeten Zylinderkurve in Eingriff stehen. Die Drehachse des Zylinders ist dabei tangential zum Rollenstern bzw. zur Umlaufbahn der Rollen orientiert.
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Aus der Druckschrift
GB 2 071 805 A ist ein mit einem ebenen Kurvengetriebe angetriebener Rundschalttisch bekannt. Das ebene Kurvengetriebe ist ein Kurvenscheibengetriebe, das aus einem Rollenstern und einer damit zusammenwirkenden Kurvenscheibeneinheit gebildet ist. Die Kurvenscheibeneinheit greift dabei an dem Rollenstern innenumfangsseitig an und versetzt den Rollenstern in eine intermittierende Drehbewegung. Die Kurvenscheibeneinheit wird dabei von einem Kurvenscheibenpaar, d. h. von zwei auf einer gemeinsamen Kurvenscheibendrehachse oder -welle fest miteinander gekoppelten Kurvenscheiben gebildet.
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Nachteilig beim aufgezeigten Stand der Technik ist, dass es durch die punktuelle Krafteinleitung, d. h. durch die Krafteinleitung nur an einem Bereich bei Rundschalttischen mit großen Durchmessern, insbesondere mit Durchmessern größer als 600 mm, und bei damit verbundenen hohen Massekräften zu Verformungen insbesondere des Gehäuses des Rundschalttisches kommt. Diese Verformungen wirken sich nachteilig auf die Laufeigenschaften des Rundschalttisches aus und begrenzen die Taktzeiten der intermittierenden Drehbewegung. Zudem führt die übliche Verwendung von Zylinderkurvengetrieben zum Antrieb von Rundschalttischen mit steigendem Rollensterndurchmesser zu sehr großen räumlichen Kurven- oder Zylinderkörpern, die eine hohe zu bewegende Masse und einen großen Platzbedarf aufweisen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rundschalttisch anzugeben, der auch bei großem Durchmesser sehr gute Laufeigenschaften aufweist, so dass sehr kurze Taktzeiten erreichbar sind und dabei gleichzeitig die Baugröße insbesondere auch des Antriebs im Vergleich zu herkömmlichen Rundschalttischen verkleinert wird. Die Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen des Patentanspruches 1 und 8 durch deren kennzeichnende Merkmale gelöst.
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Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Rundschalttisches besteht darin, dass am Rollenstern umfangsseitig zumindest zwei den Rollenstern antreibende Kurvenscheibeneinheiten angeordnet sind und dass die Kurvenscheibeneinheiten zueinander momentensynchron angetrieben sind. Dadurch werden umfangsseitig am Rollenstern an wenigstens zwei, vorzugsweise an wenigstens zwei gleich zueinander beabstandeten Krafteinleitungspunkten gleiche Kräfte bzw. Momente auf den Rollenstern übertragen und damit eine gleichmäßige Kraft- und Momenteinleitung erreicht. Daraus resultieren eine geringere Gehäuseverformung und ein optimiertes Laufverhalten des Rundschalttisches auch bei hohen Taktraten bzw. kurzen Taktzeiten und bei Rundtischen mit einer hohen Massenträgheit.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein flach bauendes Gehäuse vorgesehen und der Rollenstern in einer kreisförmigen, oberseitigen Ausnehmung dieses Gehäuses integriert und drehbar gelagert. Die Kurvenscheibeneinheiten sind innenumfangsseitig am Rollenstern angeordnet und liegen innenseitig gegen die Rollen des Rollensterns an. Dabei wird die kontinuierliche Drehbewegung der Kurvenscheibeneinheiten bzw. deren Wellen in eine intermittierende oder getaktete Drehbewegung des Rollensterns umgeformt. Alternativ können die Kurvenscheibeneinheiten auch außenumfangsseitig am Rollenstern angeordnet sein. Dadurch kann eine größere Mittendurchführung oder Mittenfreiheit erreicht werden, allerdings unter Inkaufnahme einer größeren radialen Baugröße.
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Die Kurvenscheibeneinheiten können jeweils durch einzelne Kurvenscheiben, durch Kurvenscheibenpaare z. B. jeweils auf einer gemeinsamen Kurvenscheibenachse oder -welle, aber auch durch mehr als zwei miteinander gekoppelte, um eine Kurvenscheibenachse oder -welle drehbare Kurvenscheiben gebildet sein. Hierbei sind vorzugsweise diejenigen Kurvenscheiben der Kurvenscheibeneinheiten, die jeweils eine gleiche Drehstellung haben und somit eine Gruppe von einander zugeordneten Kurvenscheiben bilden, gleich ausgeformt. Hierbei können aber die Kurvenscheiben von Gruppe zu Gruppe eine unterschiedliche Form haben, d. h. bei Kurvenscheibeneinheiten mit jeweils einem Kurvenscheibenpaar, von denen dann jede Kurvenscheibe einer Gruppe zugeordnet ist, können die Kurvenscheiben unterschiedlich geformt sein. Hierdurch kann dann insbesondere eine spezielle An- und Auslauffunktion oder -charakteristik der getakteten Bewegung erreicht werden.
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Weiterhin ist es auch möglich, die Kurvenscheiben der Kurvenscheibeneinheiten, die jeweils eine gleiche Drehstellung haben, also der gleichen Gruppe zuzuordnen sind, geringfügig unterschiedlich auszuformen, um dadurch u. a. einen Spielausgleich oder eine Reduzierung des Spiels, eine Rastsicherung oder ein gewünschtes Anlaufverhalten zu erreichen.
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Zur Momentensynchronisation kann jeder Kurvenscheibeneinheit jeweils ein eigener Antrieb zugeordnet sein, der durch einen elektrischen oder einen hydraulischen Motor gebildet ist. Die elektrischen Antriebe sind hierbei entweder Servomotoren mit Frequenzumrichtern oder Drehstrommotoren mit einem Drehwinkelgeber, die mit einer Steuereinheit zur Steuerung oder Regelung des Momentes des elektrischen Antriebs zusammenwirken. Hierbei kann sämtlichen Antrieben eine zentrale Steuereinheit oder jedem elektrischen Antrieb eine eigene Steuereinheit zugewiesen sein. Ferner können die elektrischen Antriebe zusätzlich Drehwinkel synchronisiert sein. Dazu ist vorzugsweise jedem Antrieb ein Drehwinkelgeber zugeordnet. Die Werte dieser Drehwinkelgeber, aber auch andere Steuer- oder Regelparameter, z. B. der jeweilige aktuelle Strom jedes Servomotors werden beispielsweise von einer übergeordneten, gemeinsamen Steuereinheit ausgewertet. Die Steuereinheit wirkt bei Drehwinkelabweichungen derart auf die jeweiligen Frequenzumrichter der elektrischen Antriebe ein, dass ein ständiger Drehwinkelgleichlauf erreicht wird.
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Alternativ können die Kurvenscheibeneinheiten durch einen einzigen Antrieb angetrieben sein und die Momentensynchronisation wird durch zumindest ein mechanisches Getriebe, insbesondere durch zumindest ein Differenzialgetriebe erreicht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Rundschalttisch auch von mehreren elektrischen Antrieben bewegt werden, die mittels mindestens einer ersten Steuereinheit derart ansteuerbar sind, dass die elektrischen Antriebe bereits an ihrer Abtriebswelle oder an der Abtriebswelle eines dem elektrischen Antrieb nachgelagerten Getriebes eine getaktete Drehbewegung liefern, die dem Bewegungsprofil der Abtriebswelle eines Kurvenscheibengetriebes gleicht. Die Antriebe bilden damit zusammen mit der zumindest einen ersten Steuereinheit ein so genanntes elektronisches Kurvenscheibengetriebe. Die Antriebe sind antriebsmäßig mit dem Rundschalttisch verbunden, beispielsweise über ein jeweils dem Antrieb nachgelagertes Getriebe und über Antriebsräder oder Ritzel im direkten Eingriff mit einem Zahnrad oder Zahnkranz des Rundschalttisches. Ferner sind die Antriebe über zumindest eine vorzugsweise zentrale zweite Steuereinheit zueinander momentensynchronisiert. Hierzu wirkt die zweite Steuereinheit auf die Frequenzumrichter der Antriebe zur Steuerung oder Regelung des vom jeweiligen Antrieb abgegebenen Drehmoments ein.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigen
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1 beispielhaft ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kurvenscheibengetriebe mit außenumfangsseitig an einem Rollenstern angreifenden Kurvenscheiben in einer perspektivischen Darstellung;
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2 beispielhaft ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rundschalttisches in einer perspektivischen Darstellung;
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3 beispielhaft der Rundschalttisch aus 2 mit abgenommener Abdeckung in einer perspektivischen Darstellung;
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4 beispielhaft die innenumfangsseitige Anordnung von drei Kurvenscheibeneinheiten an einem Rollenstern in einer schematischen Darstellung;
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5 beispielhaft eine Teilschnittdarstellung des Rundschalttisches entlang einer Kurvenscheibenachse;
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6 beispielhaft ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rundschalttisches mit mechanischer Momentensynchronisation in einer perspektivischen Darstellung;
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6a beispielhaft die zweistufige Getriebeanordnung mit drei Differentialgetrieben zum Einsatz am Rundschalttisch gemäß 6 in einer perspektivischen Darstellung;
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7 beispielhaft ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rundschalttisches mit hydraulischer Momentensynchronisation in einer perspektivischen Darstellung;
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7a beispielhaft ein Blockschaltbild der Antriebseinheit des hydraulisch momentensynchronisierten Rundschalttisches aus 7;
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8 beispielhaft ein erfindungsgemäßer Rundschalttisch mit drei elektronisch gemäß vorgegebener Kurvenscheibenprofile ansteuerbarer Antriebe in einer perspektivischen Darstellung.
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Zunächst wird anhand von 1 die grundsätzliche Funktionsweise eines ebenen Kurvenscheibengetriebes 100 erläutert. Das Kurvenscheibengetriebe 100 wird durch ein Kurvenscheibenpaar 101 und einen Rollenstern 102 gebildet, die beide jeweils drehbar um zueinander parallelen Achsen 103, 103' gelagert sind. Das Kurvenscheibenpaar 101 wird durch zwei parallele, zueinander beabstandete Kurvenscheiben 104, 104' gebildet, die jeweils eine exzentrische Form aufweisen.
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Der Rollenstern 102 weist zumindest eine kreisringförmige Scheibe 105 auf, an deren Grund- und Deckfläche 105.1, 105.2 mehrere kreis-zylinderförmig ausgebildete Rollen 106 drehbar gelagert sind und zwei Rollenreihen bilden. Die Lagerachse der Rollen 106 verlaufen hierbei parallel zu den Achsen 103, 103'. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei zueinander beabstandete Scheiben 105, 105', 105'' vorgesehen, wobei zwischen den Scheiben 105, 105', 105'' jeweils vier Rollen 106 in gleichem radialen Abstand zur Achse 103' und in gleichen Winkelabständen zueinander drehbar gelagert sind. Zudem weisen die Rollen 106 zwischen den Scheiben 105, 105' zu den Rollen 106 zwischen den Scheiben 105, 105'' einen Winkelversatz des halben Winkelabstandes zweier Rollen 106 auf, d. h. einen Winkelversatz von 45° auf.
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Die Kurvenscheiben 104, 104' des Kurvenscheibenpaars 101 sind insbesondere nockenförmig ausgebildet, wobei sich an den nockenförmigen ersten Umfangsbereich ein kreisförmig konzentrisch zur Rollenachse verlaufender zweiter Umfangsbereich anschließt. Die Nocken der beiden Kurvenscheiben 104, 104' weisen zudem einen Winkelversatz auf, d. h. sie stehen in unterschiedliche Richtungen radial von der Achse 103 ab.
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Wird die Achse 103 mit einer kontinuierlichen Drehbewegung angetrieben, so werden die Umfangsseiten der Kurvenscheiben 104, 104' an den Umfangsseiten der Rollen 106 abgewickelt. Bei der Abwicklung der kreisförmigen Umfangsbereiche der Kurvenscheiben 104, 104' erfolgt durch die Reibwirkung eine Drehung der Rollen 106 um deren jeweilige Dreh- oder Rollenachse, aber kein Drehen der Welle 103'. Erst nach dem zumindest teilweisen Eingriff des nockenförmigen Umfangsbereichs der Kurvenscheiben 104, 104' in einen zwischen zwei Rollen 106 ausgebildeten Zwischenraum 107 erfolgt eine Drehung des Rollensterns 102 und damit eine Drehung der Achse 103'.
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Der Winkelversatz der Nocken der Kurvenscheiben 104, 104' ist vorzugsweise derart gewählt, dass beim Herausbewegen der Nocke der Kurvenscheibe 104' aus dem Zwischenraum 107 die Nocke der zweiten Kurvenscheibe 104 ebenfalls in einen Zwischenraum 107 zwischen zwei Rollen 106 in Eingriff gelangt. Dadurch wird mittels des Kurvenscheibengetriebes 100 eine kontinuierliche Drehbewegung an der Achse 103 in eine intermittierende oder getaktete Drehbewegung an der Achse 103' umgesetzt, wobei die Achse 103' jeweils eine getaktete 180°-Drehung bei jeder vollständigen Umdrehung der Achse 103 ausführt.
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Zwischen zwei aufeinander folgenden 180°-Drehungen wird die Achse 103' verrastet bzw. verdrehungsgesichert gehalten. Die kreisförmigen Umfangsbereiche beider Kurvenscheiben 104, 104' liegen hierfür jeweils an zwei zueinander benachbarten Rollen 106 an, so dass jeweils ein kreisförmiger Umfangsteilbereich in dem Zwischenraum 107 zwischen den Rollen 106 einer Rollenreihe verläuft. Die winkelversetzte Anordnung der Rollen 106 der beiden Rollenreihen und der damit verbundene winkelversetzte Eingriff der Kurvenscheiben 104, 104' in die Zwischenräume 107 bewirkt eine Blockierung des Rollensterns 102 und damit die Verrastung der Achse 103'.
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Die Nockenform der Kurvenscheiben 104, 104' ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass der Rollenstern 102 eine stetige positive bzw. negative Beschleunigung erfährt, so dass eine nahezu stoß- und ruckfreie intermittierende Drehbewegung an der Achse 103' erreicht wird.
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2 und 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Rundschalttisch 1, in 4 ist der Aufbau des ebenen Kurvengetriebes des erfindungsgemäßen Rundschalttisches 1 in schematischer Darstellung gezeigt. Der Rundschalttisch 1 umfasst zumindest ein Vorrichtungsgestell oder Gehäuse 2 und eine Antriebseinheit 4 mit einem Kurvenscheibengetriebe bestehend aus zumindest einem Rollenstern 5 und einer mit dem Rollenstern 5 zusammenwirkenden Kurvenscheibeneinheit 6, 6', 6'' zum intermittierenden Antrieb des Drehtellers 3.
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Der die Erfindung tragende Gedanke besteht darin, dass am Rollenstern 5 innenumfangseitig zumindest eine weitere Kurvenscheibeneinheit 6, 6', 6'' angeordnet ist und dass die Kurvenscheibeneinheiten zueinander momentensynchron angetrieben sind.
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Das Gehäuse 2 ist bezogen auf die Drehachse DA des Rundschalttisches 1 im Wesentlichen rund ausgebildet und weist oberseitig eine um die Drehachse DA kreisrund verlaufende Ausnehmung 2.1 auf. In dem durch die Ausnehmung 2.1 gebildeten Innenraum sind im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' aufgenommen und zwar gleichmäßig in 120°-Winkelabständen zueinander verteilt. Zwischen dem Randbereich der Ausnehmung 2.1 des Gehäuses 2 und den Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' ist der Rollenstern 5 angeordnet, der drehbar gegenüber dem Gehäuse 2 um die Drehachse DA gelagert ist. Der Rollenstern 5 ist insbesondere ringförmig ausgebildet und weist mehrere Rollen 5.1, 5.2 auf, die frei drehbar um jeweils eine parallel zur Drehachse DA verlaufende Rollenachse am Rollenstern 5 gelagert sind. Vorzugsweise sind die Rollen 5.1, 5.2 in zwei Rollenebenen am Rollenstern 5 angeordnet und zwar in einer bezogen auf die Drehachse DA oberen und unteren Rollenebene. Die Rollen 5.1 bilden dabei die obere Rollenebene, die Rollen 5.2 die untere Rollenebene aus.
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Die innenumfangseitig am Rollenstern 5 angeordneten Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' liegen gegenüber den Rollen 5.1, 5.2 des Rollensterns 5 an. Die Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' sind jeweils von Kurvenscheibenpaaren jeweils bestehend aus einer ersten Kurvenscheibe 6.1, 6.1', 6.1'' und einer zweiten Kurvenscheibe 6.2, 6.2', 6.2'' gebildet. Hierbei gelangen die ersten Kurvenscheiben 6.1, 6.1', 6.1'' zur Anlage gegenüber den ersten Rollen 5.1 des Rollensterns 5, die zweiten Kurvenscheiben 6.2, 6.2', 6.2'' zur Anlage gegenüber den zweiten Rollen 5.2 des Rollensterns 5. Die Funktionsweise des aus mehreren Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' und dem Rollenstern 5 gebildeten Kurvenscheibengetriebe ist ähnlich dem in 1 zuvor beschriebenen Kurvenscheibengetriebes 100. Jedoch ergeben sich durch die innenumfangsseitig angeordneten Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' und durch die Verwendung mehrerer Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' unterschiedliche Anforderungen an die Kurvenform der Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' im Vergleich zu außenumfangsseitig angeordneten Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6''.
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Bei kontinuierlichem Drehantrieb der Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' um ihre Kurvenscheibenachsen KA wird diese kontinuierliche Drehbewegung in eine intermittierende Drehung des Rollensterns 5 umgesetzt. Diese intermittierende Drehbewegung zeichnet sich insbesondere durch Rast- oder Stillstandsphasen aus, in denen der Rollenstern 5 durch die winkelversetzte Anlage der jeweiligen kreisförmigen Umfangsbereiche der Kurvenscheiben 6.1, 6.1', 6.1'', 6.2, 6.2', 6.2'' einer jeden Kurvenscheibeneinheit 6, 6', 6'' an zwei zueinander benachbarten Rollen 5.1, 5.2 blockiert bzw. verrastet gehalten wird, und zwar jeweils exakt in einer durch die Ausbildung des Rollensterns 5 und der Kurvenscheibeneinheit 6, 6', 6'' vorgegebenen Winkelposition der getakteten Drehbewegung. Dadurch kann beispielsweise ein mit dem Rollenstern 5 verbundener Drehteller oder Drehtisch ebenfalls intermittierend angetrieben werden, d. h. es können beispielsweise auf dem Drehtisch angeordnete Elemente getaktet mittels des Rundschalttisches 1 bewegt werden.
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Abweichend hiervon ist es auch möglich, die Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' außenumfangseitig am Rollenstern 5 anzuordnen. Dadurch kann beispielsweise eine vergrößerte Mittendurchführung 13 durch den Rundschalttisch 1 erreicht werden, sich jedoch negativ auf die radiale Baugröße desselben auswirkt, da die außen angeordneten Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' radial zusätzlichen Bauraum benötigen. Des Weiteren können anstelle von durch erste und zweite Kurvenscheiben 6.1, 6.1', 6.1'', 6.2, 6.2', 6.2'' gebildete Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' einzelne Kurvenscheiben oder Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' mit mehr als zwei Kurvenscheiben innen- oder außenumfangseitig am Rollenstern 5 angeordnet werden.
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5 zeigt eine Teilschnittdarstellung des Rundschalttisches 1 in einer die Kurvenscheibenachse KA aufnehmenden Schnittebene. Am Maschinengestell oder Gehäuse 2 ist unterseitig ein Antrieb 7 angeordnet, dessen Antriebswelle 7.1 sich nach oben hin die Ausnehmung 2.1 des Gehäuses 2 erstreckt und die Kurvenscheibenachse KA bildet. Auf der Antriebswelle 7.1 sind drehfest beispielsweise über einen Spannsatz 10 die erste und zweite Kurvenscheibe 6.1, 6.2 angeordnet und zwar derart, dass die erste und zweite Kurvenscheibe 6.1, 6.2 drehfest untereinander und mit der Antriebswelle 7.1 drehfest verbunden sind. Die jeweils ein Kurvenscheibenpaar bildende erste und zweite Kurvenscheibe 6.1, 6.2 stehen bezogen auf die Kurvenscheibenachse KA mit ihren Exzenterbereichen in unterschiedliche radiale Winkelrichtungen von der Kurvenscheibenachse KA ab.
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Der mittels eine Kugeldrehführung oder Lagerstellen 11 drehbeweglich gegenüber dem Gehäuse 2 gelagerte Rollenstern 5 weist drei zueinander in Richtung der Kurvenscheibenachse KA beabstandete Schenkelbereiche 5.3, 5.3', 5.3'' auf, zwischen denen Zwischenräume ausgebildet sind, in denen die ersten und zweiten Rollen 5.1, 5.2 drehbar gelagert aufgenommen sind. Durch die Anlage der ersten Kurvenscheibe 6.1 gegenüber der ersten Rollen 5.1 und der Anlage der zweiten Kurvenscheibe 6.2 gegenüber der zweiten Rolle 5.2 wird die Drehbewegung der Kurvenscheibeneinheit 6 auf den Rollenstern 5 übertragen.
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Zur zumindest teilweisen Abdeckung der Ausnehmung 2.1 des Gehäuses 2 ist oberseitig eine Abdeckung 3 vorgesehen, in der die Antriebswelle 7.1 an ihrem freien Ende mittels einer Lagerstelle 12 drehbar gelagert ist. Durch das Gehäuse 2, den Rollenstern 5 und die Abdeckung 3 wird im Inneren der Ausnehmung ein flüssigkeitsabgedichteter Raum geschaffen, der mit einem Schmiermittel, insbesondere mit einem Öl versehen, die Schmierung der Antriebseinheit 4 sicherstellt.
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Die erfindungsgemäße Momentensynchronisation der den Rollenstern 5 antreibenden Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen:
Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 2 und 3 sind für jede Kurvenscheibeneinheit 6, 6', 6'' jeweils ein Antrieb 7, 7', 7'' in Form eines elektrischen Antriebs vorgesehen. Die Kopplung dieses Antriebs 7, 7', 7'' mit den Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' kann direkt oder vorzugsweise durch ein dazwischengeschaltetes Übersetzungsgetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe erfolgen. Zur Momentensynchronisation der elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' ist zumindest eine Steuereinheit vorgesehen, mittels derer die elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' derart angesteuert werden, dass jeder Kurvenscheibeneinheit 6, 6', 6'' ein gleiches Moment zugeführt wird und damit der Rollenstern 5 an vorzugsweise räumlich gleich beabstandeten Stellen eine gleichgroße Krafteinleitung erfährt. Durch diese verteilte Kraft- oder Momenteinleitung bzw. Kraftübertragung auf den Rollenstern 5 wird eine Verformung des Gehäuses 2 minimiert und dadurch die Laufeigenschaften des Rundschalttisches 1 optimiert. Dadurch lassen sich auch bei großdimensionierten Rundschalttischen, insbesondere mit Rollensterndurchmessern größer als 600 mm äußerst kurze Taktzeiten trotz hoher zu bewegender Massen erreichen.
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Als elektrische Antriebe 7, 7', 7'' werden insbesondere Synchronmotoren eingesetzt, die über einen Frequenzumrichter derart angesteuert werden, dass die elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' jeweils gleiche Momente über die Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6'' an den Rollenstern 5 abgeben. Als Regelgröße kann hierbei beispielsweise der durch die jeweiligen elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' aufgenommene Strom dienen. Im momentensychronisierten Zustand nehmen hierbei die Antriebe 7, 7', 7'' zu beliebigen Zeitpunkten jeweils gleiche Ströme auf. Des Weiteren kann kumulativ zusätzlich eine Drehwinkelsynchronisation der elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' vorgesehen sein. Dazu kann jedem Antrieb 7, 7', 7'' ein Drehwinkelgeber zugeordnet sein. Die Werte dieser Drehwinkelgeber werden beispielsweise von einer übergeordneten, gemeinsamen Steuereinheit ausgewertet. Die Steuereinheit wirkt bei Drehwinkelabweichungen derart auf die jeweiligen Frequenzumrichter der elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' ein, dass ein Drehwinkelgleichlauf erreicht wird.
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6 und 6a zeigen eine zweite Möglichkeit einer Momentensynchronisation der Kurvenscheibeneinheiten 6, 6', 6''. Die Momentensynchronisation erfolgt hierbei mechanisch über ein Ausgleichsgetriebe 19, das insbesondere durch ein mehrstufiges Differenzialgetriebe gebildet ist. Zur Drehung des Rollensterns 5 des Rundschalttisches 1 sind vier Kurvenscheibeneinheiten (nicht dargestellt) vorgesehen, die momentensynchron über das Ausgleichsgetriebe 19 angetrieben werden. Das Ausgleichsgetriebe 19 weist hierbei eine erste Differenzialgetriebestufe 20 und eine zweite Differenzialgetriebestufe 21 auf, die durch zwei Differenzialgetriebe 22, 22' gebildet werden. Die Krafteinleitung in die erste Differenzialgetriebestufe 20 erfolgt über ein Kegelradgetriebe 23, beispielsweise über einen Antrieb 7, insbesondere einen elektrischen Antrieb. Die erste Differenzialgetriebestufe 20 verteilt über jeweils ein weiteres Kegelradgetriebe 24, 24' das Antriebsmoment gleichmäßig auf die zweiten Differenzialgetriebe 22, 22', die wiederum das auf sie eingebrachte Antriebsmoment gleichmäßig auf die Kurvenscheibeneinheiten mittels der Kegelradgetriebe 25, 25', 25'', 25''' übertragen. Somit wird bei dem in den
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6, 6a gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils ¼ des Antriebsmoments des Antriebs 7 auf die Kurvenscheibeneinheiten übertragen. Abgesehen von dem im Vergleich zu den 2 und 3 unterschiedlichen Antrieb der Kurvenscheibeneinheiten ist der grundsätzliche Aufbau des Rundschalttisches 1 analog zu den in den 2–5 beschriebenen Aufbau.
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7, 7a zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Momentensynchronisation an einem erfindungsgemäßen Rundschalttisch 1. Hierbei sind als Antriebe 7, 7', 7'' Hydraulikmotoren vorgesehen, die mittels einer Hydrauliksteuerung über eine Hydraulikpumpe 31 und entsprechende Hydraulikleitungen 32 mit einem unter Druck stehenden Fluid versorgt werden. Wiederum ist abgesehen von dem im Vergleich zu den 2 und 3 unterschiedlichen Antrieb der Kurvenscheibeneinheiten der grundsätzliche Aufbau des Rundschalttisches 1 analog zu den in den 2–5 beschriebenen Aufbau.
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7a zeigt in einem Blockschaltbild den schematischen Aufbau zum momentengleichen Antrieb der hydraulischen Antriebe 7, 7', 7''. Durch einen motorischen Antrieb 30, insbesondere einen Elektromotor wird eine Hydraulikpumpe 31 angetrieben, die über Hydraulikleitungen 32 ein unter Druck stehendes Fluid, insbesondere ein Hydrauliköl den Antrieben 7, 7', 7'' zur Verfügung stellt. Um stets an sämtlichen Antrieben 7, 7', 7'' ein konstantes Abtriebsmoment zu erhalten, ist es notwendig, dass die Antriebe 7, 7', 7'' mit gleichem Hydraulikdruck beaufschlagt werden. Mittels hydraulischer Antriebe 7, 7', 7'', die einen sehr geringen Bauraum benötigen, kann eine platzsparende Bauweise des Rundschalttisches 1 erreicht werden. Darüber hinaus sind hydraulische Antriebe 7, 7', 7'' im Vergleich zu Elektromotoren preiswerter, sodass sich dadurch eine Kostenersparnis ergibt. Nachteilig jedoch ist der schlechtere Gesamtwirkungsgrad des gesamten Hydrauliksystems im Vergleich zu rein elektrischen Antrieben.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken ist anstelle des Rollensterns 5 ein Zahnkranz 5a vorgesehen, mit dem innen- oder außenumfangseitig mehrere Antriebsräder 40, 40', 40'' im Eingriff stehen. Die Antriebsräder 40, 40', 40'' werden von elektrischen Antrieben 7, 7', 7'' angetrieben und bilden hierbei die Antriebseinheit 4 des Rundschalttisches 1. Zur Ansteuerung der elektrischen Antriebe 7, 7', 7'', die insbesondere Servomotoren sind, ist zumindest eine Steuereinheit (nicht dargestellt) vorgesehen, die zur Ansteuerung der elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' gemäß einem Kurvenscheibenbewegungsprofil ausgebildet ist. Mittels der Steuereinheit lassen sich mit diesen Antrieben 7, 7', 7'' einem Kurvengetriebe entsprechende Bewegungsfunktionen abbilden, und zwar ausschließlich bedingt durch die elektrische bzw. elektronische Ansteuerung. Die Antriebe 7, 7', 7'' bilden somit sogenannte elektronische Kurvenscheiben. Je nach gewünschtem Bewegungsprofil kann hierbei die Steuereinheit umprogrammiert werden, sodass beispielsweise abhängig vom Anwendungsfall verschiedene Bewegungsprofile durch den Rundschalttisch 1 vollzogen werden können.
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Es können hierbei den Antrieben 7, 7', 7'' eine gemeinsame Steuereinheit oder jedem Antrieb 7, 7', 7'' jeweils eine eigene Steuereinheit zugeordnet sein. Im Falle von getrennten Steuereinheiten ist es möglich, dass die Antriebe 7, 7', 7'' unterschiedliche Bewegungsprofile abbilden und damit beispielsweise ein Lagerspielausgleich, eine Rastsicherung oder eine spezielle Anlauffunktion realisiert werden kann.
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Um eine gleichmäßige Krafteinleitung an den vorzugsweise gleichmäßig verteilten Krafteinleitungspunkten oder -bereichen am Drehkranz 5a zu erreichen, sind die elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' momentensynchron zueinander angetrieben. Zur Momentensynchronisation sind wiederum ein oder mehrere Steuerelemente vorgesehen, die mittels Frequenzumrichter die Leistung der elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' steuern. Als Regelgröße kann hierbei beispielsweise der durch die jeweiligen elektrischen Antriebe 7, 7', 7'' aufgenommene Strom dienen.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen der Erfindung möglich sind, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rundschalttisch
- 2
- Gehäuse
- 2.1
- Ausnehmung
- 3
- Abdeckung
- 4
- Antriebseinheit
- 5
- Rollenstern
- 5a
- Drehkranz
- 5.1
- erste Rollen
- 5.2
- zweite Rollen
- 5.3, 5.3', 5.3''
- Schenkelbereich
- 6, 6', 6''
- Kurvenscheibeneinheit
- 6.1, 6.1', 6.1''
- erste Kurvenscheibe
- 6.2, 6.2', 6.2''
- zweite Kurvenscheibe
- 7, 7', 7''
- Antrieb
- 7.1
- Abtriebswelle
- 10
- Spannsatz
- 11
- Lagerstelle
- 12
- Lagerstelle
- 13
- Mittendurchführung
- 19
- Ausgleichsgetriebe
- 20
- erste Differentialgetriebestufe
- 21
- zweite Differentialgetriebestufe
- 22, 22'
- zweite Differentialgetriebe
- 23
- Kegelradgetriebe
- 24, 24'
- Kegelradgetriebe
- 25, 25', 25'', 25'''
- Kegelradgetriebe
- 30
- Antrieb
- 31
- Hydraulikpumpe
- 32
- Hydraulikleitung
- 40, 40', 40''
- Antriebsrad
- 100
- Kurvenscheibengetriebe
- 101
- Kurvenscheibenpaar
- 102
- Rollenstern
- 103, 103'
- Achse
- 104, 104'
- Kurvenscheibe
- 105, 105', 105''
- Scheibe
- 105.1
- Grundfläche
- 105.2
- Deckfläche
- 106
- Rollen
- 107
- Zwischenraum
- DA
- Drehachse
- KA
- Kurvenscheibenachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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