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Allgemeiner Stand der Technik
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rundtisch gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Rundtisch wird beispielsweise in eine durch eine numerische Steuerung gesteuerte Werkzeugmaschine eingebaut und wird eingesetzt, um ein Werkstück, eine Spannvorrichtung und dergleichen auf einem drehenden Teil des Rundtischs zum Takten, zur Drehlagerung und anderen Zwecken zu befestigen.
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Ein derartiger Rundtisch ist mit einem Spannmechanismus angeordnet, der eine wichtigere Rolle spielt als andere Bauteile des Rundtisches, weil dadurch, in Abhängigkeit davon, wie schnell dieser Spannmechanismus arbeitet, eine Taktzeit zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine beeinflusst wird, d. h., ein solcher Spannmechanismus ist direkt mit der Bearbeitungskapazität verknüpft.
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Ein Rundtakttisch oder ein Rundtisch, der eine wippenartige Dreh-Spannvorrichtung trägt, die in einer numerisch gesteuerten (NC) Werkzeugmaschine angeordnet ist, weist üblicherweise einen eingebauten Spannmechanismus, der pneumatisch oder hydraulisch arbeitet, oder andere Mittel auf. Ein derartiger Spannmechanismus wird normalerweise mit einem Vorspannmechanismus bereitgestellt, um den Spannmechanismus in eine Spann- oder Entspannrichtung vorzuspannen, wenn keine Energie, wie pneumatische oder hydraulische Energie, zugeführt wird.
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Ein Verfahren, das eine Schraubenfeder einsetzt, und das in
JP 4732734 B2 offenbart wird, wird weitverbreitet in einem solchen in einem Rundtisch angeordneten Vorspannmechanismus angewendet, weil das Verfahren für eine kompakt gebaute Vorrichtung vorteilhaft ist, da eine Schraubenfeder keinen größeren Raum für den Einbau erfordert. Ein solches Verfahren erfordert jedoch mehr Betriebsflüssigkeit, um einen Raum zum Unterbringen der Schraubenfeder zu füllen, was zu einem reduzierten Ansprechverhalten in einem Spannmechanismus führen könnte. Zudem ist ein solches Verfahren, das eine Schraubenfeder einsetzt, auch deshalb nachteilig, weil neben einem unzureichenden Spannmoment, es schwierig ist, in dem Verfahren eine Funktion anzuwenden, um einen Kolben am Verdrehen zu hindern.
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Um diese Probleme zu lösen werden in
JP 5057568 B2 Drehstopp- und Vorspannfunktionen, die in einem Spannmechanismus mit Kolbenaufbau nur schwierig erzielt wurden, durch einen Aufbau erreicht, in dem eine Bremsscheibe mit einem Federelement festgespannt wird, ohne ein Kolbenverfahren in einem normal spannenden Rundtakttisch zu verwenden. Da jedoch der in
JP 5057568 B2 offenbarte Aufbau im Prinzip ein Federelement entweder zum Spannen oder Entspannen verwendet, ist es im Gegensatz zu einem typischen Kolbenaufbau schwierig, den Aufbau sowohl für Spann- als auch Entspannvorgänge pneumatisch anzutreiben.
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JP 5468581 B2 offenbart einen Bremsaufbau für einen Rundtisch, wobei in dem Aufbau ein elastisch verformbares Spannelement verwendet wird, um einen gespannten oder ungespannten Zustand, während Betriebsflüssigkeit zugeführt wird, oder einen gespannten Zustand, während keine Betriebsflüssigkeit zugeführt wird, zu wählen. Da jedoch in dem in
JP 5468581 B2 offenbarten Aufbau ein Kolben keiner Druckkammer zugewandt ist, wie in einem Kolbenaufbau ersichtlich ist, kann ein pneumatischer Weg kompliziert sein und somit könnte die Betriebsgeschwindigkeit beeinträchtigt werden.
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DE 10 2012 004 467 A1 offenbart eine Klemmvorrichtung als Teil eines Rundschalttischs, welche ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse drehbar angeordnete Spindel, ein Klemmelement und eine mit dem Gehäuse verschraubte Bremsscheibe aufweist. Das Klemmelement weist eine Membran und einen parallel zur Spindel verlaufenden Außenzylinder auf. Die Membran kann in ihrem spindelnahen Randbereich von einem Kolben ausgelenkt werden, wodurch ein Klemmabschnitt des Außenzylinders gegen einen Gegenklemmabschnitt der Bremsscheibe gepresst wird.
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DE 10 2012 008 797 B3 offenbart eine Klemmvorrichtung mit einem Gehäuse, einer Spindel, einem elastischen, ringförmigen Klemmelement und einer mit der Spindel drehfest verbundenen Bremsscheibe. Das Klemmelement weist einen äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt auf. Ein mit Druck beaufschlagter Kolben kann das Klemmelement gegen einen Gegenklemmabschnitt der Bremsscheibe drücken, um die Bremsscheibe und damit auch die Spindel zu klemmen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Vor dem Hintergrund der obengenannten Probleme der herkömmlichen Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rundtisch bereitzustellen, der mit einem Kolben-Spannmechanismus versehen ist, der mit einem einfachen Aufbau eine Vorspannfunktion und eine Drehstoppfunktion erreicht, um ausreichendes Ansprechverhalten und Spannmoment aufzuzeigen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Rundtisch die Merkmale des Hauptanspruchs. Ein Rundtisch umfasst einen Gehäusekasten, eine Welle, eine Bremsscheibe und einen Spannmechanismus. Die Welle ist drehbar im Gehäusekasten angeordnet und kann ein Werkstück, eine Spannvorrichtung und dergleichen an einem Ende festhalten. Die Bremsscheibe ist relativ zur Welle unverdrehbar angeordnet. Der Spannmechanismus spannt die Bremsscheibe ein, sodass sich die Welle im Innern des Gehäusekastens nicht drehen kann, und entspannt die Bremsscheibe, sodass sich die Welle im Innern des Gehäusekastens drehen kann. Der Spannmechanismus umfasst einen Kolben und ein Vorspannmittel. Der Kolben wird durch ein Betriebsfluid in einer Spann- oder Entspannrichtung der Bremsscheibe angetrieben. Das Vorspannmittel wird durch den Gehäusekasten und den Kolben festgelegt, um den Kolben durch eine Rückstellkraft einer elastischen Verformung immer entweder in eine Spann- oder Entspannrichtung vorzuspannen.
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Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können eine Vorspannfunktion und eine Drehstoppfunktion durch einen einfachen Aufbau erreicht werden, um einen Rundtisch bereitstellen, der einen kolbenartigen Spannmechanismus aufweist, der ausreichendes Ansprechverhalten und Spannmoment aufzeigt.
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Des Weiteren kann das Vorspannmittel eine scheibenförmiges Federelement sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die oben beschriebenen und andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden durch Bezugnahme auf die in der folgenden Beschreibung beschriebenen und die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiele ersichtlich werden, wobei:
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1 eine Schnittansicht ist, die den gesamten Aufbau eines direkt angetriebenen Rundtisches gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine vergrößerte ausführliche Schnittansicht ist, die einen Spannmechanismus des direkt angetriebenen Rundtisches gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt (ausführliche Schnittansicht im gespannten Zustand des Spannmechanismus);
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3 eine vergrößerte ausführliche Schnittansicht ist, die einen Spannmechanismus des direkt angetriebenen Rundtisches gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt (ausführliche Schnittansicht im ungespannten Zustand des Spannmechanismus);
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4 eine Schnittansicht ist, die den gesamten Aufbau eines Rundtisches ohne Antriebsmechanismus gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 eine vergrößerte ausführliche Schnittansicht ist, die einen Spannmechanismus des Rundtisches ohne einen Antriebsmechanismus gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt (ausführliche Schnittansicht im ungespannten Zustand des Spannmechanismus); und
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6 eine vergrößerte ausführliche Schnittansicht ist, die einen Spannmechanismus des Rundtisches ohne einen Antriebsmechanismus gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt (ausführliche Schnittansicht im gespannten Zustand des Spannmechanismus).
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend wird eine Beschreibung von zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen angegeben.
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1 ist eine Schnittansicht, die insgesamt einen normal spannenden Rundtakttisch mit einem direkten Antriebsmechanismus darstellt. Solch ein Rundtisch kann beispielsweise zur Verwendung auf einem Bearbeitungstisch für eine Werkzeugmaschine montiert werden.
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Eine Welle 1 ist drehbar über Hauptlager 4a und 4b durch ein an einem Gehäusekasten 2 befestigtes Gehäuse 3 gelagert. Ein Stator 5a eines Motors zum Drehen der Welle 1 ist am Gehäuse 3 befestigt. Ein Rotor 5b des Motors ist an der Welle 1 angebracht. Die Welle 1 mit dem angebrachten Rotor 5b ist relativ zum Gehäusekasten 2 drehbar gelagert. Ein Geber 6 (eine Detektionsseite ist am Gehäusekasten 2 befestigt, während eine Geberplatte an der Welle 1 befestigt ist) zum Detektieren einer Drehposition und einer Drehzahl der Welle 1, ein Zylinder 7 und eine hintere Platte 8 sind ebenfalls am Gehäusekasten 2 befestigt.
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Eine Bremsscheibe 9 wird fest zwischen einer Stirnfläche der Welle 1 und einer Stirnfläche eines Befestigungselements 19 gehalten. Das Befestigungselement 19 ist durch eine Schraube 20 an der Welle 1 befestigt. Dadurch wird die Bremsscheibe so mit der Welle verkoppelt, dass sie sich relativ zum Gehäusekasten 2 frei dreht. Ein Kolben 10 ist in einem mit der hinteren Platte 8 und dem Zylinder 7 ausgebildeten nutenförmigen Teil aufgenommen.
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Die 2 und 3 sind ausführliche Schnittansichten, die einen Spannmechanismus eines direkt angetriebenen Rundtisches darstellen, wobei 2 eine Ansicht des Spannmechanismus im gespannten Zustand ist, während 3 eine Ansicht des Spannmechanismus im ungespannten Zustand ist.
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Eine Federscheibe 11, d. h., ein Federelement, ist mit Befestigungsabschnitten 11a und 11b und einem Stützteil 18, das die Befestigungsabschnitte 11a und 11b abstützt (mit anderen Worten, „verkoppelt”) ausgebildet. Die Federscheibe 11 ist am Kolben 10 durch den Befestigungsabschnitt 11a befestigt und ist an der hinteren Platte 8 durch den Befestigungsabschnitt 11b befestigt. Dadurch wird der Kolben 10 am Drehen relativ zur Welle 1 gehindert.
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Am Befestigungsabschnitt 11a der Federscheibe 11 sind Öffnungen vorgesehen, damit Schrauben 12 durchgeführt werden können. Die Schrauben 12 werden durch die Öffnungen am Befestigungsabschnitt 11a durchgeführt, um in am Kolben 10 vorgesehene Schraubenlöcher eingeschraubt zu werden. Am Befestigungsabschnitt 11b der Federscheibe 11 sind Öffnungen vorgesehen, damit Schrauben 13 durchgeführt werden können. Die Schrauben 13 werden durch die Öffnungen am Befestigungsabschnitt 11b durchgeführt, um in an der hinteren Platte 8 vorgesehene Schraubenlöcher eingeschraubt zu werden. Durch den oben beschriebenen Aufbau wird der Kolben 10 relativ zur Welle 1 unbeweglich. Ein Mittel zum Befestigen der Federscheibe 11 am Gehäusekasten 2 und dem Kolben 10 ist nicht auf ein Mittel beschränkt, das Schrauben verwendet, sondern es können beliebige Mittel angewendet werden, wie z. B. Schweißen.
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Die Federscheibe 11 ist so ausgeführt, dass die Bremsscheibe 9 durch eine Abstoßungskraft aufgrund elastischer Verformung des Stützteils 18, das beide Befestigungsabschnitte 11a und 11b abstützt, immer in einer Spannrichtung vorgespannt ist.
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Der Kolben 10 ist in dem nutenförmigen Teil über Dichtungsmaterialien 14a, 14b und 14c angeordnet, um sich durch Druckluft vor und zurück zu bewegen. Das Innere des nutförmigen Teils ist durch den Kolben 10 in eine Luftkammer 15a zum Spannen und eine Luftkammer 15b zum Entspannen geteilt. Luft, die den zwei Luftkammern zugeführt werden soll, wird durch ein im Rundtisch angeordnetes elektromagnetisches Ventil gesteuert.
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Wenn ein Spannbefehl eingegeben wird, schaltet das (nicht gezeigte) elektromagnetische Ventil, um Druckluft in die Luftkammer 15a einfließen zu lassen und Druckluft in der Luftkammer 15b austreten zu lassen, um den Kolben 10 in Richtung auf die Bremsscheibe 9 zu bewegen. Demzufolge wird die Bremsscheibe 9 fest zwischen dem Kolben 10 und einer Festspannfläche 17 eines am Gehäusekasten 2 befestigten Spannelements 16 gehalten und somit ist die Welle 1 unbeweglich. Wird anderseits ein Entspannbefehl eingegeben, schaltet das elektromagnetische Ventil, um Druckluft in die Luftkammer 15b einfließen zu lassen und Druckluft in der Luftkammer 15a austreten zu lassen, um den Kolben 10 in eine umgekehrte Richtung zu bewegen. Demzufolge wird die die Bremsscheibe 9, die fest zwischen dem Kolben 10 und der Festspannfläche 17 gehalten wurde, freigegeben und die Welle 1 kann somit frei drehen.
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In einigen Fällen kann die Federscheibe 11 ausgeführt werden, um die Bremsscheibe 9 durch eine Abstoßkraft aufgrund einer elastischen Verformung (Rückstellkraft der elastischen Verformung) des Stützteils 18, das die Befestigungsabschnitte 11a und 11b abstützt, immer in eine Entspannrichtung vorzuspannen. Wenn in diesem Falle keine Druckluft zugeführt wird, ist die Bremsscheibe immer ungespannt und die Welle 1 kann somit frei drehen.
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In der obengenannten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde ein Rundtisch mit einem direkten Antriebsmechanismus beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf einen Rundtisch mit einem anderen Antriebsmechanismus anwendbar (wie ein Schneckengetriebeaufbau), sowie auf einen Rundtisch, der keinen Antriebsmechanismus aufweist.
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4 ist eine Schnittansicht, die insgesamt einen normal entspannenden Rundtisch darstellt, der keinen Antriebsmechanismus aufweist (Rundtisch, der eine wippenartige Drehspannvorrichtung trägt). Eine Welle 1 ist drehbar über Hauptlager 4a und 4b durch ein am Gehäusekasten 2 befestigtes Gehäuse 3 gelagert. Eine hintere Platte 8 ist ebenfalls am Gehäuse 3 befestigt. Eine Bremsscheibe 9 ist mit der Welle 1 verkoppelt, um relativ zum Gehäusekasten frei zu drehen. Ein Kolben 10 ist in einem mit der hinteren Platte 8 und dem Gehäuse 3 ausgebildeten nutförmigen Abschnitt aufgenommen.
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Die 5 und 6 sind vergrößerte ausführliche Schnittansichten, die einen Spannmechanismus eines Rundtisches darstellen, der keinen Antriebsmechanismus aufweist, wobei 5 eine ausführliche Schnittansicht des Spannmechanismus in einem ungespannten Zustand ist, während 6 eine ausführliche Schnittansicht des Spannmechanismus in einem gespannten Zustand ist.
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Die Befestigungsabschnitte 11a und 11b einer Federscheibe 11 eines Federelements sind am Kolben 10 beziehungsweise der hinteren Platte 8 befestigt, wodurch der Kolben 10 relativ zur Welle 1 unbeweglich ist. Die Federscheibe 11 ist ausgeführt, um die Bremsscheibe 9 immer durch eine Abstoßkraft aufgrund der elastischen Verformung eines Stützteils 18, das beide Befestigungsabschnitte 11a und 11b abstützt, in eine Entspannrichtung vorzuspannen.
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Der Kolben 10 ist im nutenförmigen Teil über Abdichtmaterialien 14a und 14b angeordnet, um sich durch Druckluft vor und zurück zu bewegen. Eine Luftkammer 15a zum Spannen ist über den Kolben 10 im nutenförmigen Teil angeordnet. Luft, die in die Luftkammer 15a zugeführt werden soll, wird durch ein außerhalb des Rundtisches separat angeordnetes elektromagnetisches Ventil oder dergleichen gesteuert.
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Wenn ein Spannbefehl eingegeben wird, schaltet das elektromagnetische Ventil, um Druckluft in die Luftkammer 15a einfließen zu lassen, um den Kolben 10 in Richtung auf die Bremsscheibe 9 zu bewegen. Demzufolge wird die Bremsscheibe 9 fest zwischen dem Kolben 10 und einer Festspannfläche 17 des Gehäuses 3 gehalten und somit ist die Welle 1 unbeweglich. Wird anderseits ein Entspannbefehl eingegeben, schaltet das elektromagnetische Ventil, um Druckluft in der Luftkammer 15a austreten zu lassen, um den Kolben 10 durch eine Vorspannwirkung aufgrund einer elastischen Verformung der Federscheibe 11 in eine umgekehrte Richtung zu bewegen. Demzufolge wird die die Bremsscheibe 9, die fest zwischen dem Kolben 10 und der Festspannfläche 17 gehalten wurde, freigegeben und die Welle 1 kann somit frei drehen. Wenn keine Druckluft zugeführt wird, ist die Bremsscheibe 9 immer durch die oben ausgeführte Federscheibe 11 entspannt und somit kann die Welle 1 frei drehen.
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Obwohl die in den zwei obengenannten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschriebene Federscheibe 11 eine Plattenform (Scheibenform) mit einer bestimmten Dicke aufweist, an der ein Durchgangsloch in der Mitte angeordnet ist, um die Welle 1 durchführen zu können, kann die Dicke auch nicht konstant sein, vorausgesetzt dass eine bestimmte Bedingung erfüllt wird. Des Weiteren kann die Federscheibe geteilt sein, anstatt eine einstückige Platte zu sein.
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann selbst ein herkömmlicher Kolben-Spannmechanismus, der in einem Rundschalttisch oder einem Rundtisch, der eine wippenartige Drehspannvorrichtung trägt, eingesetzt wird, eine Drehstopp- und Vorspannfunktion besitzen, während ausreichendes Ansprechverhalten und Spannmoment aufgebracht wird.
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Zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in anderen Ausführungsformen verwirklicht werden, indem erforderliche Änderungen und Modifikationen hinzugefügt werden.
