DE102021109733B4

DE102021109733B4 - Werkstück-Richtapparat

Info

Publication number: DE102021109733B4
Application number: DE102021109733.9A
Authority: DE
Inventors: Chen-Yu Hsieh; Jhao-Jhong Su; Lin Bo-Chen; Kuo-Cheng Huang
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: HIWIN TECHNOLOGIES CORP., TW
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2022-12-22
Anticipated expiration: 2041-04-20
Also published as: US20220241917A1; JP2022119150A; TW202231403A; DE102021109733B8; DE102021109733A1; JP7119163B1; TWI750023B

Abstract

Werkstück-Richtapparat, welcher Folgendes aufweist:• ein Triebwerk (10), welches mit einem Antriebsmotor (11) und einem Steuergerät (12) informatisch verbunden ist, wobei von dem Antriebsmotor (11) eine Axialrichtung (X) ausgeht,• einen Drehsockel (20), welcher an den Antriebsmotor (11) angeschlossen ist bzw. von diesem zum Drehen mitgenommen wird,• einen Richtkopf (30), welcher an dem Drehsockel (20) bzw. mit diesem synchron drehbar angebracht ist und sich entlang der Axialrichtung (X) gegen den Drehsockel (20) verschieben kann, wobei eine Futterbuchse (50) an einem Ende des Richtkopfs (30) angebracht ist und ein Induktor (40) mit dem Richtkopf (30) verbunden ist,• ein Rückstellmittel, welches zwischen dem Drehsockel (20) und dem Richtkopf (30) installiert ist und den Richtkopf (30) auf eine Vorgabestellung positionieren kann, und• einem Sensor (60), welcher gegenüber dem Induktor (40) angebracht ist und mit dem Steuergerät (12) informatisch verbunden ist,• wobei, falls sich ein Werkstück (80) gegen die Futterbuchse (50) anlegt und sich der Richtkopf (30) sowie der Induktor (40) in die Axialrichtung (X) bewegt, der Sensor (60) dem Steuergerät (12) ein Antriebssignal zum Start des Antriebsmotor (11) sendet, damit der Antriebsmotor (11) den Drehsockel (20), den Richtkopf (30) und den Induktor (40) zum Drehen auf einen Drehwinkel mitnimmt, so dass die Futterbuchse (50) das Werkstück (80) aufnimmt, wobei das Rückstellmittel dann den Richtkopf (30) und der Induktor (40) zum Rückstellen in die Axialrichtung (X) veranlasst, wobei der Sensor (60) dem Steuergerät (12) ein Antriebssignal zum Stopp des Antriebsmotors (11) zusendet, so dass der Antriebsmotor (11) einen Rückmeldeparameter an das Steuergerät (12) zum Erlangen des Drehwinkels sendet, wobei angesichts von diesem Drehwinkel und einem Vorgabewinkels das Steuergerät (12) einen Ausgleichswinkel errechnet, auf welchen der Antriebsmotor (11) drehen soll.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstück-Richtapparat.
In der Gegenwart werden die vom Kunden gewünschten Grafiken mit der Gravurtechnologie für Werkstücke an angegebenen Positionen eines Werkstücks graviert, wobei es jedoch zeitlich ziemlich aufwendig bleibt, dass die erforderliche Winkeleinstellung und -justage manuell erfolgt. Für diesen Fall wurde ein Werkstück-Richtapparat erfunden. Im Stand der Technik ist ein Werkstück-Richtapparat als ein Gebrauchsmuster gemäß der chinesischen Patentoffenlegung Nr. CN 211163164 U bekannt. Dieser Richtapparat kann jedoch monodirektional drehen, zudem lässt sich der Richtwinkel entweder auf 0 Grad oder auf 180 Grad einstellen, es ist also unmöglich, ihn fein einzustellen.
Die DE 101 01 179 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur positionsdefinierten Aufnahme eines Werkstücks, insbesondere eines Karosserieteils.
Die DE 20 2008 003 443 U1 hat eine Einweiservorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks zum Gegenstand.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Richtapparat zum Einstellen exakter Bearbeitungswinkel der Werkstücke bereitzustellen. Zum Lösen der Aufgabe wird ein Werkstück-Richtapparat bereitgestellt, welcher Folgendes aufweist:

ein Triebwerk, welches einen Antriebsmotor und ein damit informatisch verbundenes Steuergerät aufweist, wobei eine Axialrichtung von dem Antriebsmotor ausgeht,
einen Drehsockel, welcher an den Antriebsmotor angeschlossen ist bzw. von diesem zum Drehen mitgenommen wird,
einen Richtkopf, welcher an dem Drehsockel bzw. mit diesem synchron drehbar angebracht ist und sich entlang der Axialrichtung gegen den Drehsockel verschieben kann, wobei eine Futterbuchse an einem Ende des Richtkopfs angebracht ist und ein Induktor mit dem Richtkopf verbunden ist,
ein Rückstellmittel, welches zwischen dem Drehsockel und dem Richtkopf installiert ist und den Richtkopf auf eine Vorgabestellung positionieren kann, und
einen Sensor, welcher gegenüber dem Induktor angebracht ist und mit dem Steuergerät informatisch verbunden ist.

Falls sich ein Werkstück gegen die Futterbuchse anlegt und sich der Richtkopf sowie der Induktor in Axialrichtung bewegt, sendet der Sensor dem Steuergerät ein Antriebssignal zum Start des Antriebsmotor zu, damit der Antriebsmotor den Drehsockel, den Richtkopf und den Induktor zum Drehen auf einen Drehwinkel mitnimmt, so dass die Futterbuchse das Werkstück aufnimmt. Danach veranlasst das Rückstellmittel den Richtkopf und den Induktor zum Rückstellen in Axialrichtung, wobei der Sensor dem Steuergerät ein Antriebssignal zum Stopp des Antriebsmotors zusendet, so dass der Antriebsmotor einen Rückmeldeparameter an das Steuergerät zum Erlangen des Drehwinkels sendet, wobei das Steuergerät anhand von diesem Drehwinkel und von einem Vorgabewinkel einen Ausgleichswinkel errechnet, auf welchen der Antriebsmotor drehen soll.
Bei derartiger Anordnung kann sich der Induktor aufgrund der Mitnahme des Richtkopfs in Axialrichtung an das Induktionselement des Sensors annähern oder davon abwenden, so dass das Induktionselement dem Steuergerät ein Antriebssignal zum Start oder Stopp des Antriebsmotors zusendet, damit das Werkstück in die Futterbuchse reibungslos angesetzt wird. Bei dem drehenden Antriebsmotor wird ein Rückmeldeparameter an das Steuergerät zum Erlangen eines Drehwinkels für den Antriebsmotor gesendet, während das Steuergerät einen extern eingegebenen Vorgabewinkel erlangt. Daraufhin berechnet das Steuergerät angesichts des Drehwinkels und des Vorgabewinkels einen Ausgleichswinkel, mit dem der Antriebsmotor angesteuert wird, damit die Futterbuchse auf den Vorgabewinkel dreht und der Bearbeitungswinkel des Werkstücks genau bestimmt wird.

1 Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform
2 Explosionszeichnung der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform
3 Aktionsdiagramm der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform
4 Aktionsdiagramm der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform
5 Aktionsdiagramm der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform
6 Aktionsdiagramm der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform
7 Schema des informatischen verbundenen Steuergeräts mit dem Antriebsmotor und dem Induktionselement.
8 Schema des informatischen verbundenen Steuergeräts mit dem Winkelinduktionselement
9 Explosionszeichnung der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform
10A Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform
10B Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform aus einem anderen Blickwinkel
11 Perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
12A Perspektivische Ansicht der Futterbuchse
12B Perspektivische Ansicht der Futterbuchse
12C Perspektivische Ansicht der Futterbuchse
12D Perspektivische Ansicht der Futterbuchse
13A Perspektivische Ansicht der Futterbuchse
13B Perspektivische Ansicht der Futterbuchse
13C Perspektivische Ansicht der Futterbuchse
13D Perspektivische Ansicht der Futterbuchse
14 Ansicht für Anbau an einer Bearbeitungsmaschine
15 Ansicht des in den abgedeckten Raum eintretenden Winkelinduktors
16 Ansicht des den abgedeckten Raum verlassenden Winkelinduktors

In Bezug auf die 1 bis 8 sei bemerkt, dass der erfindungsgemäße Werkstück-Richtapparat gemäß der ersten Ausführungsform aus einem Triebwerk 10, einem Drehsockel 20, einem Richtkopf 30, einem Induktor 40, einer Futterbuchse 50, einem Sensor 60 und einem Sprungstück 70 besteht.
Das Triebwerk 10 ist mit dem Antriebsmotor 11 und einem Steuergerät 12 informatisch verbunden, wobei der Antriebsmotor 11 auf einem Motorbock 13 befestigt ist und mit einer Welle 111 versehen ist, wovon eine Axialrichtung X ausgeht. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Steuergerät 12 einen Absolutdrehgeber.
Der Drehsockel 20 ist mit einem in die Axialrichtung X durchgehenden Durchgangsloch 20A versehen, worin die Welle 111 eingesteckt bzw. fixiert ist, damit die Welle 111 den Drehsockel 20 zum Drehen mitnimmt. Der Drehsockel 20 ist mit einem Sprungstück-Fixierteil 20B versehen, an welchem ein Ende des Sprungstücks 70 befestigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Drehsockel 20 eine erste Achsbuche 21 und ein erstes Ausrichtelement 22 auf.
Die erste Achsbuche 21 ist an der Welle 111 aufgesetzt, und das Durchgangsloch 20 geht durch die erste Achsbuche 21, so dass die Welle 111 die erste Achsbuche 21 zum Drehen mitnehmen kann. Die erste Achsbuche 21 hat eine erste Seite 211, welche einer Seite des Motorbocks 13 entgegengesetzt ist und mit einem konvexen Kranz 212 ausgebildet ist. Der konvexe Kranz 212 schließt eine erste Aufnahmerille 213 ein, welche mit dem Durchgangsloch 20A durchgehend verbunden ist, wobei der Bohrungsdurchmesser der ersten Aufnahmerille 213 größer als das Durchgangsloch 20A ist. Die Anschlussstelle der ersten Aufnahmerille 213 an dem Durchgangsloch 20A ist mit einer ringförmigen Stufenfläche 215 ausgebildet, auf welcher ein Ende des Sprungstücks 70 drücken kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Aufnahmerille 213 ein Sprungstück-Fixierteil 20B.
Das erste Ausrichtelement 22 weist einen zu der ersten Achsbuche 21 koaxial angeordneten Schenkel 225, ein Sprungstück-Aufnahmeloch 221, zwei Durchgangslöcher 223 und zwei Schlitze 222 auf, wobei der Schenkel 225 zylindrisch ausgebildet ist und an einer ersten Seite 211 der ersten Achsbuche 21 verriegelt ist. Das Sprungstück-Aufnahmeloch 221 geht in die Axialrichtung X durch den Schenkel 225, wobei die beiden Durchgangslöcher 223 in die Axialrichtung X an den beiden Enden des Schenkels 225 ausgebildet sind, während die beiden Schlitze 222 an den beiden radialen Enden des Schenkels 225 ausgebildet sind und mit dem Sprungstück-Aufnahmeloch 221 durchgehend verbunden sind.
Der Richtkopf 30 ist an dem Drehsockel 20 bzw. mit diesem synchron drehbar angebracht und weist einen Verriegelungsteil 30A, einen Schiebeteil 31, eine induktorspezifische Verbindungsstelle 30B sowie einen Übernahmeteil 30C auf. Der Verriegelungsteil 30A erstreckt sich als ein Zylinder in die Axialrichtung X. Die beiden Enden des Verriegelungsteils 30A entlang der Axialrichtung X sind jeweils ein erstes Ende 31A und ein zweites Ende 32A. Das erste Ende 31A des Verriegelungsteils 30A ragt von dem Durchgangsloch 223 bzw. von dem ersten Ausrichtelement 22 heraus und ist mit einer angebrachten Futterbuchse 50 versehen. Der Schiebeteil 31 ist als ein etwa rechteckiger Blechkörper an dem zweiten Ende 32A des Verriegelungsteils 30A ausgeformt und hat eine Vorderseite 311 und eine entgegengesetzte Hinterseite 312, wobei die Vorderseite 311 an das zweite Ende 32A des Verriegelungsteils 30A angeschlossen ist. Der Schiebeteil 31 kann in dem Sprungstück-Aufnahmeloch 221 eingesetzt werden. Die induktorspezifische Verbindungsstelle 30B dient zum Verbinden mit dem Induktor 40, also zum Anschluss an die Vorsprünge 32 auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Schiebeteils 31, wobei sich die beiden Vorsprünge 32 entlang der radialen Verlaufslinie des Verriegelungsteils 30A befinden, aus den Schlitzen 222 auf den beiden Radialseiten des ersten Ausrichtelements 22 hervorragen und jeweils mit einem ersten Verriegelungsloch 321 versehen sind. Der Übernahmeteil 30C dient zum Befestigen des anderen Endes des Sprungstücks 70 und ist eine an der Hinterseite 312 befindliche zweite Aufnahmerille 313.
Die Futterbuchse 50 dient zum Festhalten eines Werkstücks 80 mit einer Aussparung 81, in welche die Futterbuchse 50 eingreifen kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Futterbuchse 50 ein Adapter, während das Werkstück 80 als eine Hülse ausgebildet ist. Die Hülse lässt sich an dem Adapter aufsetzen. Die Aussparung 81 ist als eine rechteckige Nut ausgebildet, während die Futterbuchse 50 ein viereckiger Adapter ist, damit das Werkstück mit dem Adapter synchron dreht.
In der Ausführungsform ist das erste Ende 31A des Verriegelungsteils 30A mit einer Aufnahmenut 33 ausgebildet, welche eine rechteckige Nut ist. Die Futterbuchse 50 ist in der Aufnahmenut 33 angebracht und mit einem durchgesteckten Gewindebolzen 34 in der Aufnahmenut 33 befestigt. Dadurch kann man verschiedene Futterbuchsen 50 je nach Konstruktion der Werkstücke 80 ersetzen.
Der Induktor 40 ist an der induktorspezifischen Verbindungsstelle 30B des Richtkopfs 30 angebracht und kann sich gemeinsam mit dem Richtkopf 30 in die Axialrichtung X bewegen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Induktor 40 als ringförmiger Blechkörper an dem ersten Ausrichtelement 22 aufgesetzt und mit zwei zweiten Verriegelungslöchern 41 versehen, welche mit den beiden ersten Verriegelungslöchern 321 fluchten. Die beiden ersten Verriegelungslöcher 321 dienen wie die zweiten Verriegelungslöcher 41 zur Aufnahme der verschraubten Gewindebolzen 42.
Der Sensor 60 ist ein Abstandsensor und ist mit einem Induktionselement 61 versehen, welches gegenüber dem Induktor 40 liegt und mit dem Steuergerät 12 informatisch verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Triebwerk 10 ferner eine Stützplatte 62, welche an dem Motorbock 13 verriegelt ist und ein erstes Segment 621, ein zweites Segment 622 sowie ein drittes Segment 623 aufweist, die sequenziell angeordnet sind. Das erste Segment 621 bleibt zu der Verlaufsrichtung des zweiten Segments 622 etwa senkrecht, während sich das zweite Segment 622 etwa senkrecht zu der Verlaufsrichtung des dritten Segments 623 befindet. Das erste Segment 621 ist an dem Motorbock 13 verriegelt, während das dritte Segment 623 gegenüber dem Induktor 40 liegt und der Sensor 60 mit dem dritten Segment 623 verbunden ist.
Das Sprungstück 70 ist im Sprungstück-Aufnahmeloch 221 eingesetzt, wobei das Sprungstück 70 eine Feder ist. Ein Ende des Sprungstücks 70 greift in die erste Aufnahmerille 213 ein und drückt an die ringförmige Stufenfläche 215, während das andere Ende in die zweite Aufnahmerille 313 drückt, um den Richtkopf 30 in die Axialrichtung X zu verschieben.
In der Ausführungsform liegen um das Sprungstück-Aufnahmeloch 221 herum zwei Innenseiten 224, welche gegenüberstehend bleiben und jeweils als eine Ebene auf den beiden radialen Seiten des Schenkels 225 ausgebildet sind. Der Schiebeteil 31 hat eine obere Fixierseite 314 und eine gegenüberliegende untere Fixierseite 315, wobei sich die obere Fixierseite 314 und die untere Fixierseite 315 jeweils als eine Ebene entlang der Verlaufsrichtung des Verriegelungsteils 30A befinden. Die obere Fixierseite 314 und die untere Fixierseite 315 drücken an eine jeweilige Innenseite 224, so dass sich der Richtkopf 30 mit dem ersten Ausrichtelement 22 synchron dreht und in dem ersten Ausrichtelement 22 in die Axialrichtung X bewegen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist bei einem einen Inkrementalgeber enthaltenden Steuergerät 12 des Antriebsmotors 11 ferner ein Winkelinduktionselement 90 vorgesehen, welches einen Winkelsensor 91 und einen Winkelinduktor 92 aufweist. Der Winkelsensor 91 ist als optischer Sensor an dem zweiten Segment 622 angebracht bzw. mit dem Steuergerät 12 informatisch verbunden. Der Winkelsensor 91 weist eine Projektionseinheit 911 und einen Empfangselement 912 auf, zwischen denen ein verdeckter Raum 913 gebildet ist. Der Winkelinduktor 92 ist als rechteckiger Blechkörper zwischen der ersten Achsbuche 21 und dem ersten Ausrichtelement 22 installiert. Die erste Achsbuche 21 ist mit einer in der ersten Seite 211 ausgesparten seichten Nut 214 versehen, in welcher der Winkelinduktor 92 verriegelt ist. Der Winkelinduktor 92 kann sich mit dem Drehsockel 20 drehen. Wenn der Winkelinduktor 92 an dem verdeckten Raum 913 vorbeifährt, wird der Winkelsensor 91 angetrieben und daher ein Ausgangswinkel ermittelt. Das heißt, dass der Winkelsensor 91 den Eintrittswinkel des Winkelinduktors 92 in den verdeckten Raum 913 und den Austrittswinkel davon ermittelt, damit sich ein Ausgangswinkel daraus ergibt.
In einer weiteren Ausführungsform kann keine Stützplatte 62 vorgesehen sein, vorausgesetzt, dass der Winkelsensor 91 und/oder der Sensor 60 an einer Peripherie des Antriebsmotors 11 angebracht sind und mit dem Winkelinduktor 92 und dem Induktor 40 komplementär bleiben.
In einer weiteren Ausgestaltung (siehe 11) ist ferner eine Zwischenleiste 63 vorgesehen, welche sich zwischen dem ersten Segment 621 und dem Motorbock 13 einsetzen lässt, um den Abstand zwischen dem Sensor 60 und dem Induktor 40 auszugleichen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung (siehe 11) ist zwischen dem Antriebsmotor 11 und dem Drehsockel 20 ferner ein Getriebe 14 mit einem Getriebebock 15 angebracht, welches mit dem Motorbock 13 verbunden ist. Das Getriebe 14 und der Antriebsmotor 11 sind auf dem Getriebebock 15 angebaut.
In Bezug auf 9 bis 10B ist die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkstück-Richtapparats dargestellt, welche ein Triebwerk 10, einen Drehsockel 20, einen Richtkopf 30, einen Induktor 40, eine Futterbuchse 50, einen Sensor 60 und ein Sprungstück 70 aufweist.
Das Triebwerk 10 ist mit dem Antriebsmotor 11 und einem Steuergerät 12 informatisch verbunden, wobei der Antriebsmotor 11 auf einem Motorbock 13 befestigt ist und mit einer Welle 111 versehen ist, wovon eine Axialrichtung X ausgeht. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Steuergerät 12 einen Absolutdrehgeber.
Der Drehsockel 20 ist mit einem in die Axialrichtung X durchgehenden Durchgangsloch 20A versehen, worin die Welle 111 eingesteckt bzw. fixiert ist, damit die Welle 111 den Drehsockel 20 zum Drehen mitnimmt. Der Drehsockel 20 ist mit einem Sprungstück-Fixierteil 20B versehen, an welchem ein Ende des Sprungstücks 70 befestigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Drehsockel 20 eine zweite Achsbuche 25 und ein zweites Ausrichtelement 26 auf.
Die zweite Achsbuche 25 ist an der Welle 111 aufgesetzt. Das Durchgangsloch 20A geht durch die zweite Achsbuche 25. Die zweite Achsbuche 25 weist einen Ansetzteil 251, einen Hauptteil 252 und eine erste Säule 253, wobei der Hauptteil 252 als Rundscheibe ausgebildet ist, während der Ansetzteil 251 und die erste Säule 253 zylindrisch ausgeformt sind. Der Ansetzteil 251 und die erste Säule 253 befinden sich auf den in die Axialrichtung X entgegengesetzten Seiten des Hauptteils 252, wobei der Ansetzteil 251 an die Welle 111 aufgesetzt ist, damit die Welle 111 die zweite Achsbuche 25 zum Drehen mitnimmt. Der Hauptteil 252 hat eine zweite Seite 2521, welche zu der Seite des Motorbocks 13 entgegengesetzt bleibt. Die erste Säule 253 ist an die zweite Seite 2521 angeschlossen und ist ein Sprungstück-Fixierteil 20B zur Aufnahme eines aufgesetzten Endes des Sprungstücks 70.
Das zweite Ausrichtelement 26 umfasst sequenziell eine erste Seitenplatte 261, eine Bodenplatte 262 sowie eine zweite Seitenplatte 263. Die Bodenplatte 262 liegt zwischen der ersten Seitenplatte 261 und der zweiten Seitenplatte 263, wobei jeweils ein Rechtwinkel zwischen der Bodenplatte 262 und der ersten Seitenplatte 261 sowie der zweiten Seitenplatte 263 gebildet ist und die erste Seitenplatte 261 zu der zweiten Seitenplatte 263 parallel verläuft, so dass das zweite Ausrichtelement 26 etwa U-förmig aussieht. Von der ersten Seitenplatte 261, der Bodenplatte 262 und der zweiten Seitenplatte 263 ist ein Aufnahmeraum 264 eingeschlossen. Die erste Säule 253 greift durch die erste Seitenplatte 261 in den Aufnahmeraum 264 ein. Die erste Seitenplatte 261 ist an dem Hauptteil 252 verschraubt. Das zweite Ausrichtelement 26 bleibt mit der zweiten Achsbuche 25 synchron drehbar. Die zweite Seitenplatte 263 ist mit einem Futterbuchsen-Durchgangsloch 265 und einer Anbaufläche 2631 versehen, wobei die Anbaufläche 2631 gegenüber der ersten Seitenplatte 261 liegt.
Der Richtkopf 30 ist an dem zweiten Ausrichtelement 26 des Drehsockels 20 angebaut und bleibt mit dem Drehsockel 20 synchron drehbar. Der Richtkopf 30 ist mit einem Verriegelungsteil 30A, einer induktorspezifischen Verbindungsstelle 30B und einem Übernahmeteil 30C versehen. Der Verriegelungsteil 30A hat als rechteckiger Zylinder ein erstes Ende 31A und ein entgegengesetztes zweites Ende 32A, wobei das erste Ende 31A durch das Futterbuchsen-Durchgangsloch 265 in das zweite Ausrichtelement 26 eingreift und mit einer angebrachten Futterbuchse 50 ausgebildet ist. Die induktorspezifische Verbindungsstelle 30B, angeordnet als eine von einer Seite des Verriegelungsteils 30A heraus verlaufende Fixierleiste 36 an dem zweiten Ende 32A, dient zum Verbinden mit dem Induktor 40. An dem zweiten Ende 32A liegt der Übernahmeteil 30C auch, an dem das andere Ende des Sprungstücks 70 befestigt ist. Der Übernahmeteil 30C ist als eine von dem zweiten Ende 32A hervorragende zweite Säule 37 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Ende 31A des Verriegelungsteils 30A mit einer Aufnahmenut 33 als rechteckige Nut ausgebildet, in welcher die Futterbuchse 50 angebracht ist. Die Futterbuchse 50 ist als ein viereckiger Adapter mit einem durchgesteckten Gewindebolzen 34 an der Aufnahmenut 33 befestigt. Dabei kann man verschiedene Futterbuchsen 50 je nach Konstruktion der Werkstücke 80 ersetzen.
Die Futterbuchse 50 dient zum Festhalten eines Werkstücks 80 mit einer Aussparung 81, in welche die Futterbuchse 50 eingreifen kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Futterbuchse 50 ein Adapter, während das Werkstück 80 als eine Hülse ausgebildet ist. Die Hülse lässt sich an dem Adapter aufsetzen. Die Aussparung 81 ist als eine rechteckige Nut ausgebildet, während die Futterbuchse 50 ein viereckiger Adapter ist, damit das Werkstück mit dem Adapter synchron dreht.
Der Induktor 40 ist mit der induktorspezifischen Verbindungsstelle 30B verbunden, um sich synchron mit dem Richtkopf 30 in die Axialrichtung X zu verschieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Induktor 40 als rechteckiger Blechkörper mit einem Arretierungssegment 45 und einem Verdeckungssegment 46 ausgebildet, wobei das Arretierungssegment 45 an der Fixierleiste 36 verklebt und verriegelt ist, während das Verdeckungssegment 46 gegenüber dem Sensor 60 liegt.
Der Sensor 60 ist als ein Abstandssensor an der Anbaufläche 2631 befestigt und mit einem Induktionselement 61 versehen, welches mit dem Steuergerät 12 informatisch verbunden ist und gegenüber welchem das Verdeckungssegment 46 liegt.
Das Sprungstück 70 ist als eine Feder in den Aufnahmeraum 264 eingesetzt. Ein Ende des Sprungstücks 70 ist an der ersten Säule 253 aufgesetzt, während das andere Ende an der zweiten Säule 37 aufgesetzt ist, um den Richtkopf 30 zum Verschieben in die Axialrichtung X anzutreiben.
14 ist eine Ansicht des Anbaus des erfindungsgemäßen Werkstück-Richtapparats an einer Bearbeitungsmaschine Z.
In einer weiteren Ausgestaltung (siehe 12A bis 13D) kann die Futterbuchse 50 verschiedene Varianten aufweisen. In Bezug auf 12B bis 12D ist die Futterbuchse 50 zylindrisch ausgebildet, kann aber mit einer Keilnut, einer Keilnutenwelle, einer Kerbverzahnung oder Zahnrädern ausgeführt sein. In Bezug auf 13A bis 13D ist die gegenüber dem Werkstück 80 liegende Seite der Futterbuchse 50 mit einer Montagenut 51 versehen, welche für die Keilnut, die Keilnutenwelle, die Kerbverzahnung oder Zahnräder konstruiert ist.
vorstehend wurden die wichtigen Bauteile und die Anordnungen der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. Nachfolgend werden die Funktionalitäten erläutert.
Falls das Steuergerät 12 mit einem Absolutdrehgeber ausgestattet ist, umfasst die erfindungsgemäße Funktionalität einen Ansetzschritt und einen Ausrichtschritt.
In dem Ansetzschritt (siehe 3 bis 6) wird das Werkstück 80 über Transferlinie, Roboter oder manuell in die Axialrichtung X bis vor der Stirnseite der Futterbuchse 50 bewegt. Da die Aussparung 81 als rechteckige Nut ausgebildet ist und die Futterbuchse 50 als viereckiger Adapter ausgebildet ist, kann das Werkstück 80 nur dann an die Futterbuchse 50 aufgesetzt werden, wenn die Winkel der Aussparung 81 mit denjenigen der Futterbuchse 50 komplett gleich sind. Bei einer Ungleichheit wird das Werkstück 80 an die Futterbuchse 50 drücken, so dass der Richtkopf 30 in die Axialrichtung X nach hinten fährt und sich der am Richtkopf 30 befestigte Induktor 40 zugleich von dem Induktionselement 61 entfernt (siehe 3 und 4). Beim veränderten Abstand zwischen dem Induktor 40 und dem Induktionselement 61 wird das Induktionselement 61 ein Antriebssignal ans Steuergerät 12 zum Antrieb des Antriebsmotors 11 senden. Beim Drehen des Antriebsmotors 11 nimmt die Welle 111 den Drehsockel 20 und den Richtkopf 30 zum Drehen mit. Wenn der Richtkopf 30 auf einen dem Werkstück 80 entsprechenden Winkel der Futterbuchse 50 gedreht hat (siehe 5 bis 6), treibt das Sprungstück 70 den Richtkopf 30 vorwärts in die Axialrichtung X an, also zum Rückstellen, so dass die Futterbuchse 50 des Richtkopfs 30 in die Aussparung 81 eingreift. Bis jetzt wird der Ansetzschritt des Werkstücks 80 fertiggestellt, indem sich der Induktor 40 dem Induktionselement 61 wieder annähert, so dass das Induktionselement 61 nochmals ein Antriebssignal an das Steuergerät 12 zum Stopp des Antriebsmotors 11 sendet.
In dem Ausrichtschritt wird ein Rückmeldeparameter beim Drehen des Antriebsmotors 11 an das Steuergerät 12 gesendet, um einen Drehwinkel in dem Ansetzschritt zu erlangen. Darüber hinaus erlangt das Steuergerät 12 einen extern manuell eingegebenen Parameter als ein Vorgabewinkel und berechnet angesichts des Drehwinkels und des Vorgabewinkels einen Ausgleichswinkel, mit dem der Antriebsmotor 11 angesteuert wird, damit die Futterbuchse 50 auf den Vorgabewinkel dreht und der entsprechende Bearbeitungswinkel des Werkstücks 80 genau bestimmt wird.
Falls das Steuergerät 12 einen Inkrementalgeber umfasst, ist vor dem Ansetzschritt noch ein Nullpunktschritt vorgesehen (siehe 8, 15 bis 16), wobei das Steuergerät 12 den Antriebsmotor 11 zum Drehen veranlasst, um den Winkelinduktor 92 in den verdeckten Raum 913 des Winkelsensors 91 zweckmäßig zum Ermitteln des Ausgangswinkels mitzunehmen.
In dem Ausrichtschritt wird sich der Ausgleichswinkel aus dem Ausgangswinkel, dem Drehwinkel und dem Vorgabewinkel ergeben.
Bei der oben genannten Anordnung kann sich der Induktor 40 aufgrund der Mitnahme des Richtkopfs 30 in die Axialrichtung X an das Induktionselement 61 des Sensors 60 annähern oder davon abwenden, so dass das Induktionselement 61 dem Steuergerät 12 ein Antriebssignal zum Start oder Stopp des Antriebsmotors 11 zusendet, damit das Werkstück 80 in die Futterbuchse 50 reibungslos angesetzt wird. Bei dem drehenden Antriebsmotor 11 wird ein Rückmeldeparameter an das Steuergerät 12 zum Erlangen eines Drehwinkels für den Antriebsmotor 11 gesendet, während das Steuergerät 12 einen extern eingegebenen Vorgabewinkel in Anspruch nimmt. Daraufhin berechnet das Steuergerät 12 angesichts des Drehwinkels und des Vorgabewinkels einen Ausgleichswinkel, mit dem der Antriebsmotor 11 angesteuert wird, damit die Futterbuchse 50 auf den Vorgabewinkel dreht und der entsprechende Bearbeitungswinkel des Werkstücks 80 genau bestimmt wird.

Claims

Werkstück-Richtapparat, welcher Folgendes aufweist: • ein Triebwerk (10), welches mit einem Antriebsmotor (11) und einem Steuergerät (12) informatisch verbunden ist, wobei von dem Antriebsmotor (11) eine Axialrichtung (X) ausgeht, • einen Drehsockel (20), welcher an den Antriebsmotor (11) angeschlossen ist bzw. von diesem zum Drehen mitgenommen wird, • einen Richtkopf (30), welcher an dem Drehsockel (20) bzw. mit diesem synchron drehbar angebracht ist und sich entlang der Axialrichtung (X) gegen den Drehsockel (20) verschieben kann, wobei eine Futterbuchse (50) an einem Ende des Richtkopfs (30) angebracht ist und ein Induktor (40) mit dem Richtkopf (30) verbunden ist, • ein Rückstellmittel, welches zwischen dem Drehsockel (20) und dem Richtkopf (30) installiert ist und den Richtkopf (30) auf eine Vorgabestellung positionieren kann, und • einem Sensor (60), welcher gegenüber dem Induktor (40) angebracht ist und mit dem Steuergerät (12) informatisch verbunden ist, • wobei, falls sich ein Werkstück (80) gegen die Futterbuchse (50) anlegt und sich der Richtkopf (30) sowie der Induktor (40) in die Axialrichtung (X) bewegt, der Sensor (60) dem Steuergerät (12) ein Antriebssignal zum Start des Antriebsmotor (11) sendet, damit der Antriebsmotor (11) den Drehsockel (20), den Richtkopf (30) und den Induktor (40) zum Drehen auf einen Drehwinkel mitnimmt, so dass die Futterbuchse (50) das Werkstück (80) aufnimmt, wobei das Rückstellmittel dann den Richtkopf (30) und der Induktor (40) zum Rückstellen in die Axialrichtung (X) veranlasst, wobei der Sensor (60) dem Steuergerät (12) ein Antriebssignal zum Stopp des Antriebsmotors (11) zusendet, so dass der Antriebsmotor (11) einen Rückmeldeparameter an das Steuergerät (12) zum Erlangen des Drehwinkels sendet, wobei angesichts von diesem Drehwinkel und einem Vorgabewinkels das Steuergerät (12) einen Ausgleichswinkel errechnet, auf welchen der Antriebsmotor (11) drehen soll.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • der Antriebsmotor (11) mit einer Welle (111) versehen ist, • der Drehsockel (20) mit einem Durchgangsloch (20A) versehen ist, in dem die Welle (111) eingesteckt und fixiert ist, wobei der Drehsockel (20) ferner mit einem Sprungstück-Fixierteil (20B) ausgebildet ist und das Rückstellmittel ein Sprungstück (70) ist, dessen ein Ende an dem Sprungstück-Fixierteil (20B) befestigt ist, • der Richtkopf (30) einen Verriegelungsteil (30A), eine induktorspezifische Verbindungsstelle (30B) und einen Übernahmeteil (30C) aufweist, wobei sich der Verriegelungsteil (30A) als ein Zylinder in die Axialrichtung (X) erstreckt bzw. die beiden Enden des Verriegelungsteils (30A) entlang der Axialrichtung (X) jeweils ein erstes Ende (31A) und ein zweites Ende (32A) sind, wobei das erste Ende (31A) mit einer angebrachten Futterbuchse (50) versehen ist, während der Übernahmeteil (30C) an dem zweiten Ende (32A) angebracht ist, wobei das andere Ende des Sprungstücks (70) an dem Übernahmeteil (30C) befestigt ist und der Induktor (40) mit der induktorspezifischen Verbindungsstelle (30B) verbunden ist; und • der Sensor (60) mit einem Induktionselement (61) versehen ist, welches gegenüber dem Induktor (40) liegt, wobei das Induktionselement (61) mit dem Steuergerät (12) informatisch verbunden ist.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) einen Absolutdrehgeber umfasst.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (11) auf einem Motorbock (13) angebracht ist und der Drehsockel (20) eine erste Achsbuche (21) und ein erstes Ausrichtelement (22) umfasst, wobei • die erste Achsbuche (21) an der Welle (111) aufgesetzt ist, das Durchgangsloch (20A) durch die erste Achsbuche (21) geht, die erste Achsbuche (21) eine erste Seite (211) hat, wobei die erste Seite (211) dem Motorbock (13) entgegengesetzt bleibt und mit einem Kranz (212) ausgebildet ist, für welchen der Sprungstück-Fixierteil (20B) eine erste Aufnahmerille (213) bildet, welche mit dem Durchgangsloch (20A) durchgehend verbunden ist und deren Bohrungsdurchmesser größer als das Durchgangsloch (20A) ist, so dass an der Verbindungsstelle der ersten Aufnahmerille (213) mit dem Durchgangsloch (20A) eine ringförmige Stufenfläche (215) ausgebildet ist, an welcher ein Ende des Sprungstücks (70) drücken kann, • das erste Ausrichtelement (22) mit einem mit der ersten Seite (211) verbundenen bzw. zu der ersten Achsbuche (21) koaxial angeordneten Schenkel (225) versehen ist, welcher mit einem in die Axialrichtung (X) durchgehenden Sprungstück-Aufnahmeloch (221) zur Aufnahme des Sprungstücks (70) ausgebildet ist und dessen beide entlang der Axialrichtung (X) angeordnete Enden jeweils mit einem Durchgangsloch (223) versehen sind, wobei die Durchgangslöcher (223) jeweils mit dem Sprungstück-Aufnahmeloch (221) durchgehend verbunden sind, wobei der Verriegelungsteil (30A) von dem Durchgangsloch (223) bzw. von dem ersten Ausrichtelement (22) herausragt, wobei die beiden radialen Enden des Schenkels (225) jeweils mit einem Schlitz (222) ausgebildet sind, welcher mit dem Sprungstück-Aufnahmeloch (221) durchgehend verbunden ist, • der Richtkopf (30) ferner einen Schiebeteil (31) umfasst, welcher an dem zweiten Ende (32A) des Verriegelungsteils (30A) ausgebildet ist und ins Sprungstück-Aufnahmeloch (221) eingesetzt werden kann, wobei die induktorspezifische Verbindungsstelle (30B) zum Anschluss an die Vorsprünge (32) auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Schiebeteils (31) dient, wobei die beiden Vorsprünge (32) von den Schlitzen (222) herausragen und sich entlang der radialen Verlaufslinie des Verriegelungsteils (30A) befinden, wobei der Schiebeteil (31) eine Vorderseite (311) und eine entgegengesetzte Hinterseite (312) hat, wobei die Vorderseite (311) an das zweite Ende (32A) angeschlossen ist, wobei der Übernahmeteil (30C) eine an der Hinterseite (312) befindliche zweite Aufnahmerille (313) ist, an welcher das andere Ende des Sprungstücks (70) drückt, • der Induktor (40) als ringförmiges Blechkörper an dem ersten Ausrichtelement (22) aufgesetzt ist und an die beiden Vorsprünge (32) angeschlossen ist, und • das Triebwerk (10) ferner eine am Motorbock (13) befestigte Stützplatte (62) umfasst, an welcher der Sensor (60) angebracht ist.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (62) sequenziell ein erstes Segment (621), ein zweites Segment (622) und ein drittes Segment (623) aufweist, wobei zwischen dem ersten Segment (621) und dem zweiten Segment (622) als auch zwischen dem zweiten Segment (622) und dem dritten Segment (623) jeweils ein Winkel gebildet ist, wobei das erste Segment (621) an dem Motorbock (13) fixiert ist, während der Sensor (60) an dem dritten Segment (623), welches gegenüber dem Induktor(40) liegt, angebracht ist.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass um das Sprungstück-Aufnahmeloch (221) herum zwei gegenüberliegende Innenseiten (224) als Ebene ausgebildet sind, während die beiden gegenüberliegenden Seiten des Schiebeteils (31) die obere Fixierseite (314) und die untere Fixierseite (315) sind, wobei die obere Fixierseite (314) und die untere Fixierseite (315) als Ebene an einer jeweiligen Innenseite (224) drücken.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) einen Inkrementalgeber und ein Winkelinduktionselement(90) umfasst, wobei das Winkelinduktionselement (90) einen Winkelsensor (91) und einen Winkelinduktor (92) aufweist, wobei der Winkelsensor (91) an der Stützplatte (62) angebracht bzw. mit dem Steuergerät (12) informatisch verbunden ist und mit einer Projektionseinheit (911) sowie einem Empfangselement (912) versehen ist, wobei zwischen der Projektionseinheit (911) und dem Empfangselement (912) ein verdeckter Raum (913) gebildet ist, wobei der Winkelinduktor (92) zwischen der ersten Achsbuche (21) und dem ersten Ausrichtelement (22) eingebaut ist und mit dem drehenden Drehsockel (20) drehen kann.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (62) sequenziell ein erstes Segment (621), ein zweites Segment (622) und ein drittes Segment (623) aufweist, wobei zwischen dem ersten Segment (621) und dem zweiten Segment (622) als auch zwischen dem zweiten Segment (622) und dem dritten Segment (623) jeweils ein Winkel gebildet ist, wobei der Winkelsensor (91) an dem zweiten Segment (622) angebracht ist und die erste Achsbuche (21) an der ersten Seite (211) mit einer seichten Nut (214) versehen ist, in welcher der Winkelinduktor (92) befestigt ist.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (11) auf einem Motorbock (13) angebracht ist und der Drehsockel (20) eine zweite Achsbuche (25) und ein zweites Ausrichtelement (26) umfasst, wobei • die zweite Achsbuche (25) an der Welle (111) aufgesetzt ist und das Durchgangsloch (20A) durch die zweite Achsbuche (25) geht, wobei die zweite Achsbuche (25) einen Ansetzteil (251), einen Hauptteil (252) und eine erste Säule (253) aufweist, wobei der Ansetzteil (251) und die erste Säule (253) an die beiden in die Axialrichtung (X) entgegengesetzten Seiten des Hauptteils (252) angeschlossen sind, wobei der Ansetzteil (251) an der Welle (111) aufgesetzt ist, wobei der Hauptteil (252) eine zweite Seite (2521) hat, welche zu dem Motorbock (13) entgegengesetzt bleibt und an welche die erste Säule (253) angeschlossen ist, wobei die erste Säule (253) als ein Sprungstück-Fixierteil (20B) zur Aufnahme eines aufgesetzten Endes des Sprungstücks (70) dient, • das zweite Ausrichtelement (26) eine erste Seitenplatte (261), eine Bodenplatte (262) und eine zweite Seitenplatte (263) aufweist, wobei die Bodenplatte (262) zwischen der ersten Seitenplatte (261) und der zweiten Seitenplatte (263) angeordnet ist und von der ersten Seitenplatte (261), der Bodenplatte (262) und der zweiten Seitenplatte (263) ein Aufnahmeraum (264) eingeschlossen ist, wobei die erste Säule (253) durch die erste Seitenplatte (261) in den Aufnahmeraum (264) hineinragt und der Hauptteil (252) an die erste Seitenplatte (261) angeschlossen ist, während die zweite Seitenplatte (263) mit einem Futterbuchsen-Durchgangsloch (265) und einer Anbaufläche (2631) versehen ist, welche gegenüber der ersten Seitenplatte (261) liegt, wobei das Sprungstück (70) in dem Aufnahmeraum (264) eingesetzt werden kann, • das erste Ende (31A) des Verriegelungsteils (30A) durch das Futterbuchsen-Durchgangsloch (265) in das zweite Ausrichtelement (26) hineinragt, wobei an dem zweiten Ende (32A) die induktorspezifische Verbindungsstelle (30B) gebildet ist, die eine von einem Ende des Verriegelungsteils (30A) heraus verlaufende Fixierleiste (36) ist, während der Übernahmeteil (30C) eine von dem zweite Ende (32A) hervorragende zweite Säule (37) ist, an welcher das andere Ende des Sprungstücks (70) aufgesetzt ist, und • der Induktor (40) als Blechkörper ein Arretierungssegment (45) und ein Verdeckungssegment (46) aufweist, wobei das Arretierungssegment (45) an der Fixierleiste (36) befestigt ist und das Verdeckungssegment (46) gegenüber dem Induktionselement (61) liegt.
Werkstück-Richtapparat nach Anspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (31A) des Verriegelungsteils (30A) mit einer Aufnahmenut (33) ausgebildet ist, an welcher die Futterbuchse (50) fixiert ist.