DE1752536A1

DE1752536A1 - Rundteiltisch fuer Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE1752536A1
Application number: DE19681752536
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Betz; Erich Grundler; Manfred Dipl-Ing Schrag
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1968-06-11
Filing date: 1968-06-11
Publication date: 1971-08-05
Also published as: GB1268533A; FR2010642A1; CH485509A

Description

ap/A 2864 ΥΟΙΤΗ&ΕΤΗΙΕΒΕΚίϊ

Kennwort! •'Splndei-Teilaritrieb" . Heidenheim/Brenz

Rundteiltiseh für WerkzeügmaBcliinen

Die Erfindung betrifft eine Rundteileinheit für Werkzeugmaschinen, vorzugsweise mit einstellbaren Teilschritten, dessen Rundr· schlitten und dessen Bett zur Arretierung des Rundschlittens in Drehrichtung je einen mit dem Rundschlitten bzw. Bett verbundenen Zahnring, insbesondere einen Stirnzahnring mit Hirth-Ver- a zahnung aufweisen, von denen einer, vorzugsweise der am Bett befestigte Zahnring, axialverschiebbar, jedoch in Umfangsrichtung geführt ist und die Zahnringe zum stetigen Verdrehen des Rundschlittens bzw. zur Vornahme eines Teilschrittes außer Eingriff und nach Verdrehen des Rundteiltisches um annähernd den gewünschten Teilschritt zwecks genauer Indexierung des Hundteiltisches am Ende des Teilschrittes wieder in Eingriff gebracht werdenj und mit einem am Rundschlitten befestigten Zahnkranz zur Einleitung des Antriebsmomentes von einer Antriebsvorrichtung aus.

Rundteileinheiten dieser Art sind z.B. durch die deutsche Patentschrift 1 156 565 bekannt geworden. Die bekannten Rundteileinheiten weisen als Antrieb für den Rundteiltisch Hubkolben auf. \ Bei dieser Antriebsart werden die ungefähren Teilschritte durch einen bestimmten Verschiebeweg des Kolbens bestimmt.Das Ende des Teilschrittes bzw. das Ende des Verschiebeweges des Kolbens ist durch einen einstellbaren Anschlag markiert. Diese Anschläge müssen vor dem Arbeiten mit der Rundteileinheit entsprechend eingestellt werden. In der Regel sind nur Teilschritte von einheitlicher Größe möglich. Soll der Antrieb für unterschiedliche Teilschritte ausgelegt werden, so bedingt dies einen erheblichen konstruktiven Aufwand^ für das Einschwenken des gerade benötigten Anschlages in die Kolbenbahn.

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Aufgabe der Erfindung ist es j einen Antrieb für die eingangs genannte Rundteileinheit anzugeben j der zum einen diesen konstruktiven Aufwand zum Erzielen auch ungleicher Teilschritte vermeidet und der vor allem einer numerischen Steuerung zugänglich ist, d.h. bei dem die Teilschritte z.B. durch einen lochstreifen, nicht jedoch durch konstruktiv mechanische Mittel * wie z.B; Anschläge, bestimmt werden und der nach Belieben gleichmäßige und ungleichmäßige Teilschritte nacheinander ausführen kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Antriebsvorrichtung mit einem die Antriebsbewegung in vorzugsweise elektrische Impulse umformenden Stellungsmelder gekoppelt ist, der pro beim Teilvorgäng relativ zueinander bewegten Zahn der Zahhringe stets gleich viele Impulse erzeugt, und daß in der Triebverbindung zwischen Rundteiltisch und Antriebsvorrichtung an einer Stelle eine vorzugsweise in beiden Verstellrichtungen wirksame Elastizität vorgesehen ist j die durch den Verdrehwiderstand während des Teilvorganges höchstens unwesentlich zusammengedrückt wird und die ein Verdrehen des Rundschlittens um eine halbe Zahnteilung der Zahnringe bei stillstehender Antriebsvorrichtung gestattet.

Durch die Auflösung der Stellbewegung des Antriebsmotörs in kleine Schrittchen durch die vom Drehmelder erzeugten Impulse wird ein numerisch steuerbarer Ablauf von beliebig veränderbaren Teilschritten möglich. Da nach Ablauf der für den -jeweiligen Teilschritt vorgeschriebenen Anzahl von Impulsen der im Schwenken, befindliche Rundtisch und das unter Umständen^ recht schwere, darauf aufgespannte Werkstück nicht auf die Bogensekunde genau in der Vorgeschriebenen Winkellage abgestoppt werden können, handelt es sich bei der durch die Impulse kontrollierten Verbestellbewegung nur um eine Grobteilung. Man muß von der Annahme ausgehen* daß nach Beendigung der numerisch gesteuerten Verstellbewegung die Zahnringe nicht exakt ZaM auf Lücke stöhertf ööndörii iäl Sine geringfügige, aber unzulässige Seitenlage Jodes Zahnes gegenüber der Lücke verblieben ist. Die. Genauteilung wird durch das anschließende Einrasten der Hirth-Zahnringe ineinander vorgenommen. Die restliche Bewegung von ungefährer Endstellung in die genaue Endstellung wird durch die schrägen Zahnflanken der einrastenden Zahn-

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ringe bewirkt. Da hierbei die Antriebsvorrichtung schon stillsteht und da unterstellt wird, daß eine Rückwirkung vom Abtrieb her auf die Antriebsvorrichtung nicht möglich ist, ist zum Ausgleich der Restbewegung in der Triebverbindung zwischen Antriebsvorrichtung und Rundteiltisch die Elastizität vorgesehen.

Es wird durch die Erfindung eine konstruktive und verfahrensmäßige Trennung von Teilbewegung und genauem Positionieren durch die beschriebenen Maßnahmen vorgenommen. Durch die Vereinigung dieser beiden Verfahrensschritte werden die Vorteile der mechanischen und numerischen Teilung (z.B. opt. Rasterteilung) unter Ausschaltung von deren Nachteile auf eine Vorrichtung vereinigt.

Da mit der wenn auch äußerst seltenen Möglichkeit gerechnet werden muß, daß sich die numerische Steueranlage, in der die Impulse bei der Vornahme eines Teilschrittes gezählt werden und die beim Erreichen der für den gewünschten Teilschritt vorgeschriebenen Impulszahl den Antrieb wieder abstoppt, einmal verzählt und da ferner die Möglichkeit ausgenutzt werden soll, daß die Bewegung des Rundtisches und des Werkstückes eine kleine Winkelstrecke vor Beendigung des Teilschrittes auf eine extrem langsame Auslaufgeschwindigkeit verzögert werden kann, wird zwecks numerischer Kontrollierbarkeit auch kleinerer Winkelräume, als es einer Zahnteilung entspricht, in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Stellungsmelder und die Bewegungsübersetzung zwischen diesem und dem Rundtisch so ausgelegt sind, daß pro Zahnteilung der Zahnringe möglichst viele, wenigstens -jedoch zwei Impulse erzeugt werden. -

Da bei enger Aufteilung der kleinstmöglichen Teilschritte des Rundteiltisches beim derzeitigen Stand der Technik ein Stellungsmelder für translatorische Verschiebung (Hubkolbenantrieb) nicht mit genügend dichter Impulsfolge lieferbar ist, wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, die Antriebsvorrichtung als einen über eine mittelbar oder unmittelbar mit dem Zahnkranz am Rundteiltisch in Eingriff stehende Schnecke den Rundteiltiach antreibender rotatorischer, vorzugsweise hydraulischer

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Motor und der Stellungsmelder als Drehmelder auszubilden. Durch die Anwendung des rotatorischen Teilantriebes des Rundteiltisches ist es beim gegenwärtigen Stand der Zubehörtechnik möglich, die Antriebsbewegung mittels des Drehmelders in genügend kleine Schrittchen aufzulösen und über zeitlich schneller aufeinanderfolgende Impulse den Bewegungsablauf auch kleinerer Teilschritte (z.B. nur 1°) des Rundteiltisches sehr genau zu kontrollieren.

Damit ein tragfähiger Globoidschneckenantrieb im Teilantrieb verwendet werden kann, wird vorgeschlagen, die Drehelastizität in den Radkörper eines der zwischengeschalteten Zahnräder zu verlegen. Eine konstruktiv einfache Elastizität ist auch mit einer in beiden Richtungen axial nachgiebigen zylindrischen Schnecke su erreichen.

Die Erfindung ist anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele im folgenden etwas näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch die Mitte und das

Getriebe einer Rundteileinheit,

Pig.*2 eine Draufsicht auf eine solche Einheit, und Pig. 3 und 4 zeilen die Anordnung der Elastizität im Radkörper eines Zahnrades in Grund- und Aufriß bei Verwendung eines Globoidschnedcentriebes.

Gleiche Teile sind in der Beschreibung mit gleichen Zeichen benannt; einander entsprechende, jedoch ungleiche Teile sind durch einen hochgestellten Strich voneinander unterschieden. Bei dem in Pig. 1 im Schnitt gezeigten Rundteiltisch ist mit 1 der das Werkstück aufnehmende Rundschlitten und mit 2 das Bett bezeichnet. Der Rundschlitten 1 ist mittels eines Radiallagers 3 radial geführt. Die Verstellung des RundSchlittens 1 wird über eine am unteren Umfang des Rund Schlittens angebrachte Verzalmung 4 von einem Ritzel 5 durchgeführt, das seinerseits mit einem auf derselben Welle angeordneten Schneckenrad β in Verbindung steht, das entsprechend der gewünschten Bewegungsart des Kundschlittens 1

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(stetige Bewegung oder Teilsehritt) durch die als Zylinderschnecke ausgebildete Schnecke 15 vom Hydraulikmotor 16 in Drehung versetzt wird.

Die Arretierung des Rundschlittens 1 wird durch zwei Stirnzahnringe 7 und 8 mit Hirth-Verzahnung bewerkstelligt. Von diesen Verzahnungen ist die eine (7) am Rundschlitten 1 angebracht (sie ist in demselben Ring wie die Verzahnung 4 eingearbeitet), wogegen sich die andere (8) an einem Ring 9 befindet, der gegenüber dem Bett 2 unverdrehbar so in axialer Richtung gegenüber dem Bett 2 nach oben verschiebbar ist, daß die beiden Stirnzahnringe 7 und gegenseitig außer Eingriff kommen. In dieser Lage kann die Verstellung des Rundschlittens über dessen Antriebsverzahnungen 4, 5, 6 und 15 vorgenommen werden. Die Verschiebung des Stirnzahn-" ringes 8 erfolgt hydraulisch über mehrere im Bett 2 gleitend geführte Kolben 10, die am Stirnzahnring 8 befestigt sind und von denen nur einer sichtbar ist. Die axiale und radiale Führung erhält der Stirnzahnring 8 auch durch die Kolben 10, da sie als KIhrungrjstifte wirken, die in im Bett 2 befindlichen Bohrungen 13 spielfrei gleiten können.

Während die untere Seite der Kolben 10 von einem Druckmittel beaufschlagt ist, wobei dann der Kolben 10 und damit der Stirnzahnring 8 nach oben verschoben werden, zieht eine Feder 14 den Stirnzahnring 8 nach unten. Wenn kein Druckmittel auf den Kolben 10 .wirkt, werden daher die Zähne dieses Stirnzahnringes zwischen die Planken des anderen (7) und damit der/ftundschlitten 1 auf seine krei3ringförmige Planauflagefläche 12 des Bettes 2 gepreßt. Hierdurch wird eine gute und stets gleichbleibende Plangenauigkeit und. Rundteilgenauigkeit des Rundschlittens 1 erzielt. Damit die Verstellung des Rundschlittens leicht, stoßfrei und ohne Beschädigung der lagerfläche vor sich gehen kann, wird die Planauflagefläche 12 als hydrostatisches Lager ausgebildet, das lediglich während der Verstellung wirksam ist.

BAD ORIGINAL

Zur Vornahme eines Teilschrittes werden das hydrostatische Planlager und die Kolben mit Druck beaufschlagt, so daß der Rundteiltisch in Umfangsrichtung entriegelt ist und leicht verdreht werden kann. Sodann wird der Motor 16 beaufschlagt; dieser verdrehb über den Schnecken- und den Stirnzahnradtrieb 15/6 bzw. 5/4 den Rundteiltisch. Mit der Schneckenwelle ist formschlüssig der Drehmelder 11 gekuppelt. Dieser wird bei der Teilbewegung mit angetrieben. Wr erzeugt während des laufens elektrische Impulse. Zu diesem Zweck weist er z.B. eine auf der Hauptwelle angeordnete, durchsichtige Scheibe mit einem Hell-Dunkel-Raster auf, welches mittels Lichtquelle und Selenzelle optisch abgetastet wird. Die Anzahl der elektrischen Impulse ist ein Maß für den zurückgelegten Winkelraum des Rundschlittens 1. Die Anzahl der Impulse pro überstrichonen Zahn der Stirnverzahnung 7/8 ist mindestens zwei, besser jedoch 4 bis 10 oder noch mehr. Die Impulse werden in einem nicht dargestellten Steuerschrank gezählt und verarbeitet. Bei einer bestimmten, einem vorher eingestellten Teilschritt entsprechenden Anzahl von Impulsen' wird der Motor 16, veranlaßt durch die steuerschaltung, abgestoppt. Zweckmäßigerweise wird die Verzögerung; der; samt Werkstück unter Umständen recht schweren Rundschlittens schon eine genügende Anzahl Impulse vor Erreichen der Endzahl eingeleitet. Da in aller Regel bei dem durch die Steuerung und den Drehmelder 11 vorgenommenen Teilschritt bei der Verzahnung 7/0 nicht exakt Zahnlücke über Zahn steht, wird zum Ausgleich dieser restlichen Ungenauigkeit die Verzahnung ineinander gedruckt. Die aufeinander gleitenden Zahnflanken verdrehen den Rundschlittün in exakt die vorgeschriebene Winkellage. Durch diese kleine Verdrehung des Rundschlittens wird allerdings auf den Antrieb eine Bewegung ausgeübt. Damit diese Bewegung ohne irgendwelchen Zv/ang vonstatten gehen kann, ist die Schnecke 15 axial beweglich und durch Federn 17/18 elastisch in einer Mittelposition gehalten angeordnet. Die Federn sind so steif, daß sie bei dem normalen Verdrehen des Rundschlittens keine oder höchstens eine unwesentliche Zusammendrückung erfahren . D.h. beim Einrasten der Verzahnung 7/8, die zu einer kleinen Verdrehung des Rundschlittens führt, wird die Schnekke 15 um etwa den gleichen Botrag der Zahnkranzverschiebung aus ihrer Mittellage verschoben. BADORiGiNAL '

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Der Drehmelder 11 kann auf verschiedenen Prinzipien beruhen. Stets jedoch wird er eine bei Vornahme eines Teilschrittes umlaufende Scheibe mit einem geeigneten gleichmäßigen Raster am Umfang aufweisen. Dieses Raster kann optisch durch Selenzellen, induktiv, über elektrische Kontakte oder auch pneumatisch abgetastet werden und so eine dem Verdrehwinkel entsprechende Anzahl von Impulsen erzeugt werden. Es ist dann noch Sache der hier nicht zur Debatte stehenden Steuerungsschaltung, diese Impulse zwecks numerischer Programmierung und Steuerung entsprechend zu verarbeiten.

In den Figuren 3 und 4 ist eine andere Art der Elastizität zwischen Antrieb und Rundteiltisch zwecks Ausgleich der Restbewegung beim Einrasten der Rundteilverzahnung 7/8 dargestellt. Das mit der Antriebsverzahnung 4 kämmende Zahnrad 5' ist über eine im Innern des Radkörpers dieses Zahnrades angebrachte elastische Kupplung an das benachbarte Schneckenrad 6' gekoppelt. Das Zahnrad 5' weist einen nabenfreien (19) und das Schneckenrad 6' weist einen umfangsfreien (20) Speichenkranz, die beide ineinandersteck— bar sind, auf und deren Spiel in Umfangsrichtung durch Federelemen te 21 ausgefüllt ist. Durch die Lokalisierung der Elastizität als einer Drehelastizität in ein umlaufendes Teil kann die Schnecke frei von Axialbewegungen gehalten werden. Sie kann daher als tragfähigere Globoidschnecke 6' ausgeführt werden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile der Rundteileinheit liegen in der numerischen Steuer- und Programmierbarkeit bei sehr hoher Rund- und Planlaufgenauigkeit sowie hoher Rundteilgenauigkeit. Durch die Vereinigung von mechanisch genauer Positionierung und numerischer kontrollierbarer und steuerbarer Teilbewegung werden die lachteile, die diese Mittel einzeln haben, z.B. keine numerische Steuerbarkeit, nur gleich große Teilschritte bzw. ungenaue Teilschritte, ausgeschaltet, und ihre Vorteile kommen voll zur Geltung. Bei dem rotatorischen Teilantrieb sind Teilbewegungen über beliebig große Winkelräume hinweg möglich, während ein Hubkolbenantrieb naturgemäß für größere Teilbewegungen mehrmals in seine Ausgangslage zurückfahren muß, wodurch die Teilbewegung unterbrochen wird.

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Weiterhin werden durch den Vorschlag die "bei rein numerisch kontrollierten Hubkolbenantrieben auftretenden und sehr störenden Elastizitäten und Spiele mittels der hochgenauen direkten mechanischen Indexierung des Rundtisches 1 ausgeschaltet.

Hoi.'ii.-nheim, den 6.Juni 196b

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Claims

175253b ap/A 2864 VOITH GETEIEBE KG Kennwort: "Spindel-Teilantrieb" λ Heidenheim/JBrenz Patentansprüche

1. Rundteileinheit für Werkzeugmaschinen, vorzugsweise mit einstellbaren Teilschritten, dessen Rundschlitten und dessen Bett zur Arretierung des Rundschlittens in Drehrichtung je einen mit dem Rund schütten bzw. Bett verbundenen Zahnring, insbesondere einen Stirnzahnring mit Hirth-Verzahnung aufweisen, von denen einer, vorzugsweise der am Bett befestigte Zahnring, axialverschiebbar, jedoch in Umfangsrichtung geführt ist und die Zahnringe zum stetigen Verdrehen des Rund— Schlittens bzw. zur Vornahme eines Teilschrittes außer Eingriff und nach Verdrehen des Rundteiltisches um annähernd den gewünschten Teilschritt zwecks genauer Indexierung des Rundteiltisehes am Ende de3 Teilschrittes wieder in Eingriff gebracht werden und mit einem am Rundschlitten befestigten Zahnkranz zur Einleitung des Antriebsmomentes von einer Antriebsvorrichtung aus, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorriehburig (16) mit einem die Antriebsbewegung in vorzugsweise elektrische Impulse umformenden Stellungsmelder (11) gekoppelt ist, der pro Zahnteilung der Zahnringe (7/8) stets gleich viele Impulse erzeugt und daß in der Triebverbindung (4, 5, 6, 15 bzw. 4, 5*, 6¹, 15') zwischen Rund-

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teiltisch (1) und Antriebsvorrichtung (16) an einer Stelle eine vorzugsweise in beiden Verstellrichtungen elastisch

(I7_ti8 bzw. Z1)

wirksame Nachgiebigkeit!vorgesehen ist, die beim Verdrehwiderstand während des Teilvorganges höchstens unwesentlich ausweicht und die ein Verdrehen des Rundschlittens (1) um eine halbe Zahnteilung der Ziihnringe bei stillstehender Antriebsvorrichtung gestattet.

2. Rundteileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsmelder (11) und die Übersetzung (4, 5, 6, 15) zwischen diesem und dem Rundtisch (1) so ausgelegt sind, daß pro Zahnteilung der Zahnringe (7, 8) möglichst viele, wenigstens jedoch zwei Impulse erzeugt werden.

3. Rundteileinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung als ein über eine mittelbar oder unmittelbar mit dem Zahnkranz (4) am Rundteiltisch (1) in Eingriff stehende Schnecke (15 bzw. 15') den Rundteiltisch (1) antreibender rotatorischer, vorzugsweise hydraulischer Motor (16) ausgebildet ist und der Stellungsmelder als Drehmelder (11).

4. Rundteileinheit nach Anspruch 3 mit einem mittelbaren Eingriff der Schnecke in den Zahnkranz am Rundschlitten, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachgiebigkeit als drehelastische Verbindung (19, 20, 21) in einem der zwischengeschalteten Räder (5¹) zwischen der das eingeleitete Drehmoment aufnehmenden Nabe und dem die Umfangskraft weiterleitenden Außenkranz

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dieses Hades vorgesehen ist, und daß der Schneckentrieb vorzugsweise als G-loboidschneckentrieb (1.5' ι 6') ausgebildet
ist.

5· Rundteileinheit nach Anspruch .3,- dadurch gekennzeichnet, daß der Sehneckentrieb als Zylinderschneckentrieb (6, 15) ausgebildet und daß die elastische Nachgiebigkeit in Form einer
elastisch nach beiden Richtungen axial nachgiebigen Schnecke .'vorgesehen ist.

Heidenheim, den

6.Juni 1968
P-ö/Srö

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