DE19955184A1

DE19955184A1 - Werkstückrundschalttisch mit mehrgelenkigen Planeten

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Publication number: DE19955184A1
Application number: DE1999155184
Authority: DE
Original assignee: AMB PRODUKTIONSSYSTEME GmbH
Current assignee: AMB PRODUKTIONSSYSTEME GmbH
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-05-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkstückrundschalttisch mit einem um eine vertikale Haupttischachse drehbaren Tischkörper, der mindestens zwei, jeweils einen drehbaren Planetentisch zur Aufnahme von Werkstücken tragenden Planeten aufweist. Dazu haben die einzelnen Planeten jeweils zwei hintereinander bzw. aufeinander gelagerte Tische, wobei sich die einzelnen Tischachsen schneiden oder windschief zueinander ausgerichtet sind. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Werkstückrundschalttisch mit Planeten ausgestattet, mit deren Hilfe ohne eine Erhöhung der Anzahl an Bearbeitungsmaschinen die Zugänglichkeit der zu bearbeitenden Seiten der Werkstücke verbessert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstückrundschalttisch mit ei nem um eine vertikale Haupttischachse drehbaren Tischkörper, der mindestens zwei, jeweils einen drehbaren Planetentisch zur Aufnahme von Werkstücken tragenden Planeten aufweist.

Aus der DE 43 01 393 C2 ist eine Rundtakt-Werkzeugmaschine bekannt, die einen derartigen Werkstückrundschalttisch zeigt. Der Werkstückrundschalttisch lagert vier Planeten, wobei jeder dieser Planeten eine Planetenachse hat. Die Planetenachsen liegen alle in einer Ebene und tangieren einen zur Rundschalt tischachse konzentrischen Kreis. Sind nun beispielsweise pro Planet zwei zueinander um 90° versetzte Horizontalbearbei tungsmaschinen angeordnet, so können diejenigen Bearbeitungs maschinen, die zur Werkstückstirnfläche hin orientiert sind, nur ein Viertel der Bearbeitungsvorgänge durchführen, die die Bearbeitungsmaschinen bewältigen können, die zu den - durch eine Planetentischrotation austauschbaren - Seitenflächen des Werkstücks hin ausgerichtet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zu grunde, einen Werkstückrundschalttisch mit solchen Planeten auszustatten, mit deren Hilfe ohne eine wesentliche Änderung des Bauraumvolumens und ohne eine Erhöhung der Anzahl an Bear beitungsmaschinen die Zugänglichkeit der zu bearbeitenden Sei ten der Werkstücke verbessert wird.

Das Problem wird mit Hilfe eines Werkstückrundschalttisches gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dazu weist der einzelne Planet zwischen seinem Grundkörper und seinem Planetentisch einen Tischträger auf. Der Tischträger ist über eine Schwenkverstellfuge am Grundkörper drehbar gelagert. Die Schwenkverstellfuge hat eine zu ihr normale Schwenkverstell achse, um die die entsprechende Planetenachse bei einer vollen Drehung des Tischträgers einen Kegel beschreibt, auf dessen Mantel mindestens zwei Mantellinien liegen, die sich in der Kegelspitze senkrecht schneiden. Die Schwenkverstellachse nimmt gegenüber einer zur Haupttischachse normalen Ebene einen solchen Winkel ein, daß bei einer Halb- oder Dritteldrehung der Schwenkverstellachse in eine bestimmte Drehrichtung minde stens eine Mantellinie ihre Orientierung aus einer zur norma len Ebene parallelen Position in eine zur Haupttischachse pa rallelen Position wechselt. Die Schwenkverstellachse oder de ren Projektion auf diese normale Ebene schneidet die Haupt tischachse oder tangiert einen zur Haupttischachse konzentri schen Kreis.

Jeder Planet hat also zwei separate Schwenk- bzw. Drehachsen zwischen seinem auf dem Tischkörper befestigten Grundkörper und seiner das Werkstück tragenden Planetentischplatte. Die Achsen sind so angeordnet, daß z. B. bei einem würfelförmigen Werkstück, das mit einer Stirnfläche auf der Planetentisch platte gespannt ist, alle restlichen Seiten- bzw. Stirnflächen in eine Richtung schwenken können, ohne hierbei den Tischkör per selbst zu schwenken. Dadurch können an den einzelnen Werk stückflächen bei einem Umlauf des Werkstückschalttisches mehr Bearbeitungen vorgenommen werden, als bei den Rundschalt tischen nach dem zitierten Stand der Technik.

Auf dem jeweiligen Rundschalttisch können 2, 3, 4 und mehr dieser Planeten angeordnet sein. Die einzelnen Planeten können auf dem Rundschalttisch derart angesteuert werden, daß die verschiedenen Planeten in den einzelnen Bearbeitungsstationen immer die gleiche Planetenachsenausrichtung haben. Beispiels weise werden bei allen Planeten, die die erste Bearbeitungs station passieren, die Planetenachse vertikal aufgestellt, während sie beim Verlassen dieser Bearbeitungsstation wieder in die horizontale Lage zurückschwenken.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zweier sche matisch dargestellter Ausführungsformen:

Fig. 1 Seitenansicht eines Werkstückrundschalttisches für Planeten mit zwei Endlagen;

Fig. 2 Draufsicht zu Fig. 1;

Fig. 3 Seitenansicht eines Werkstückrundschalttisches für Planeten mit drei Endlagen;

Fig. 4 Draufsicht zu Fig. 3.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen einen Werkstückrundschalttisch (1) mit jeweils vier werkstücktragenden Planeten (10, 40).

Der Werkstückrundschalttisch (1), der in der Regel im Zentrum von mehreren Bearbeitungsmaschinen steht und hierbei ein auf gespanntes Werkstück (70) von Arbeitsposition zu Arbeitsposi tion bewegt, hat meist ein Gestell (2) auf dem ein Tischkör per (3) um eine vertikale Haupttischachse (5) drehbar gelagert ist. Auf, am oder im Tischkörper (3) sind die Planeten (10, 40) beispielsweise auf einem um die Haupttischachse (5) kon zentrischen Kreis (6) angeordnet.

Nach Fig. 1 und 3 umfaßt ein Planet (10, 40) unabhängig von den jeweiligen Antrieben einen Grundkörper (11, 41), einen Tischträger (13, 43) und einen Planetentisch (16, 46). Der Grundkörper (11, 41) sitzt in der Regel fest auf dem Tischkör per (3). Auf dem Grundkörper (11, 41) sitzt wälz- und/oder gleitgelagert ein Tischträger (13, 43). Durch die beide Teile (11, 41; 13, 43) trennende Lagerung erstreckt sich eine Schwenkverstellfuge (12, 42). Im Zentrum der Lagerung und nor mal zur Schwenkverstellfuge (12, 42) ist eine Schwenkverstell achse (14, 44) angeordnet, um die der Tischträger (13, 43) ge genüber dem Grundkörper (11, 41) verschwenkt werden kann.

Im Grundkörper (11, 41) wird die Lage und Ausrichtung der Schwenkverstellachse (14, 44) festgelegt. In den Fig. 1 und 2 ist die Schwenkverstellachse (14) windschief zur Haupt tischachse (5) ausgerichtet. Sie schneidet eine zur Haupt tischachse (5) normale Ebene (4) unter 45°. Die Projektion der Schwenkverstellachse (14) auf die normale Ebene (4) ist eine Tangente an den Kreis (6).

In den Fig. 3 und 4 schneiden die Schwenkverstellach sen (44) nur beispielhaft die Haupttischachse (5). Gleichzei tig schneiden sie die normale Ebene (4) unter 35,2°.

Auf dem Tischträger (13, 43) ist ein Planetentisch (16, 46) gelagert. Der Planetentisch (16, 46) hat eine Planeten achse (17, 47), die normal zur Planetentischebene ausgerichtet ist. Die Planetenachse (17, 47) ist gegenüber der Schwenkver stellachse (14, 44) geneigt. In den Ausführungsbeispielen schneiden die Planetenachsen (17, 47) die entsprechenden Schwenkverstellachsen (14, 44). Die Achsen (17, 47) können aber auch windschief zu den jeweiligen Achsen (14, 44) ausge richtet sein.

Die Planetenachsen (17, 47) sind komplette CNC-Achsen. Der drehwinkelüberwachte Planetentischantrieb positioniert den Planetentisch (16, 46) wiederholgenau innerhalb einer vorgege benen tolerierten Genauigkeit. Die einzelnen Winkelschritte des Planetentisches (16, 46) können je nach Anwendungsfall z. B. im Grad-, Minuten- oder Sekundenbereich liegen.

Auf und/oder in den Planetentischen (16, 46) sind Spannzangen, Spannfutter oder andere hier nicht dargestellte Spannmittel angeordnet, um das Werkstück (70) auf den Planeten (10, 40) kraft- und/oder formschlüssig zu spannen. Die Spannmittel fas sen das Werkstück in der Regel so, daß möglichst fünf Seiten des Werkstücks für die einzelnen Bearbeitungsgänge frei zu gänglich sind.

Der Tischträger (13) aus den Fig. 1 und 2 wird von einem nicht dargestellten Antrieb zwischen zwei Endlagen ver schwenkt. Er dreht sich hierbei jeweils um 180° um die Schwenkverstellachse (14). Während der Rotationsbewegung be schreibt die Planetenachse (17), die mit der Schwenkverstell achse (14) einen Winkel von 45° einschließt, einen Kegelmantel eines geraden Kegels (20), dessen Spitze (21) hier auf der Schwenkverstellachse (14) liegt. Der Spitzenwinkel des Ke gels (20) beträgt 90°. Dadurch schließen zwei auf dem Ke gel (20) einander gegenüberliegende Mantellinien (22, 23) ei nen rechten Winkel ein. Hat ein Planet (10) in Position (31) eine Grundstellung mit einer zur Haupttischachse (5) paralle len Planetenachse (17), so hat er nach einer 180°-Schwenkbewe gung der Schwenkverstellachse (14) zwangsläufig eine horizon tale Planetenachse (17), vgl. Position 31-33.

In den Endlagen werden der Grundkörper (11) und der Tischträ ger (13) gegeneinander formsteif und verdrehsicher verriegelt. Hierzu dient beispielsweise eine im Bereich der Schwenkver stellfuge (12) integrierte Hirthverzahnung.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Tischträger (43), dessen Schwenkverstellachse (44) mit der Planetenachse (47) des ge tragenen Planeten (40) einen Winkel von 54,73° einschließt. Bei der Rotation des Tischträgers (43) um die Schwenkverstell achse (44) beschreibt die Planetenachse (47) den Mantel eines Kegels (50), dessen Spitze (51) auch hier beispielsweise auf der Schwenkverstellachse (44) liegt. Der Spitzenwinkel des Ke gels (50) beträgt ca. 109,46°. Bei diesem Kegel (50) liegen in der Mantelfläche, ausgehend von einer Mantellinie (52), je weils zwei benachbarte weitere Mantellinien (53, 54), die ge genüber der ersten, mittleren Mantellinie (52) in der Kegel spitze (51) einen rechten Winkel einschließen. Auf dem Kegel mantel liegen also unendlich viele kartesische Koordinatensy steme, die alle ihren Ursprung in der Kegelspitze (51) haben. Folglich kann bei jeder 120°-Drehung des Tischträgers (43) ge genüber dem Grundkörper (41) eine Planetenachse (47) aus einer vertikalen in eine horizontale Lage wechseln. Dagegen kann eine horizontale Planetenachse in eine vertikale Lage oder in eine weitere horizontale Lage wechseln. Letztere schließt mit der vorherigen horizontalen Lage wiederum einen Winkel von 90° ein.

In den Positionen (62) und (63) nach den Fig. 3 und 4 sind Planeten (40) gezeigt, deren Grundstellung eine vertikale Pla netenachse (47) haben. In Fig. 3, Position (63) fällt die vertikale, zur Haupttischachse (5) parallel liegende Plane tenachse (47) sichtbar mit einer Mantellinie (52) zusammen. In den Positionen (61) und (64) liegen die Planetenachsen (47) in einer zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (7). Dabei ist in Position (61) die Planetenachse (47) mit der Mantellinie (53) und in Position (64) mit der Mantellinie (54) deckungsgleich.

Neben diesen beiden Ausführungsbeispielen gibt es u. a. eine Variante, bei der die Schwenkverstellachsen in einer zur Haupttischachse (5) normalen Ebene liegen. Beschreibt hierbei die Planetenachse bei einer Tischträgerdrehung einen Kegelman tel eines Kegels mit einem 90°-Spitzenwinkel, so schwenken die Planetenachsen zwischen zwei Endlagen jeweils von einer hori zontalen Lage in eine andere, wobei beide Lagen einen 90°-Win kel einschließen.

Gegebenenfalls kann die Rotationsbewegung der Tischträger (13, 43) um die Schwenkverstellachsen (14, 44) auch als Arbeitsbe wegung genutzt werden. Auch sind Teilungen in Gradschritten denkbar.

Bezugszeichenliste

1

Werkstückrundschalttisch

2

Gestell

3

Tischkörper

4

Haupttischplatte, normale Ebene

5

Haupttischachse

6

Kreis, Tangentialkreis

7

Ebene, normal

10

Planet mit zwei Endlagen

11

Grundkörper

12

Schwenkverstellfuge

13

Tischträger

14

Schwenkverstellachse

16

Planetentisch

17

Planetenachse

20

Kegel

21

Kegelspitze

22

Mantellinie, vertikal

23

Mantellinie, horizontal

31

Position mit horizontaler Planetenachse

32

Position mit horizontaler Planetenachse

33

Position mit horizontaler Planetenachse

34

Position mit vertikaler Planetenachse

40

Planet mit drei Endlagen

41

Grundkörper

42

Schwenkverstellfuge

43

Tischträger

44

Schwenkverstellachse

46

Planetentisch

47

Planetenachse

50

Kegel

51

Kegelspitze

52

Mantellinie, vertikal

53

Mantellinie, horizontal

54

Mantellinie, horizontal

61

Position mit horizontaler Planetenachse

62

Position mit vertikaler Planetenachse

63

Position mit vertikaler Planetenachse

64

Position mit horizontaler Planetenachse

70

Werkstück

Claims

1. Werkstückrundschalttisch mit einem um eine vertikale Haupt tischachse (5) drehbaren Tischkörper (3), der mindestens zwei, jeweils einen drehbaren Planetentisch (16, 46) zur Aufnahme von Werkstücken (70) tragenden Planeten (10, 40) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

- daß der einzelne Planet (10, 40) zwischen seinem Grundkör per (11, 41) und seinem Planetentisch (16, 46) einen Tisch träger (13, 43) aufweist,
- daß der Tischträger (13, 43) über eine Schwenkverstell fuge (12, 42) am Grundkörper (11, 41) drehbar gelagert ist,
- daß die Schwenkverstellfuge (12, 42) eine zu ihr normale Schwenkverstellachse (14, 44) hat, um die die entsprechende Planetenachse (17, 47) bei einer vollen Drehung des Tisch trägers (13, 43) einen Kegel (20, 50) beschreibt, auf dessen Mantel mindestens zwei Mantellinien (22, 23; 52-54) liegen, die sich in der Kegelspitze (21, 51) senkrecht schneiden,
- daß die Schwenkverstellachse (14, 44) gegenüber einer zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (4) einen solchen Winkel einnimmt, daß bei einer Halb- oder Dritteldrehung der Schwenkverstellachse (14, 44) in eine bestimmte Drehrichtung mindestens eine Mantellinie (22, 23; 52-54) ihre Orientie rung aus einer zur normalen Ebene (4) parallelen Position in eine zur Haupttischachse (5) parallelen Position wechselt und
- daß die Schwenkverstellachse (14, 44) oder deren Projektion auf diese normale Ebene (4) die Haupttischachse (5) schnei det oder einen zur Haupttischachse (5) konzentrischen Kreis (6) tangiert.

2. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schwenkverstellachse (14) gegen eine zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (4) einen 45°-Winkel ein nimmt.

3. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenachse (17) mit der Schwenkver stellachse (14) einen 45°-Winkel einschließt, wobei die bevor zugten Lagen der Planetenachse (17) mit der Schwenkverstell achse (14) in einer Ebene liegen, die parallel zur Haupt tischachse (5) orientiert ist.

4. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schwenkverstellachse (44) gegen eine zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (4) einen 35,26°-Winkel einnimmt.

5. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenachse (47) mit der Schwenkver stellachse (44) einen 54,73°-Winkel einschließt, wobei die be vorzugten Lagen der Planetenachse (47) sowohl mit der Schwenk verstellachse (44) in einer Ebene liegen, die parallel zur Haupttischachse (5) orientiert ist, als auch in einer zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (7) ausgerichtet sind.

6. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der konzentrische Kreis (6) für alle Plane ten (10) den gleichen Radius hat.

7. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Spitzen (21, 51) der Kegel (20, 50) auf ei nem zur Haupttischachse (5) konzentrischen Kreis liegen.