DE202016107005U1

DE202016107005U1 - Rundtisch mit Antrieb zur Erzielung hoher Drehmomente

Info

Publication number: DE202016107005U1
Application number: DE202016107005.8U
Authority: DE
Original assignee: Fibro GmbH
Current assignee: Fibro GmbH
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-01-13
Anticipated expiration: 2026-12-16

Abstract

Rundtisch (1) zur Positionierung eines Werkstücks mit einem Schneckenantrieb (4a, 4b) umfassend eine Aufspannplatte (2) und einen Unterbau (3), wobei die Aufspannplatte (2) ein Schneckenrad (7) mit stirnseitiger Außenverzahnung mit Zähnen (8) für den Schneckenantrieb (4a, 4b) aufweist und um eine vertikale Achse (A) drehbar auf dem Unterbau (3) gelagert ist und wobei insgesamt ein effektiver Bereich von etwa 18%–22% des Außenumfangs des Schneckenrads (7) mit seiner Außenverzahnung antriebswirksam in Eingriff mit dem Schneckenantrieb (4a, 4b) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rundtisch mit einem Antriebskonzept zur Erzielung hoher Drehmomente und geringem Umkehrspiel.
Rundtisch zur Positionierung eines Werkstücks mit einer Aufspannplatte und einem Unterbau, sind bereits im Stand der Technik bekannt, wobei die Aufspannplatte um eine vertikale Achse drehbar auf dem Unterbau gelagert und durch einen Antrieb antreibbar ist.
Solche bekannten Rundtische weisen im Allgemeinen eine Aufspannplatte zur Aufnahme des Werkstücks auf, wobei diese auf einem Unterbau drehbar um eine vertikale Achse gelagert ist. Zur Positionierung und simultanen Bearbeitung des Werkstücks, welches sich auf der Aufspannplatte befindet, wird die Aufspannplatte um die vertikale Achse gedreht, wobei die Drehbewegung durch einen Antrieb erzeugt wird. Dieser treibt die Aufspannplatte direkt oder indirekt, bspw. über Zahnräder oder einen Riementrieb, an.
Aus der DE 196 27 457 C2 ist zum Beispiel eine Einrichtung zum Antreiben eines Drehtisches bekannt. Diese Einrichtung weist einen ersten Antrieb für eine Ausgangspositionierung des Drehtisches auf und einen zweiten Antrieb, welcher als Linearantrieb ausgebildet ist, der die eigentliche Arbeitsbewegung, nämlich die Drehbewegung des Drehtischs erzeugt. Nach der Positionierung des Drehtisches mit dem ersten Antriebssystem wird dieses abgeschaltet. Das zweite Antriebssystem wird durch ein Klemmsystem starr- und spielfrei an den Drehtisch angeordnet. Der Linearantrieb ist dabei als Servomotor mit einer Kugelgewindespindel und einer Spindelmutter ausgeführt und starr an dem Drehtisch angekoppelt. Über die Ankopplung dreht die Gewindespindel den Drehtisch spielfrei.
In der Praxis besteht neben dem Problem des Lagerspiels auch das Problem ausreichend hohe Drehmomente zu erzeugen, um ggf. schwere Lasten auch mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen zu bewegen. Aus der DE 20 2009 014 041 U ist ein Rundtisch mit einem Teller, der in eine Antriebsnut einer Kurventrommel eingreifende Mitnehmer aufweist. Der Teller ist über die Kurventrommel zu einer Drehbewegung um eine Drehachse antreibbar, die ihrerseits von einem Motor zu einer Drehbewegung um ihre Längsachse antreibbar ist.
Da inzwischen immer größere und schwerere Werkstücke automatisiert bearbeitet werden, besteht ein zunehmender Bedarf nach zuverlässigen Rundtischen, die den dabei auftretenden mechanischen Belastungen dauerhaft Stand halten.
Aus der DE 10 2009 049 618 A1 ist ein Rundtisch bekannt, bei dem ebenfalls der Teller von zumindest zwei Motoren angetrieben wird. Die Motoren stehen über jeweils eine Kurventrommel antriebswirksam mit dem Teller in Verbindung. Die Kurventrommel weist eine Antriebsnut auf, in die Mitnehmer eingreifen, die dem Teller zugeordnet sind.
Nachteilig ist dabei, dass ggf. keine ausreichende Zuverlässigkeit und gewünschte Arbeitsweise mit einem solchen Rundtisch erzielt werden kann. Zwischen den Mitnehmern und der Antriebsnut in der jeweiligen Kurventrommel besteht eine systemspezifische physikalisch bedingte Wechselwirkung, die im Dauerbetrieb zu weiterem Spiel führen kann.
Die DE 10 2009 049 618 A1 lehrt ferner zum Erhöhen des Drehmoments und zum zuverlässigen Betrieb, die Anzahl der Motoren und Kurventrommeln ggf. zu erhöhen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rundtisch zu schaffen, der auch große Lasten zuverlässig und vor allen Dingen mit hoher Präzision bewegen kann. Außerdem soll der Rundtisch kompakt in seiner Bauform sein.
Diese Aufgabe wird durch einen Rundtisch mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung geht zur Erzielung oben genannter Aufgaben gezielt einen anderen Weg und vermeidet gänzlich die Verwendung von Kurventrommeln und Mitnehmern. Zur Optimierung der Genauigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Lastfähigkeit wird vorliegend ein Doppelschnecken-Antrieb vorgesehen, bei der eine vorzugsweise zweigeteilte Schnecke in eine stirnseitige Verzahnung eines mit dem Teller zusammenwirkendem Zahnrad eingreift und diese weiter vorzugsweise spielarm vorgespannt ist Eine Grundidee ist dabei eine möglichst großen Bereich eines Außenzahnkranzes und eine hohe Anzahl, vorzugsweise wenigstens 16, weiter vorzugsweise zwischen 18 und 24 Zähne bzw. ein Bogenmaß von etwa 70°–85° des Schneckenrades antriebswirksam in Eingriff zu bringen. Systembedingt lassen sich aber das jeweils wirksame Bogensegment und die Anzahl der wirksam im Eingriff mit der Schnecke befindlichen Zähne nicht ohne weiteres erhöhen.
Erfindungsgemäß ist daher ein Rundtisch zur Positionierung eines Werkstücks mit einem Schneckenantrieb umfassend eine Aufspannplatte und einen Unterbau vorgesehen, wobei die Aufspannplatte ein Schneckenrad mit stirnseitiger Außenverzahnung mit Zähnen für den Schneckenantrieb und um eine vertikale Achse drehbar auf dem Unterbau gelagert ist und wobei insgesamt ein effektiver Bereich des Schneckenrades mit seiner Außenverzahnung in einem Bogenmaß von insgesamt etwa 70°–85° antriebswirksam in Eingriff mit dem Schneckenantrieb ist. Als Stirnseite im Sinne der vorliegenden Erfindung ist diejenige Seite der Aufspannplatte gemeint, welche als seitliche Mantelfläche das Schneckenrad ausbildet.
Damit wird erreicht, dass nicht wie im Stand der Technik üblich, lediglich ein vergleichsweise geringer Anteil des Schneckenrades gekämmt wird, sondern etwa 20% des Schneckenrades wirksam in Eingriff mit dem Schneckenantrieb ist und damit die Last und Kräfte auf einen wesentlich größeren Schneckenradabschnitt verteilt werden.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn der Schneckenantrieb von wenigstens einer ersten Schnecke (bzw. Schneckenwelle) und einer zweiten Schnecke (bzw. Schneckenwelle) gebildet wird.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Schneckenrad in dem effektiv mit dem Schneckenantrieb in Eingriff befindlichen Bereich vorzugsweise zwischen 16 und 24 Zähne aufweist. Hierdurch wird eine stabile Ausführung bei gleichzeitiger Genauigkeit erzielt.
Nach dem Konzept der vorliegenden Erfindung werden die zwei Schnecken mit dem Schneckenrad jeweils mechanisch verspannt, um auch bei großen Belastungen eine zuverlässige und spielfreie Drehbewegung des Drehtellers sicherzustellen.
Hierbei werden mit Vorzug die beiden Schnecken diametral gegenüberliegend in Eingriff mit dem Zahnrad des Tellers angeordnete, wodurch einerseits die Last symmetrisch verteilt wird und andererseits die Last auf eine hohe Anzahl an Zähnen und auf die beiden Motoren verteilt wird.
Durch dieses geschickte Konzept, kann mittels einfacher Steuerung der Antriebe die o. g. Aufgabe zuverlässig gelöst werden.
Der Antrieb kann direkt oder alternativ auch indirekt erfolgen. Unter einem indirekten Antrieb ist die Zwischenschaltung eines Getriebes zwischen dem jeweiligen Motor und der Schnecke zu verstehen, während bei einem Direktantrieb keine Untersetzungsgetriebe zwischen dem Motor und der jeweiligen Schnecke vorgesehen wird.
Um den Rundtisch möglichst universell einsetzen zu können und folglich die Drehbewegung und Drehwinkel des Tellers den jeweiligen Anforderungen anpassen zu können, kann aufgrund des Drehens der Schnecke eine hohe Drehgenauigkeit in einem breiten Drehwinkelbereich erreicht werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen beschrieben.
Eine konstruktiv vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Rundtischs sieht vor, dass die Motoren koaxial angeordnet sind.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Motoren parallelgeschaltete Asynchronmotoren sind, die insbesondere derart steuerungstechnisch miteinander verbunden sind, dass mögliche Leistungsschwankungen der Motoren ausgeglichen werden.
Für gewisse Anwendungen des erfindungsgemäßen Rundtischs ist es von Vorteil, wenn ggf. andere Motoren, wie z. B. Torque-Motoren verwendet werden.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rundtisches;
2 eine perspektivische Ansicht des Rundtisches aus der 1 in einer geschnittenen Darstellung und
3 eine Schnittansicht durch einen Rundschalttisch gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Doppel-Schnecken-Antrieb.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1 bis 3 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen.
In den 1 bis 3 ist ein Rundtisch 1 zur Positionierung eines Werkstücks mit einem Schneckenantrieb 4a, 4b gezeigt. Der Rundtisch 1 umfasst eine Aufspannplatte 2 und einen Unterbau 3 sowie ein Gehäuse 12.
Die Aufspannplatte 2 besitzt ein Schneckenrad 7 mit stirnseitiger Außenverzahnung mit Zähnen 8 für den Schneckenantrieb 4a, 4b und ist um eine vertikale Achse A drehbar auf dem Unterbau 3 gelagert.
Wie insbesondere in der 3 ersichtlich ist, ist insgesamt ein effektiver Bereich (Gesamtabschnitt) des Schneckenrades 7 mit seiner Außenverzahnung in einem Bogenmaß von insgesamt etwa 80° antriebswirksam in Eingriff mit dem Schneckenantrieb 4a, 4b. Das bedeutet, dass etwa 20% des Schneckenrades 7 bzw. der Anzahl der in diesem Bereich vorhandenen Zähne wirksam in Eingriff mit dem Schneckenantrieb 4a, 4b ist. Im vorliegenden Fall sind 20 Zähne gleichzeitig zum Kämmen mit dem Schneckenantrieb 4a, 4b in Eingriff.
Der Schneckenantrieb 4a, 4b wird von wenigstens einer ersten Schnecke 4a und einer zweiten Schnecke 4b gebildet. Die zwei Schnecken 4a, 4b des Schneckenantriebs sind an diametral gegenüberliegenden Seiten des Schneckenrades 7 in Eingriff mit den Zähnen 8 des Schneckenrades, wie in den 1 bis 3 ersichtlich.
In der 3 ist ferner zu erkennen, dass die Schnecken 4a, 4b wenigstens zweiteilig aus einem ersten Schneckenteil 10 und einem zweiten Schneckenteil 11 gebildet sind und jeder Schneckenteil 10, 11 in Eingriff mit Zähnen 8 des Schneckenrades 7 steht. Dabei weist der Schneckenteil 10 einen jeweils einen zylindrischen Fortsatz 10a auf, der sich in eine korrespondierende Ausnehmung des Schneckenteils 11 vollständig hinein erstreckt und mit diesem eine drehfeste Verbindung eingeht.
Der Schneckenantrieb 4a, 4b kann von wenigstens zwei Antrieben bzw. Motoren (direkt oder indirekt) angetrieben werden, wobei diese in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an einer gemeinsamen Seite 12a des Rundtisches 1 angeordnet werden. Diese können anwendungsabhängig auch an unterschiedlichen Seiten des Rundtisches 1 und insbesondere diagona gegenüberliegend angeordnet werden.
Die beiden Schneckenteile 10, 11 sind jeweils vollständig ein dem gemeinsamen Gehäuse 12 gelagert. Ferner weisen die Aufspannplatte 2 und das Gehäuse 12 des Rundtisches einen mittigen Durchgang 13 auf.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19627457 C2 [0004]
DE 202009014041 U [0005]
DE 102009049618 A1 [0007, 0009]

Claims

Rundtisch (1) zur Positionierung eines Werkstücks mit einem Schneckenantrieb (4a, 4b) umfassend eine Aufspannplatte (2) und einen Unterbau (3), wobei die Aufspannplatte (2) ein Schneckenrad (7) mit stirnseitiger Außenverzahnung mit Zähnen (8) für den Schneckenantrieb (4a, 4b) aufweist und um eine vertikale Achse (A) drehbar auf dem Unterbau (3) gelagert ist und wobei insgesamt ein effektiver Bereich von etwa 18%–22% des Außenumfangs des Schneckenrads (7) mit seiner Außenverzahnung antriebswirksam in Eingriff mit dem Schneckenantrieb (4a, 4b) ist.
Rundtisch (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt ein effektiver Bereich des Schneckenrades (7) mit seiner Außenverzahnung (7) in einem Bogenmaß von insgesamt etwa 70°–85° antriebswirksam in Eingriff mit dem Schneckenantrieb (4a, 4b) ist.
Rundtisch (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenantrieb (4a, 4b) von wenigstens einer ersten Schnecke (4a) und einer zweiten Schnecke (4b) gebildet wird.
Rundtisch (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenrad (7) in dem effektiv mit dem Schneckenantrieb in Eingriff befindliche Bereich zwischen 16 und 24 Zähne aufweist.
Rundtisch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwei Schnecken (4a, 4b) des Schneckenantriebs an diametral gegenüberliegenden Seiten des Schneckenrades in Eingriff mit den Zähnen (8) des Schneckenrads (7) befinden.
Rundtisch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken (4a, 4b) wenigstens zweiteilig aus einem ersten Schneckenteil (10) und einem zweiten Schneckenteil (11) gebildet sind und jeder Schneckenteil (10, 11) in Eingriff mit Zähnen (8) des Schneckenrades (7) ist.
Rundtisch (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Schneckenteile (10, 11) einen zylindrischen Fortsatz aufweist (10a), der sich in eine korrespondierende Ausnehmung (11a) des anderen Schneckenteils vollständig hinein erstreckt.
Rundtisch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenantrieb (4a, 4b) von wenigstens zwei Antrieben (M1, M2) angetrieben wird.
Rundtisch (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Motoren (M1, M2) an unterschiedlichen Seiten des Rundtisches (1) angeordnet sind.
Rundtisch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, welche im Betrieb des Rundtisches steuert, dass die Schnecken (4a, 4b) synchron mit dem Zahnrad (7) kämmen.
Rundtisch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die beiden Schneckenteile (10, 11) vollständig ein einem gemeinsamen Gehäuse (12) gelagert sind.
Rundtisch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspannplatte (2) und ein Gehäuse (12) einen vorzugsweise mittigen Durchgang (13) aufweisen.
Rundtisch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine spielfreie Positionierung durch ein Verspannen der Verzahnung des Schneckenrades (7) mit den Schnecken (4a, 4b) realisiert ist und mittels der Steuerung beim Betrieb aufrecht erhalten wird, so dass ein spielfreier Betrieb erzielbar ist.