DE2125771C3 - Taktweise fortschaltbarer Drehtisch zur Aufnahme von schrittweise zu bearbeitenden Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen taktweise fortschaltbaren Drehtisch zur Aufnahme von in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen schrittweise zu bearbeitenden Werkstücken, bestehend aus einem feststehenden Untertisch und einem gleichachsig dazu angeordneten drehbaren Obertisch, Verzahnungen an der Oberseite des Untertisches und der Unterseite des Obertisches, einem Hubantrieb für den Obertisch, mittels dessen die Verzahnungen außer Eingriff miteinander bringbar sind, und einem Drehantrieb für den Obertisch, mittels dessen dieser um einen wahlweise einstellbaren Winkel drehbar ist. Dabei bilden die Verzahnungen das Mittel, den Obertisch in jeder Arbeitsstellung mit größter Genauigkeit festzulegen, wie es für viele Arbeitsgänge gefordert wird.

Bei einer bekannten Bauart eines Drehtisches mit « den angegebenen Merkmalen besteht jede der beiden Verzahnungen aus einer zusammenhängenden Planverzahnung, wie sie vielfach als Hirth-Verzahnung bezeichnet wird. Der kleinste Schaltschritt ist dann gleich dem Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Zähnen. Größere Schaltschritte bestehen aus einem ganzen Vielfachen dieses Abstandes. Um eine große Zahl der insoweit gegebenen Möglichkeiten zu erhalten, ist man daher bestrebt, die Zähnezahl groß zu machen. Dem ist aber bei gegebenem Tischdurchmesser eine Grenze aus mechanischen Gründen gezogen, da die Zähne nicht beliebig schmal gemacht werden dürfen, wenn die Verzahnungen ihre Aufgabe erfüllen sollen.

Eine weitere Grenze ist der Verwendung dieser bekannten zusammenhängenden Planverzahnungen in den Fällen gezogen, wo auf eine volle Tischumdrehung eine vorgeschriebene Zahl untereinander gleicher Schaltschritte entfallen sollen. Dies sei an Hand eines Zahlenbeispiels erläutert:

Es seien Planverzahnungen von insgesamt je vierundzwanzig Zähnen angenommen. Dann bestehen die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Möglichkeiten:

2 Schaltschritte mit je 180° und ^Zähnen/Schritt

3 Schaltschritte mit je 120° und 8 Zähnen/Schritt

4 Schaltschritte mit je 90° und 6 Zähnen/Schritt 6 Schaltschritte mit je 60" und 4 Zähnen/Schritt 8 Schaltschritte mit je 45 ° und 3 Zähnen/Schritt

12 Schaltschritte mit je 30° und 2 Zähnen/Schritt 24 Schaltschrittc mit je 15° und 1 Zahn/Schritt Dagegen sind 5, 7, 9, 10 und 11 gleiche Schaltschritte (entsprechend Winkel wegen von 72°, 51,43°, 40° und 32°) auf 360° nicht unterzubringen, weil sich 24 durch die auf einen dieser Schritte entfallenden Zahnzahlen S, 7, 9, lü und 11 nicht ganzzahlig teilen läßt. Gerade die größeren dieser nicht realisierbaren Schritte werden aber häufig verlangt. Man kann sich dann nur dadurch helfen, daß man die Zahnkränze auswechselbar macht und dem Benutzer des Tisches mehr als ein Zahnkranzpaar zur Verfügung stellt, nämlich beispielsweise ein Paar mit je zwanzig Zähnen und ein solches mit je einundzwanzig Zähnen. Das erste zusätzliche Paar würde Schritte von je zwei, vier, fünf, zehn und zwanzig und das zweite Paar Schritte von je drei, sieben und einundzwanzig Zähnen auf 360° zu verteilen ermöglichen. So vorzugehen, bedeutet jedoch eine erhebliche Verteuerung. Hinzu kommt, daß das dann notwendige Umrüsten mühsam und zeitraubend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehtisch der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei dem von den aufgezeigten Lücken wenigstens die wichtigsten ausgefüllt sind, ohne daß es zusätzlicher Zahnkranzpaare und einer Umrüstung bedarf. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Zahnkranz mindestens einen Zahn und der zweite Zahnkranz mindestens zwei Gruppen mehrzahliger Zahnlücken hat und die Abstände zwischen benachbarten Zahnlücken, die einer Gruppe angehören, einander gleich und von den Abständen zwischen benachbarten Zahnlücken, die einer anderen Gruppe angehören, verschieden sind, wobei jede Gruppe, deren Zahnzahl nicht durch die Anzahl der Zähne des Zahnkranzes ganzzahlig teilbar ist, sich entlang dem Umfang so oft wiederholt, wie Zähne auf dem ersten Zahnkranz vorhanden sind.

Im Gegensatz zu den bekannten zusammenhängenden Planverzahnungen sind bei den Verzahnungen nach der Erfindung durch Fortlassen mindestens einiger Zähne und Zahnlücken, die zum Festlegen des

Obertisches am Untertisch nicht unerläßlich sind, Lücken vervielfachter Breite zwischen den Zähnen des ersten Zahnkranzes und innerhalb jeder Gruppe von Zahnlücken des zweiten Zahnkranzes Winkelabstände geschaffen, innerhalb deren die Zahnlücken '· einer oder mehrerer weiterer Gruppen Platz finden können.

Wiederum diene zur Erläuterung des Vorstehenden ein Zahlenbeispiel, wobei einfachheitshalber der (praktisch kaum in Betracht kommende) Fall ange- in nommen sei, daß der erste Zahnkranz nur einen Zahn hat. Die Gesamtzahl der Zahnlücken einer ersten Gruppe im zweiten Zahnkranz betrage wie im obigen Beispiel vierundzwanzig. Dann sind jedenfalls die in jenem Beispiel angegebenen sieben Möglichkeiten ΐϊ vorhanden. Außer dieser ersten Gruppe von vierundzwanzig Zahnlücken sind jedoch noch zwei weitere Gruppen von Zahnlücken vorgesehen, von denen durchweg gleichförmig über 360° verteilt - die eine sieben Lücken und die andere zehn Lücken enthält. Die Lücken aller drei Gruppen sind, wie gesagt, auf ein und demselben Kranz verteilt angeordnet. Zu den erwähnten sieben Möglichkeiten, welche d'e erste Gruppe von vierundzwanzig Zahnlücken zur Verfügung stellt, gesellen sich dann noch die drei folgenden r> zusätzlichen Möglichkeiten:

(mittels der Gruppe von sieben Lücken)

7 Schaltschritte mit je 51,43° und 1 Zahnlücke dieser Gruppe/Schritt
(mittels der Gruppe von zehn Zähnen)

5 Schaltschritte mit je 72° und 2 Zahnlücken dieser Gruppe/Schritt

10 Schaltschritte mit je 36° und 1 Zahnlücke dieser Gruppe/Schritt.

An sich kann man auf diese Weise durch Einfügen r> weiterer Gruppen beliebig fortschreiten. Bei gegebenem Tischdurchmesser ist jedoch eine Grenze durch festigkeitstechnische Gründe gezogen, da man die Zahnbreiten und die Zwischenräume zwischen benachbarten Zahnlücken verschiedener Gruppen nicht beliebig klein machen und erst recht nicht zwei Lücken sich überschneiden lassen darf. Tatsächlich haben auch Schaltschritte von weniger als 30° kaum je praktische Bedeutung.

Nur einfachheitshalber ist vorstehend der Fall be- v> trachtet worden, daß der erste Zahnkranz nur einen Zahn hat. Dieser Fall läßt sich zwgr realisieren, hat aber den schwerwiegenden Nachteil, daß der Obertisch auf dem Untertisch nur in einem einzigen exzentrisch liegenden Punkt abgestützt ist. Dieser Nachteil wird bei zwei um 180° vsrsetzten Zähnen des ersten Zahnkranzes vermieden. Noch günstiger ist es, den ersten Zahnkranz mit drei oder mehr Zähnen zu versehen, weil die beiden Verzahnungen, wenn sie in Eingriff miteinander gebracht werden, sich dann ebenso wie Hirth-Verzahnungen selbst zentrieren. Dabei entspricht es der bevorzugten Ausführung der Erfindung, den ersten Kranz mit vier Zähnen zu versehen. Denn dies vereinfacht vor allem die Herstellung der Zahnlücken imi zweiten Kranz, weil dann im- &ο mer identische Lücken diametral gegenüberstehen und somit in einer Aufspannung gefräst oder gestoßen werden können.

Bisher war angenommen, daß die Verzahnung im ersten Kranz aus wenigen (praktisch am besten vier) _b5 Zähnen und die Verzahnung im zweiten Kranz aus Gruppen von weitars zahlreicheren Zahnlücken bestehen. Diese Anordnung ist jedoch der kinematischen Umkehrung fähig. Die wenigen Zähne des ersten Kranzes können also durch eine gleiche Anzahl von Zahnlücken und die Gruppen von Zahnlücken im zweiten Kranz durch entsprechende Gruppen von Zähnen ersetzt werden.

Aus fertigungstechnischen Gründen werden die Verzahnungen zweckmäßig so gestaltet, daß die Flächen aller Zahnköpfe in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche die Drehachse des Tisches rechtwinklig schneidet. Unbedingt notwendig ist dies jedoch nicht. Die Flächen der Zahnköpfe könnten gegen die genannte Ebene auch geneigt sein, so daß die Verzahnungen in gewissem Sinne einer Kegelradverzahnung ähnlich werden, ohne natürlich jedoch in deren Sinne zu wirken.

Die Zeichnung veranschaulicht in stark vereinfachter und teilweise rein schematisch gehaltener Form ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt die wichtigsten Bauteile eines Drehtisches mit Verzahnungen nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schema des oberen Zahnkranzes in Ansicht von unten,

Fig. 3 ein Schema des unteren Zahnktanzes in Ansicht von oben und

Fig. 4 einen Quadranten des unteren Zahnkrenzes in Ansicht von oben.

In dei Zeichnung ist angenommen, daß der obere Zahnkranz den »ersten« Zahnkranz und der untere Zahnkranz den »zweiten« Zahnkranz im Sinne der Einleitung und der Ansprüche bildet. Die umgekehrte Anordnung ist natürlich ebensowohl ausführbar.

Der Drehtisch nach Fig. 1 besteht in bekannter Weise aus einem feststehenden Untertisch 1 und einem gleichachsig dazu gelagerten Obertisch 2. Auf einer fest im Untertisch gelagerten Achse 3 ist der Obertisch 1 mittels einer Büchse 4 relativ zum Untertisch sowohl drehbar als auch axial verschiebbar gelagert. Dazu sind nicht gezeichnete Dreh- und Hubantriebe vorgesehen. Eine Feder 5, die sich mit Vorspannung einerseits an einem Bund der AcUse 3 und andererseits an einer am Obertisch 2 ausgebildeten Büchse 6 abstützt, sucht den Obertisch nach unten gegen den Untertisch zu drücken.

Im Obertisch 2 ist an seiner Unterseite ein mit einer Verzahnung versehener Zahnkranz 7 und entsprechend im Untertisch 1 ein an seiner Oberseite mit einer Verzahnung versehener Zahnkranz 8 gelagert. Die Feder 5 sucht die beiden Verzahnungen in Eingriff miteinander zu halten. Die beiden Verzahnungen legen den Obertisch relativ zum Untertisch in einer bestimmten jeweils wählbaren Drehstellung fest. Soll diese Stellung geändert werden, so wird durch den nicht gezeichneten Hubantrieb der Obertisch 2 so weit gehoben, daß die Verzahnungen vollständig außer Eingri.'i kommen. Durch den nicht gezeichneten Drehantrieb wird der Obertisch dann annähernd in die gewünschte neue Winkelstellung gedreht und nach Abschalten des Hubantriebs durch die Feder 5 mittels der nunmehr wieder ineinandergreifenden Verzahnungen exakt in der neuen Winkelstellung festgelegt.

Die Zähne haben, wie in Fig. 2 rechts schematisch angedeutet ist, prismatische Form mit dem Querschnitt eines Trapezes. Entsprechend sind die Zahnlücken im unteren Zahnkranz 8 gestaltet. Dies vereinfacht aus den eingangs dargelegten Gründen die Fertigung in erheblichem Maße.

In Fig. 2 und 3 sind die beiden Zahnkränze 7 und 8 rein schematisch mit Blick auf ihre Verzahnungen

wiedergegeben. Von jedem Zahn und jeder Zahnlücke ist dabei immer nur die radiale Mittellinie gezeichnet, um die Darstellung möglichst einfach zu gestallen. Was die Zahl und Verteilung der Zähne und Zahnlücken betrifft, so entsprechen sie dem in der Einleitung tabellarisch wiedergegebenen Zahlcnbeispiel. Demgemäß hat der obere Zahnkranz, der in der Einleitung als »erster Zahnkranz« bezeichnet worden ist, vier um je 90° versetzte Zähne, die in Fig. 2 sämtliche erscheinen. Der untere Zahnkranz 8 hat dagegen insgesamt

24 + 4(7 + K)) = 24 + 28 + 40 = 92

Zähne. Die vierundzwanzig Zähne bilden eine erste Gruppe ti, die - weil vicrundzwanzig durch vier ganzzahlig teilbar ist - nur einmal vorhanden zu sein braucht. Die 4 · 7 = 28 Zähne bilden eine zweite Gruppe /), die sich mit je sieben Zähnen viermal wiederholt, weil vicrundzwanzig durch sieben nicht ganzzahlig teilbar ist. Die 4 Kl = 40 Zähne schließlich bilden eine dritte Gruppe c, die sich ebenfalls viermal wiclderholt, da auch zehn durch vicrundzwanzig nicht ganzzahlig teilbar ist. Um die Darstellung nicht zu verwirren, sind in Fig. 3 nur die Mittellinien von einem Viertel der Zahnlücken der Gruppen b und c eingezeichnet. Mit dieser Anzahl \on Zahnlücken würde man auskommen, wenn der Kranz 7 nur einen einzigen Zahn hätte.

Die obige Formel, mit der man insgesamt zu zweiundneunzig Zahnlücken gelangt, ist insofern nicht ganz: realistisch, weil die Gruppen «und b einen Zahn und die Gruppen α und c zwei Zahnlücken gemeinsam haben. Tatsächlich sind praktisch in dem in Rede stehenden Beispiel nur neunundachtzig Zahnlücken notwendig. Von ihnen sind in Fig. 3 insgesamt achtunddreißig gezeichnet.

Die Verteilung der Zahnlücken im Kranz 8 erscheint auf den ersten Blick völlig unregelmäßig. Ihr liegt jedoch die bereits eingangs erläuterte Gesetzmäßigkeit zugrunde. Immer unter der zunächst gemachten, vereinfachenden Angabe, daß Kranz 7 nur einen einzigen Zahn enthält, sind vierundzwanzig Zähne der Gruppe α. sieben Zähne der Gruppe b und zehn Zähne der Gruppe c vorgesehen. Innerhalb jeder Gruppe haben benachbarte Zähne gleiche Winkelabständc. nämlich 15° in der Gruppe ti, 51.43" in der Gruppe b und 36° in der Gruppe c. Wie sich aus den in der Einleitung enthaltenen Tabellen ergibt, lassen sich auf diese Weise-bezogen auf eine volle Tisch um drehung - außer den in der ersten Tabelle angegebenen Schaltschritten auch fünf, sieben und zehn gleiche Schaltschritte ausführen, aber natürlich auch ganze Vielfache davon, also beispielsweise solche von 102,86° oder 154,29° unter Verwendung der Zahnlücken b oder solche von 72°, 108° und 144° unter Verwendung der Zahnlücken der Gruppe c. Es versteht sich von selbst, daß der Tisch im Betrieb inncrhalb einer vollen Umdrehung nicht notwendigerweise nur untereinander gleiche Schaltschritte ausführen muß. Vielfach erfordert der Übergang von einem Arbeitsschritt zum nächsten einen größeren Schaltschritt als der Übergang von einem anderen Atbcitsscliritt zum nächstfolgenden. Dafür sorgt die hier nicht näher erläuterte, meist elektronisch arbeitende Steuerung, die ohne weiteres so eingerichtet werden kann, daß sie im P ahmen der Verzahnungen mögliche, im ineinander aber verschieden große Schaiisehritte einicitct, die aufeinander folgen.

Wii' erwähnt, müssen die Gruppen h und c sich auf dem Kranz 8 so oft wiederholen, wie Kranz 7 Zähne hat. Wie sich dies auf die Gesamtverzahnung des Kranzes 8 auswirkt, ist in der vergrößerten Darstcllung eines Quadranten des Kranzes 8 in Fig. 4 wiedergegeben. Dort sind auch die einzelnen Zahnlücken ni lit nur durch ihre Mittellinien, sondern auch durch die Avi3enkanten ihrer Flanken dargestellt. Wiederum sind die Mittellinien der Zahnlücken, die einer bestimmten Gruppe angehören, durch ti, b und c markiert. Es ist klar ersichtlich, daß in dem gegebenen Beispiel einzelne, verschiedenen Gruppen angehörende Zahnlücken nur geringen Abstand voneinander haben. Dies gilt beispielsweise - gerechnet vom Punkt 0° nach rechts - für die drei unmittelbar aufeinanderfolgenden Lücken, die den Gruppen b, α und c angehören. Würde man noch weitere Gruppen einführen, um die Zahl der möglichen Schaltschritte nach dem der Erfindung zugrundeliegenden Prinzip zu vergrößern. so könnte es sogar geschehen, daß zwei Zahnlücken einander überschneiden, was natürlich nicht zugelassen werden kann. Sollte eine derartige Vergrößerung der Anzahl der möglichen Schaltschritte dennoch verlangt werden, so kann dies durch Vergrößerung des Tischdurchmessers erreicht werden.

Die andere Möglichkeit einer Verminderung der Zahnbreitc wird, wie eingangs dargelegt, sich in der Regel aus festigkeitstechnischen Gründen verbieten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche;

   I. Taktweise fortschaltbarer Drehtisch zur Aufnahme von in aufeinanderfolgenden Arbeitsgän- gen schrittweise zu bearbeitenden Werkstücken, bestehend aus einem feststehenden Untertisch und einem gleichachsig dazu angeordneten drehbaren Obertisch, einem ersten und einem zweiten Zahnkranz mit Verzahnungen i.n der Oberseite des Untertisches und der Unterseite des Obertisches, mittels deren der Obertisch in verschiedenen Winkellstellungen am Untertisch festlegbar ist, einem Hubantrieb für den Obertisch, mittels dessen die Verzahnungen außer Eingriff miteinander H bringbar sind, und einem Drehantrieb für den Obertisch, mittels dessen dieser um einen wahlweise einstellbaren Winkel drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zahnkranz (7) mindestens einen Zahn und der zweite Zahnkranz (8) mindesitns zwei Gruppen («, b, c) mehrzahliger Zahnlücken hat und die Abstände zwischen benachbarten Zahnlücken, die einer Gruppe angehören, einander gleich und von den Abständen zwischen benachbarten Zahnlücken, die einer anderen Gruppe angehören, verschieden sind, wobei jede Gruppe (b, c), deren Zahnlückenzahl nicht durch die Anzahl der Zähne des ersten Kranzes ganzzahlig teilbar ist, sich enthing dem Umfang so oft wiederholt, wie Zähne auf dem ersten Zahn- jo kranz (7) vorhanden sind.
2. 2. Drehtisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahl des ersten Zahnkranzes mindestens gleich chei ist.
3. 3. Drehtisch nach An&pruch 2, dadurch ge- si kennzeichnet, daß die ZähnezaL· des ersten Zahnkranzes (7) gleich vier ist.
4. 4. Drehtisch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe (α) von Zahnlücken des zweiten Zahnkranzes (8) vierundzwan- zig Zahnlücken, die zweite Gruppe (b) sieben Zahnlücken und die dritte Gruppe (c) zehn Zahnlücken enthält.