DE2129515C3

DE2129515C3 - Schalttellermaschine

Info

Publication number: DE2129515C3
Application number: DE19712129515
Authority: DE
Inventors: Kurt 7441 Bempflingen Jauch; Rolf 7410 Reutlingen Schaefer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-06-15
Filing date: 1971-06-15
Publication date: 1975-05-22
Also published as: DE2129515B2; FR2141954A1; GB1374669A; CH552440A; DE2129515A1; FR2141954B1; YU34635B; YU159472A; IT959218B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schalttellermaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten mehrerer Werkstücke durch tine Mehrzahl von Werkzeugen, mit einem heb- und lenkbaren und in angehobener Stellung schrittweise •m eine zentrale Achse drehbar in einem Maschinenge-Itell gelagerten Schaltteller, an dem rings um die zentrale Achse und mit ihrer Achse parallel zu dieser angeordnete Werkstückaufnahmen mit Spiel gehalten lind, die je einen Zentrieransatz aufweisen, der beim Absenken des Schalttellers in je ein am Maschinengestell ortsfest angeordnetes komplementäres Zentrierglied eingreif!.

Bei einer bekannten Schalttellermaschine dieser Gattung (DT-PS 519 689) sind die Werkstückaufnahmen im wesentlichen ringförmig gestaltet und weisen je zwei einander diametral gegenüber wegragende hülsenför· mige Ansätze auf, die in je einem L.agerblock gelagert sind. Die Lagerblöcke sind senkrecht verschiebbar zwi- <>5 sehen Ständern geführt, die paarweise durch Traversen miteinander verbunden und am Schaltteller befestigt sind. Die Lagerung jeder Werkstückaufnahme in den

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beiden zugeordneten Lagerblöcken ermöglicht es, jede einzelne Werkstückaufnahme um eine in bezug auf die zentrale Achse des Schalttellers radiale Achse um 180° zu schwenken, so daß ein in der betreffenden Werkstückaufnahme eingespanntes Werkstück wahlweise von zwei Seiten her bearbeitet werden kann. Jede Werkstückaufnahme weist an ihren beiden Stirnseiten je einen kreiszylindrischen Sitz als Zentrieransatz auf, der durch eine radiale Schulter begrenzt ist. Die nach unten weisenden zylindrischen Sitze sämtlicher Werkstückaufnahmen greifen beim Absenken des Schalttellers in je eine zylindrische Buchse am Maschinengestell ein. Der Schaltteller wird so weit abgesenkt, daß die Lagerblöcke nicht mehr auf dem Schaltteller aufliegen, aber auch nicht gegen die Traversen stoßen. Die radialen Schultern der Werkstückaufnahrnen liegen also mit dem Eigengewicht der Werkstückaufnahmen auf der oberen Stirnfläche der jeweils zugehörigen Buchse am Maschinengestell auf.

Die damit angestrebte genaue Zentrierung der Werkstückaufnahmen in bezug auf die am Maschinengestell angeordneten Buchsen und damit in bezug auf rings um das Maschinengestell angeordnete Bearbeitungswerkzeuge ist mit den beschriebenen Maßnahmen nur dann erreichbar, wenn die nach unten weisenden zylindrischen Sitze der Werkstückaufnahmen und die Buchsen am Maschinengestell mit höchster Genauigkeit bearbeitet sind. Selbst wenn diese Forderung erfüllt ist, kann die genaue Zentrierung im Betrieb nur für begrenzte Zeit aufrechterhalten werden, denn beim axialen Ineinander- und Auseinanderschieben der zylindrischen Paßflächen der Sitze und Buchsen bei jedem Arbeitstakt der Maschine tritt notwendigerweise ein nicht vernachlässigbarer Verschleiß auf. Durch eine konische Gestaltung der an den Werkstückaufnahmen ausgebildeten Sitze und der am Maschinengestell vorgesehenen Buchsen könnte man zwar diesen Verschleiß in gewissen Grenzen ausgleichen, doch wäre es dann nicht möglich, daß die radialen Schultern der Werkstückaufnahmen bei abgesenktem Schaltteller in der vorgesehenen Weise auf den Stirnflächen der Buchsen aufruhen; bei konischer Gestaltung der Paßflächen wäre es also nicht möglich, die Höhenstellung der Werkstückaufnahmen bei abgesenktem Schaltteller mit hinreichender Genauigkeit festzulegen.

Es ist ferner eine Schalttellermaschine bekannt (DT-OS 1 956 770), bei der zum Zentrieren von in gleichen Winkelabständen im Schultteller gelagerten Werkstückaufnahmen Spindeln vorgesehen sind, die im Maschinengestell parallel zur Achse des Schalttellers gelagert und mit je einer Kolben-Zylindereinheit axial verschiebbar sind. Jede Spindel weist ein kegelstumpfförmiges oberes Ende auf, das in der oberen Endstellung der Spindel in eine kegelstumpfförmige Ausnehmung der jeweils über der Spindel angeordneter Werkstückaufnahme eingreift. Der Schaltteller ist axia unverschiebbar auf einer Säule gelagert. Jede Werk Stückaufnahme ist um ihre eigene, zur Achse der Säul« parallele Achse drehbar im Schaltteller gelagert, so dal an den Werkstücken Dreh- oder Bohrarbeiten mit still stehenden Drehwerkzeugen oder Bohrern ausgeführ werden können; zu diesem Zweck ist mindestens eil Teil der Spindeln von einem vorzugsweise zentral an geordneten Motor drehantreibbar. Einzelne Spindell können auch gegen Drehen festgehalten, also nur axia verschiebbar sein und ein rings um ihr kegelstumpfför miges oberes Ende angeordnetes klauenartiges Kupp lungsieil aufweisen, das in der oberen Endstellung de

betreffenden Spindel eir. Paar radiale Zapfen an der Unterseite einer Werkstückaufnahme aufnimmt und die Weikstückaufnahme dadurch in einer bestimmten Drehwinkelstellung festhält Es ist jedoch unvermeidlich, daß die Spindeln ihrerseits in bezug auf das (viaschinengestell ein gewisses radiales Spiel haben, das sich wegen der sich bei jedem Arbeitstakt der Schalttellermaschine wiederholenden auf- und abgehenden Verschiebung der Spindeln unvermeidlich im Laufe der Zeit vergrößert. Zudem müssen die Spindeln in ihrer oberen Endstellung weit aus ihren Lagerungen herausragen und können sich deshalb gegenüber Biegekräften nicht starr verhalten. Die Werkstückaufnahmen können sich deshalb auch dann, wenn sie mit den Spindeln gekoppelt sind, gegenüber Bearbeitungskräften nicht hinreichend starr verhalten, es sei denn, sie wären spielfrei im Schaltteller gelagert, und dieser wäre starr ausgebildet und ebenfalls spielfrei auf der zentralen Säule gelagert.

Die beschriebenen Schalttellermaschinen sind demnach hinsichtlich der für eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke bei abgesenktem Schaltteller anzustrebenden starren Anordnung in bezug auf das Maschinengestell nicht besser als die besonders weit verbreiteten Schalttellermaschinen, bei denen die Werkstückaufnahmen am Schaltteller starr befestigt sind und nach jedem Schritt des Schalttellers dadurch in bezug auf ortsfest angeordnete Bearbeitungswerkzeuge zentriert werden, daß der Schaltteller selbst in den einzelnen Drehwinkelstellungen positioniert und festge- 3c spannt wird, beispielsweise mittels eines Kegelstifts, der in kegelige Buchsen in der Nähe des Randes des Schalttellers eingreift, oder dadurch, daß eine zentrale Achse des Schalttellers eine Plan-Kerbverzahnung aufweist, die einer ortsfest am Maschinengestell angeordneten zentralen Plan-Kerbverzahnung in jeder Drehwinkelstellung des Schalttellers axial gegenübersteht und mit dieser jeweils beim Absenken des Schalttellers in Eingriff kommt (DT-OS 1 502 074).

Die Aufgabe, einen Schaltteller, an dessen Oberseite Werkstückaufnahmen angeordnet sein könnten, in bestimmten Drehwinkelstellungen genau zu positionieren, liegt einer weiteren bekannten Schalttellermaschine (DT-AS 1 008 966) zugrunde, deren Schaltteller auf einem Drehgestell angeordnet ist, das seinerseits drehbar auf einer ortsfesten Unterlage geführt ist. Ungenauigkeiten in der Positionierung des Drehgestells in bezug auf die Unterlage, die in jeder Drehwinkelstellung wegen des »Ruck-Schlupfw-iwstick-slipwJ-Effektes auftreten können, lassen sich dadurch ausgleichen, daß der Schaltteller durch Federn schwimmend am Drehgestell abgestützt ist und sich nach einer Grobpositionierung des Drehgestells gegenüber diesem reibungsfrei nur gegen den Widerstand der Federn in die gewünschte Drehwinkelstellung bringen und in dieser mit dem Drehgestell und der ortsfesten Unterlage zusammenspannen läßt, beispielsweise mittels einer zentral angeordneten hydraulischen Kolben-Zylindereinheit.

Der Erfindung liegt ausgehend von der DT-PS 519 689 die Aufgabe zugrunde, eine Schalttellermaschine der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß bei geringen Anforderungen an die Genauigkeit des Schalttellers und seiner Lagerung eine besonders genaue und starre Anordnung der Werksiückaufnahmen in bezug auf die ihnen nach jeder Drehung des Schalttellers zugeordneten Bearbeitungswerkzeuge über eine lange Lebensdauer der Schalttellermaschine hinweg erzielt wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zentrieransätze der Werkstückaufnahrnen und die ortsfesten Zentrierglieder je eine Plan-Kerbverzahnung aufweisen und daß der Schaltteller in seinem die Werkstückaufnahmen tragenden Außenkranz gegenüber einer ihn längs seiner zentralen Achse nach unten spannenden Kraft elastisch nachgiebig ist.

Damit werden bei der Herstellung des Schalttellers und seiner Lagerung Toleranzen in einer Größenordnung zulässig, wie sie von einfachen Fertigungsmaschinen ohne weiteres eingehalten werden können. Der Schaltteller kann, da er selbst nicht starr zu sein braucht, eine geringe träge Masse aufweisen, so daß mit verhältnismäßig kurzen Schaltzeiten gearbeitet werden kann. Die Bearbeitungswerkzeuge sind nicht bestimmten Drehwinkelstellungen des Schalttellers, sondern den ortsfesten Plan-Kerbverzahnungen zugeordnet und können deshalb genau in bezug auf die Achse und Höhenlage jeder einzelnen ortsfesten Plan-Kerbverzahnung ausgerichtet werden. Durch den gegenseitigen Eingriff der ortsfesten und der an den Werkzeugaufnahmen vorgesehenen Plan-Kerbverzahnungen wird nach jedem Schritt des Schalttellers jede Werkstückaufnahme in bezug auf das zugehörige Bearbeitungswerkzeug einwandfrei zentriert, gleichgültig, mit welcher Genauigkeit die Werkstückaufnahmen im Schaltteller angeordnet sind und dieser selbst gelagert ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaltteller in seinem die Werkstückaufnahmen tragenden Außenkranz durch zwischen den Werkstückaufnahmen angeordnete radiale Schlitze in einzelne, für sich federnde Segmente unterteilt. Dadurch wird der Schaltteller gegenüber der ihn längs seiner zentralen Achse nach unten spannenden Kraft derart nachgiebig, daß trotz erheblichen Maßtoleranzen des Schalttellers und Ungenauigkeiten seiner Lagerung die Plan-Kerbverzahnungen sämtlicher Werkstückaufnahmen gleichzeitig in einwandfreien Eingriff mit den ortsfesten Plan-Kerbverzahnungen gedruckt werden, wenn der Schaltteller nach unten gespannt wird.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Schaltteller in seinem die Werkstückaufnahmen tragenden Außenkranz durch eine Einsatz-Ringplatte, die nur in der Nähe ihres inneren Randes befestigt ist und in gleicher Weise wie der Schaltteller radial geschlitzt sein kann, zur Erhöhung der Federungsfähigkeit zweilagig nach Art eines Federpakets ausgebildet.

Zur Kraftübertragung vom Schaltteller bzw. seinen Segmenten auf einen die Plan-Kerbverzahnung aufweisenden Flansch der Werkstückaufnahmen sind diese auf dem Schaltteller vorzugsweise über mindestens vier in diesen eingesetzte Druckstücke abgestützt, von denen das jeweils dem Außenrand des Schalttellers zugekehrte starr ist, während die übrigen federnd nachgiebig sind. Das starre Druckstück überträgt den größten Teil — etwa zwei Drittel — der gesamten auf die betreffende Werkstückaufnahme einwirkenden Axialkraft, während die federnden Druckstücke etwa ein Drittel dieser Kraft übertragen. Damit wird erreicht, daß jede Werkstückaufnahme zur Anpassung ihrer Plan-Kerbverzahnung an eine der ortsfesten Plan-Kerbverzahnungen um ihr starres Druckstück, also um eine sich etwa tangential zum Teilkreis des Schalttellers erstreckende Achse kippen kann, wenn der Schaltteller sich unter der Wirkung der ihn längs seiner zentralen Achse nach unten spannenden Kraft ähnlich einer Tellerfeder verformt.

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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in Schrauben 30 am Schaltteller befestigt ist, zweildgig

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels er- ausgebildet. Die Einsat/.-Ringplaltc 29 ist zwischen den

läutert. Es zeigt ein/einen Werkstückaufnahmen 8 bis 15 übereinstim-

F i g. 1 einen Senkrechlschnitt durch eine erfindungs- mend mit dem Schaitteller 5 radial geschlitzt. Durch die

gemäße Schalltellermaschine, vorwiegend in schemati- 5 zweitägige Ausbildung des Außenkranzes des Schalttel-

scher Darstellung, lers wird beim Durchfedern der einzelnen Tellerseg-

F i g. 2 die zugehörige \nsicht von oben, mente unter der von dem Kolben 21 ausgeübten axia-

F i g. 3 in größerem Maßstab einen Senkrechtschnitt len Verspannkraft die Wirkung eines Blattfedcrpakets

im Bereich einer Werkstückaufnahme. erzielt.

Auf einem Maschinengestell 1 (F i g. 1) ist ein Gehäu- io Die Werkstückaufnahmen 8 bis 15 bestehen aus je se 2 einer Schalt- und Verspanneinrichtung starr befe- einem Spannfutter 31, das beispielsweise als Ziehkeilstigt. In dem Gehäuse 2 ist in dessen Achse ein Lager- futter ausgebildet ist, einem in dem Schaltteller 5 mit körper 3 eingesetzt, in welchem die Achse 4 eines einem Radiallager 33 mit etwas Spiel drehbar gelager-Schalttellers 5 drehbar und längsverschiebbar gelagert ten Lagerflansch 32 und einem Flansch 34, der an seiist. 15 ner unteren Stirnseite die Stirnzahnung 16 aufweist.

Auf dem Gehäuse 2 sind im Kreis in der Anzahl der Alle diese Teile sind durch eine Schraube 35 so zusam-

Bearbeitungsstationen der Maschine und mit gleicher mengehalten, daß die Werkstückaufnahme gegenüber

Teilung stirnverzahntc Zentrierglieder ?ngeordnet, von dem Schaltteller 5 mit einem kleinen axialen Spiel ver-

denen in F i g. 1 zwei einander diametral gegenüberlie- drehbar bleibt. Zum Spannen und Entspannen von auf

gende eingezeichnet und mit 6 und 7 bezeichnet sind. In 20 Schiebern 36 montierten Spannbacken ist eine Spann-

dem Schalteller 5 sind Werkstückaufnahmen 8 bis 15 mutter 37 vorgesehen.

drehbar mit einem gewissen Spiel gelagert. Sie haben Die Übertragung der von dem Kolben 21 in seiner an ihrer unteren Stirnseite eine flach kegelige Stirnzah- unteren Stellung über den Schaltteller 5 und die Werknung 16 (Plan-Kerbverzahnung), die genau in die mit 17 stückaufnahmen auf die gehäusefesten Zentrierglieder bezeichnete Stirnzahnung der gehäusefesten Flansche 25 6 und 7 wirkenden Axialkraft geschieht beim Ausfüh-6 und 7 paßt und die Werkstückaufnahmen sowohl in rungsbeispiel jeweils durch vier in den Schaltteller 5 bezug auf die Mittelachse als auch in bezug auf die eingesetzte Druckstücke, und zwar ein starres Druck-Winkellage eindeutig fixiert. stück 39 und drei durch Tellerfedern 40 belastete

Die Achse 4 des Schalttellers 5 ist zugfest, über ein Druckstücke 41. Das starre Druckstock 39 ist jeweils Axiallager 18, mit einer Welle 19 gekuppelt, auf der ein 30 dem Außenrand des Schalttellers 5 zugekehrt, in einem gehäusefesten Zylinder 20 verschiebbarer Die beim Bearbeiten der gespannten Werkstücke Kolben 21 sitzt. Der Kolben 21 ist beiderseits durch auftretende Kraft wird von dem Spannfutter fast ausüber Zuleitungen 22 und 23 einführbare Druckflüssig- schließlich in der in F i g. 3 durch Pfeil 42 angedeuteten keit beaufschlagbar. Zum Fortschalten des Schalttellers Richtung aufgenommen. Hierdurch wird ein Drehmo-5 wird der Kolben 21 von unten her mit Druckflüssig- 35 ment ausgeübt, das die Werkstückaufnahme um den in keit beaufschlagt. Dadurch wird der Schaltteller ange- F i g. 3 mit 42' bezeichneten Punkt zu kippen versucht. hoben, bis die Stirnverzahnungen 16 und 17 außer Ein- Diesem Drehmoment wird ein Drehmoment entgegengriff sind. Nunmehr ist der Schaitteller 5 frei drehbar gesetzt, das von der Stützkraft an dem starren Druck- und kann um eine Teilung fortgeschaltet werden. Nach stück 39 erzeugt ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, beendetem Schaltvorgang wird die obere Kolbenseite 40 daß die Werkstückaufnahmen während der Bearbeimit Druckflüssigkeit beaufschlagt. Hierdurch wird der tung des Werkstücks fest in den SMrnzahnungen 17 sit-Kolben 21 nach unten bewegt, so daß er den Schalttel- zen.

ler 5 nach unten zieht. Nunmehr werden die Werk- Die federbelasteten Druckstücke 41 dienen vor allem

stückaufnahmen mit ihren Stirnzahnungen 16 in die zur Aufnahme des Bearbeitungsdrehmomentes. Sie

Stirnzahnungen 17 der gehäusefesten Flansche 6 und 7 45 sind mit einer bestimmten Kraft durch die Tellerfedern

hineingedrückt und dadurch eindeutig fixiert. Die Ver- 40 vorgespannt. Es genügen bereits wenige Zehntel

spannung wird aufrechterhalten, bis Arbeitsvorrichtun- Millimeter Weg, um die volle Vorspannkraft auf den

gen, die nach den gehäusefesten Zahnkränzen ausge- Flansch 34 zu übertragen. Das starre Druckstück 39

richtet sind, ihre Arbeit beendet haben und der Schalt- steht gegenüber den Druckstücken 41 um diese weni-

teller erneut weitergeschaltet wird. 50 gen Zehntel Millimeter zurück, so daß die mindestens

Damit die Werkstückaufnahmen 8 bis 15 eindeutig drei federbelasteten Druckstücke 41 ihre volle Kraft

und mit gleicher Kraft mit den Zentriergliedern 6 und 7 die etwa ein Drittel der Gesamtkraft ausmacht auf der

verspannt und dabei Maßungenauigkeiten, z. B. ToIe- Flansch 34 übertragen.

ranzen in der Höhenlage der zehntel ausgeglichen wer- Zum Schwenken der Werkstückaufnahmen um ihre

den, ist der die Werkstückaufnahmen tragende Außen- 55 Achse dient — wie in F i g. 3 dargestellt — ein Doppel

kranz des Schalttellers 5 elastisch nachgiebig ausgebil- ritzel 43, das auf einem mil dem Schaltteller 5 vet

det Hierzu sind beim Ausführungsbeispiel in dem schraubten Bolzen 44 drehbar gelagert ist Beim Schal

Außenkranz des Schalttellers 5 zwischen den Werk- ten des Schalttellers 5 wird das Doppelritzel 43 ai

stückaufnahmen radiale Schlitze 24 vorgesehen. Auf einem gehäusefesten Zahnsegment 45 abgewälzt um diese Weise werden einzeln für sich federnde Teller- 60 gedreht Entsprechend der Zähnezahl des Segments 4:

Segmente gebildet. Der Schaltteller 5 wird zweckmäßig und des mit diesem im Eingriff stehenden Ritzels er

so bemessen, daß die Durchfederung der Tellersegmen- folgt über einen an der Werkstückaufnahme feste

te unter der an dem Kolben 21 angreifenden Druck- Zahnkranz 46 eine Teildrehung der Werkstückaufnar

kraft nicht mehr als ein Zehntel Millimeter beträgt me, die beispielsweise 45, 60, 90 oder 180° betrage

Beim Ausführungsbeispiel ist der Schaltteller 5 im 65 kann.

Bereich seines die Werkstückaufnahmen 8 bis 15 tra- Zum Fortschalten des Schalttellers 5 1st — wie i

genden Außenkranzes durch eine Einsatz-Ringplatte F i g. 1 angedeutet — auf einer Steuerwelle 47 eine s

29 die nur in der Nähe ihres Innenrandes mittels nusförmig verlaufende Kurve 48 vorgesehen, die ein£

steigungsloscn Einlauf und einen steigungslosen Auslauf hat und mit an einer auf der Achse 4 sitzenden Scheibe 50 angeordneten Mitnehmerstiften 51 zusammenwirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeidinunuen

Claims

Patentansprüche: 2 3

1. Schalttellermaschine zum gleichzeitigen Bear- |>eiten mehrerer Werkstücke durch eine Mehrzahl von Werkzeugen, mit einem heb- und senkbaren und in angehobener Stellung schrittweise um eine fcentrale Achse drehbaren, in einem Maschinengestell gelagerten Schaltteller, an dem rings um die zentrale Achse und mit ihrer Achse parallel zu dieser angeordnete Werkstückaufnahmen mit Spiel gehalten sind, die je einen Zentrieransatz aufweisen, der beim Absenken des Schalttellers in je ein am Maschinengestell ortsfest angeordnetes komplementäres Zentrierglied eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrieransätze der Werkstückaufnahmen (8 bis 15) und die ortsfesten Zentriergüeder (6, 7) je eine Plan-Kerbverzahnung (16 bzw. 17) aufweisen und daß der Schaltteller (5) in seinem die Werkstückaufnahmen (8 bis 15) tragenden Außenkranz gegenüber einer ihn längs seiner zentralen Achse nach unten spannenden Kraft elastisch nachgiebig ist.

2. Schalttellermaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltteller (5) in seinem die Werkstückaufnahmen (8 bis 15) tragenden Außenkranz durch zwischen den Werkstückaufnahmen angeordnete radiale Schlitze (24) in einzelne für sich federnde Segmente unterteilt ist.

3. Schalttellermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltteller (5) in seinem die Werkstückaufnahmen tragenden Außenkranz durch eine Einsatz-Ringplatte (29), die nur in der Nähe ihres inneren Randes befestigt ist, zur Erhöhung der Federungsfähigkeit zweitägig nach Art eines Federpakets ausgebildet ist.

4. Schalttellermaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahmen (8 bis 15) auf dem Schaltteller (5) über mindestens vier in diesen eingesetzte Druckstücke (39,40) abgestützt sind, von denen das jeweils dem Außenrand des Schalttellers zugekehrte (39) starr ist, während die übrigen (40) federnd nachgiebig sind.