DE2335132A1

DE2335132A1 - Vorrichtung zum wahlweisen mechanischen verstellen eines beweglichen organs im schleichgang oder eilgang, insbesondere fuer werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2335132A1
Application number: DE19732335132
Authority: DE
Inventors: Ingo Cawi
Original assignee: Cawi & Co Fa GmbH
Current assignee: Cawi & Co Fa GmbH
Priority date: 1973-07-06
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1975-01-16
Also published as: DE2335132B2; GB1470244A; CH586093A5

Description

DlPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ

Patentanwälte Zustelladresse:

reply to:

8 MÜNCHEN 80 (BOGENHAUSEN) 1 BERLIN 33 (DAHLEM)

KOLBERGER STRASSE 21 HOTTENWEG 15

Telefon: 08 11/98 27 04 Telefon: 03 11/8324066

Telegramme: Consideration Berlin

Neiio	Anschrift
1 B:r	ι -5
Kur.'.r	¹ '.','.mm 6"
Teleie·"	3_3 50 71

1053/15.066 D7
6. Juli 1973

Patentanmeldung

der Firma
CA^T.JI & CO. GI-TBH.
1 Berlin 46
Siemensstrassc 19-20

"Vorrichtung zum Wahlkreisen mechanischen Verstellen eines beweglichen Organs im Schleichgnn^ oder SiI-sondere für Werkzeugmaschinen"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen eines beweglichen Organs, insbesondere einer "Werkzeugmaschine im Silgang oder Schleichgang mit Hilfe eines Verzweigungsgetriebes, das
einen Zweig zur Übertragung der Eilgan gb ?wegung und einen Zweig zur Übertragung der Schleichgangbewegung besitzt und bei dem bei eingeschaltetem Schleichgang mindestens ein Glied eines der beiden Zweige blockiert ist.

409883/0759
BAD ORIGINAL

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR-INCJ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

Bekannt sind Vorrichtungen der vorstehenden Art, bei denen dac Verzweigungsgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist. Bei diesen Vorrichtungen werden für den Eilgang und den Schleichgang den einzelnen Getriebezweigen zugeordnete unterschiedliche Motoren verwendet, wobei der Schleichgangnotor als Schrittmotor und der Eilgangmotor als gewöhnlicher Bremsmotor ausgebildet ist, dessen Grobpositionierungsaufgabe durch eine z.B. von einem Synchro gebildete Rückführung überwacht wird.

Die bekannten Vorrichtungen vermögen aus mehreren Gründen nicht voll zu befriedigen. Ein Grund besteht darin, daß der Konstruktionsaufwand im Hinblick auf das Erfordernis von zwei Motoren und einer Rückführeinrichtung vergleichsweise

aer groß ist. Ein anderer Grund ist der, daß/vom beweglichen Organ tatsächlich zurückgelegte ¥eg verhältnismäßig stark von der Zahl der durchgeführten Schritte und der auf das bewegliche Organ ausgeübten Last abhängt, weil das Haltemoment der Motoren begrenzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei einfachem und möglichst kompakten Aufbau die Gewähr für eine hohe Positioniergenauigkeit bietet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung sowohl für den Eilgangantrieb als auch für den Schleichgangantrieb einen Schrittmotor aufweist und daß sie zur Kompensation der Abweichung der durch den Eilgangantrieb bewirkten Iststellung des beweglichen Organs von der jeweils gewünschten Sollstellung mit einer Justierkupplung versehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, daß mit ihrer Hilfe die digitale Einstellung eines beweglichen Organs in einem offenen Stellkreis möglich ist, und zwar durch die Kombination mindestens eines elektrischen Schrittmotors mit

409883/0759

BAD ORIGINAL

DlPL-INC DIETER JANDER DR.-1NQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

einer mechanischen Positioniereinheit. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß das Verzweigungsgetriebe von einem Planetengetriebe gebildet wird, das ein innenverzahntes Bauteil und mindestens ein mit dessen Innenverzahnung in Eingriff stehendes außenverzahntes Bauteil aufweist und daß zusätzlich zur Justierkupplung für den Eilgangantrieb eine weitere Kupplung vorhanden ist, wobei durch das Zusammenspiel beider Kupplungen eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen im Eilgang verhindert und im Schleichgang ermöglicht wird. Eine mit einem derartigen Getriebe ausgestattete Vorrichtung läßt sich besonders einfach umschalten, ohne daß beim Umschalten vom Eilgang auf den Schleichgang eine Unterbrechung des Kraftflusses stattfindet.

Eine besonders kompakte Bauweise ist dadurch gekennzeichnet, daß das außenverzahnte Bauteil von einer zylindrischen Stahlbuchse mit flexibler Wandung gebildet wird, die durch einen auf der Abtriebwelle des Schrittmotors angeordneten in die Stahlbuchse ragenden Nocken verformbar ist, um eine Relativbewegung zwischen der Stahlbuchse und dem innenverzahnten Bauteil hervorzurufen, daß die Stahlbuchse einen Boden besitzt und in ihrem vom Boden und dem Nocken begrenzten Innenraum eine Kupplung untergebracht ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine zweite Ausführung.

In Fig. 1 ist 11 ein Schrittmotor, der eine Welle 12 schrittweise mit konstanter Winkelschrittgröße antreibt. Die Welle stützt sich über zwei Kugellager 13,14- in der gehäusefesten Kupplungshälfte 15 einer aus der gehäusefesten Kupplungshälfte

409883/0759

DIPL-INQ-DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

1? und einer beseel">eben Kupplungshälfte 16 bestehenden Hagnetkupplung ab. Am Ende der ^T.^relle 12 ist diese über einer, Keil 17 niit e^'ner Buchse 13 verbunden, deren Plansch 19 über einen elastischen Ring 20 und eine Scheibe 21 mit einem elliptischen Nocken 22 in Verbindung steht, der sich über ein Kugellager 23 gegen die Innenseite der Wandung 24 eines Bauteils 25 abstützt, das von einer Stahlbuchse gebildet wird, die ρπ ihrem einen Ende einen Beden 26 aufweist.

In dem von der Buchse 18 und dem Nocken 22 sowie dem Boden 26 begrenzten Innenraum 27 ist eine weitere aus zwei Kupplungshälften 28 und 29 bestehende Kupplung angeordnet. Die Kupplungshälfte 28 ist drehfest mit dem Bauteil 25 verbunden, während die Kupplungshälfte 29 über eine Membranfeder 30 drehfest mit der Buchse 13 bzw. der Welle 12 in Verbindung steht. Die Außenverzahnung 31 wirkt mit einer Innenverzahnung 3?- eines zweiten Bauteils 33 zusammen. Die Zähnezahlen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung sind ungleich. Durch die Differenz der Zähnezahlen kann eine Abwälzbewegung zv,^rischen dem Bauteil und dem Bauteil 33 stattfinden, wenn sich der Nocken 22 bei festgehaltenem Bauteil 33 im Bauteil 25 dreht. Das Bauteil stützt sich über Kugellager 34,35 auf der l/elle 12 ab. Es steht über eine Hembranfeder 36 mit der Kupplungshälfte 16 in Verbindung. 37 ist die Antriebswelle für ein nicht dargestelltes bewegliches Organ, welches von einem Drehtisch gebildet werden kann.

Die Kupplungshälften 15 und 16 bzw. 28 und 29 besitzen an ihren einander zugewandten Stirnflächen Zähne 38, durch die die beim Schrittmotorantrieb entstehenden Drehmomentspitzen sicher beherrschbar sind und die im Falle der Kupplung 15,16 eine Justier- bzw. Korrekturfunktion zu erfüllen haben. Beim im unteren Teil der Fig. 1 dargestellten Eilgangbetrieb ist die Kupplung 15,16 geöffnet und der Kraftfluß gelangt vom Schrittmotor 11 über die UeIl e 12, die Membranfeder 30 und

409883/0759

BAD ORIGINAL

DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

PATENTANWÄLTE

die Kupplung 28,29 direkt zur Antriebswelle 37. Am Ende des gewünschten Eilgangschrittes sollte ein Zahn der Kupplungshälfte 16 einer Zahnlücke der Kupplungshälfte 15 gegenüberstehen. Unter dem Lastmoment, das an der Antriebswelle 37 angreift, kann die Welle 12 jedoch um einen gewissen Betrag von ihrer Sollage abweichen. Diese Abweichung wird durch Schließen der Kupplung 15,16 korrigiert, da das Richtmoment der Justierkupplung 15,16 wesentliche größer ist als das Haltemoment des Schrittmotors 11. Der lastabhängige Schrittwinkelfehler wird auf diese Weise mit hoher Genauigkeit ausgeglichen.

Beim Schleichgang, der in der oberen Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist, wird über die Kupplung 15,16 das Bauteil 33 festgehalten und die Kupplung 28,29 geöffnet. Der Kraftfluß wird in diesem Falle vom Schrittmotor 11 über die Welle 12, die Buchse 18, den Flansch 19, den Ring 20, die Scheibe 21 und den Nocken 22, sowie das Kugellager 23 und das Bauteil 25 und die Kupplungshälfte 28 zur Antriebswelle 37 geleitet. Auch am Ende eines Schleichgangschrittes ist eine Korrektur eines eventuellen Winkelfehlers durch Schließen der Kupplung 28,29 möglich. Eine derartige Korrektur erübrigt sich jedoch regelmäßig, da die auftretenden Winkelfehler im Schleichgang vernachlässigbar klein sind. Verwendet man zwei Kupplungen, die in ihrer Ruhestellung geschlossen sind, so kann ein Schrittmotor ohne Selbsthaltemoment verwendet werden, da die beiden Kupplungen die Arretierung übernehmen können. Die Fig. 1 zeigt augenfällig, daß durch die gewählte Anordnung der einzelnen Elemente eine sehr kompakte und übersichtliche Bauweise sichergestellt ist. Hystereseerscheinungen sind auf ein Minimum reduziert. Die gesamte Vorrichtung ist gewichtsarm und gestattet bei hohem Wirkungsgrad die Übertragung großer Drehmomente. Die axiale Anordnung der Antriebswelle 12 und der Antriebswelle 37 bietet für zahlreiche Anwendungsfälle erhebliche Vorteile.

In Fig. 2 ist 41 ein Schrittmotor, der eine Welle 42 mit einem Keil 43 antreibt, die an ihrem Ende ein Ritzel 44 trägt, das mit mehreren Bauteilen 45 in Eingriff steht, die von

409883/0759 _ ₆_

DIPL-INq. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINC PATENTANWÄLTE

außenverzahnten Rädern gebildet v/erden. Die Bauteile bzw. Zahnräder 45 sind auf Achsen 46 gelagert, welche von einer mit der Abtriebswelle 47 verbundenen Platte 48 gehalten v/erden. Zur Lagerung der /.btriebswelle ^Ll dienen zwei Kugellager ^9,5O. Zwei weitere Kugellager 51 und 52 stützen ein Bauteil 53 ob, das mit einer Innenverzahnung versehen ist, die mit der Außenverzahnung der Bauteile 45 kämmt. Über eine Membranfeder 54 ist das Bauteil 53 drehfest mit einer aus zwei Kupplungshälften 55 und 56 bestehenden Kupplung drehfest verbunden. Außerdem steht es über eine Membranfeder 57 mit einer aus zwei Kupplungshälften 58 und 59 bestehenden Kupplung in Verbindung. Die Kupplungshälfte 59 der Kupplung 58,59 ist drehfest über den Keil 53 mit der Welle 42 verbunden. Sämtliche Kupplungshälften besitzen an ihren einander zugewandten Stirnseiten Zähne 60, die vorzugsweise eine Hirthverzahnung bilden und in der Lage sind, die Kupplungshälften zueinander zu justieren.

Die Kupplung 55,56 dient auch bei diesem Ausführungsbeispiel zur Korrektur von lastabhängigen Lageabweichungen der Antriebswelle 42 von ihrer Sollage. Der Kraftfluß bei Eilgangbetrieb ist in der unteren Hälfte der Fig. 2 dargestellt. Man erkennt, daß bei Eilgangbetrieb die Kupplungshälften 58 und 59 miteinander verbunden sind. Das Bauteil 53 wird also mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Platte 48 und folglich wie die 1 btriebswelle 47 um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht. Unter dem an der Antriebswelle angreifenden Lastmoment weicht die Welle 42 am Ende eines Eilgangschrittes von ihrer Solllage etwas ab. Diese Lageabweichung wird durch Schliessen der Justier- bzw. Korrokturkupplung 55,56 korrigiert, indem die Zähne der Kupplungshälfte 56 in die Zahnlücken der Kupplungshälfte 55 hereingezogen werden.

A09883/0759

BAD ORIGINAL

DIPL-INO. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINCJ PATENTANWALTi

Der Schieichgengbetrieb eier Vorrichtung gemäß Fig. 2. ist in der oberen Hälfte der Figur dargestellt. Im Schleichgangbetrieb sind die Kupplungshälften 58 und 59 voneinander getrennt und das Bauteil 53 wird über die I-iembranfeder 44 durch die geschlossene Kupplung 55,56 in der Ruhelage gehalten. Durch das angetriebene Ritzel 44 werden die von Zahnrädern gebildeten Bauteile 45 an der Innenverzahnung des Bauteils 53 abgerollt. Hierdurch wire¹ auf die Platte eine Drehbewegung übertragen, die der Drehbewegung der Antriebswelle 4? entspricht.

Es ist möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur ein- sondern auch mehrstufig auszubilden. Als Getriebeebstufung wählt man einen-Wert von i-i/i? = sl , wobei a eine Zahl ist, die dem programmeigenen Maßsystem entspricht. Bei metrischen Systemen ist a beispielsweise 10, bei l'JinkelsjT-stemen 60. Der Exponent η kann eine beliebige natürliche Zahl sein.

409883/0759

Claims

DIPL-INO. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

PATENTANWÄLTE O O O ΪΖ "1 OO

P ρ t ? ^vl ,0 Ό r

( 1. Vorrichtung zun Verstellen eines beweglichen Organs, !insbesondere einer Werkzeugmaschine im Ei!gong oder Schleichgflng mit Hilfe eines Verzwcigungsgetriebes, das einen Zweig zur Übertragung der Eilgangbewegung und einen Zweig zur Übertragung der Schleichgangbewegung besitzt und bei dem bei eingeschalteten Gchleichgang mindestens ein Glied eines der beiden Zweige blockiert ist, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß sie sowohl für den liilgangantrieb als auch für den. ochleic.hgangantr.i-eb einen Schrittmotor (11,41) aufweist und daß sie zur Kompensation der Abweichung der durch den Eilgangantrieb bewirkten Iststellung des beweglichen Organs (37,4-7) von der jeweils gewünschten Sollstellung mit einer Justierkupplung (15,16; 55,56) versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Verzweigungsgetriebe von einem Planetengetriebe gebildet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Planetengetriebe ein innenverzahntes Bauteil (33,53) und mindestens ein mit dessen Innenverzahnung in Eingriff stehendes außenverzahntes Bauteil (25>^zi5) aufweist und daß zusätzlich zur Justierkupplung (15,16;55,56) für den Eilgangantrieb eine weitere Kupplung (28,29;58,59) vorhanden ist, wobei durch das Zusammenspiel beider Kupplungen eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen im Eilgang verhindert und im Schleichgang ermöglicht wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß nur ein Schrittmotor (11, 41) für den Eilgang und den Schleichgang vorgesehen ist.

- 9 -4098 8 3/0759

BAD ORIGINAL

DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

PATENTANWÄLTE
5. Vorrichtung noch einem der Ansprüche ι bis h, dadurch gekennzeichnet , daß die Justierkuoplurg (15,16;55,56) für den Eilgangantrieb zv/ei Kupplung sh'il ft en (5^,56) aufweist, von denen die erste (15;55) mit einem stationären Teil der Vorrichtimg und die zveite mit einem Glied in einem der Zv.'ei^e des Verzv/eig^c triebes verbunden 1st.
6. Vorrichtimg nach einem der Anspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die zv/eite Kupplungshälfte (16;56) der Justierkupplung (15,16;55,56) mlt dem innenverzahnten Bauteil (33;53) des Planetengetriebes verbunden ist.
7. Vorrichtimg nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierkupx^lung (Ι5,ΐ6;5^,5β) als Zahnkupplung ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Versahnung der Justierkupplung (15,16;55_}56) von einer Hirthverzahnung gebildet v.d,rd.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die v/eitere Kupplung (28,?3\58,59) mit einer Justierverzahnung versehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Zähnezahlen der Kupplungen (15,16;28,29;55,56;58,59) der Teilung des Schrittmotors (11;41) entsprechen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 3 und einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die weitere Kupplung (28,29) zwei Kupplungshälften (28,29) aufweist, von denen die erste (29) mit der Abtriobswelle (12) des Schrittmotors (11) und die zweite (28) mit dem außenverzahnten Bauteil (25) verbunden ist.

409883/0759

- 10 BAD ORIGINAL

DIPL-INO. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BoNINQ

- 10 -
12. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die v/eitere Kupplung (58,59) zwei Kupplungshälften (58,59) aufweist, von denen die erste (59) mit der Welle (42) des Schrittmotors (41) und die zweite (58) mit dem innenverzahnten Bauteil (53) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 3 und einem

der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß das außenverzahnte Bauteil (25) von einer zylindrischen Stahlbuchse mit flexibler Wandung (24) gebildet wird, die durch einen auf der Welle (12) des Schrittmotors (11) angeordneten in die Stahlbuchse ragenden Nocken (22) verformbar ist, um eine Relativbewegung zwischen der Stahlbuchse und dem innenverzahnten Bauteil (33) hervorzurufen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbuchse einen Boden (26) besitzt und in ihrem vom Boden und dem Nocken (22) begrenzten Innenraum (27) eine Kupplung (28,29) untergebracht ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Kupplung (28,29) im Innenraum (27) der Stahlbuchse angeordnet ist.

HB: BD

409883/0759

Leerseite