DE2814013A1

DE2814013A1 - Baueinheit mit einem drehbaren arbeitstisch und einer schrittschalt- steuereinrichtung

Info

Publication number: DE2814013A1
Application number: DE19782814013
Authority: DE
Inventors: Edward John Parkinson
Original assignee: Bridgeport Machines Inc
Current assignee: Bridgeport Machines Inc
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1978-10-12
Also published as: FR2386387A1; IT7848716A0; IT1102496B; JPS54285A; GB1581115A; US4159658A

Description

PFENNING-MAA3

MEiNlG - LEMKE - SPOTT
::Η'..?ί$=>* .GiMERSTR. 299
GvDO J.'"0NCHuN 40

28U013

784 275

BRIDGEPORT MACHINES DIVISION OF TEXTRON INC. Bridgeport, Connecticut, V.St.A.

Baueinheit mit einem drehbaren Arbeitstisch und einer Schrittschalt-Steuereinrichtung

809841/0903

784 275

BRIDGEPORT MAOHINES DIVISION OF TEXTRON INC. Bridgeport, Connecticut, V.St.A.

Baueinheit mit einem drehbaren Arbeitstisch und einer Scnrittschalt-Steuereinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf drehbare Arbeits- bzw. Werkstücktische und zum Herbeiführen von Schrittbewegungen geeignete Baugruppen zur Verwendung bei Werkzeugmaschinen.

Es sind bereits drehbare Arbeitstische bekannt, die in den verschiedensten Anwendungsfällen benutzt werden, um ein Werkstück so festzulegen, daß es bearbeitet werden kann. Damit sich das betreffende Werkstück so positionieren läßt, daß die verschiedenen Bearbeitungsschritte an genau bestimmten Punkten unter Einhaltung der vorgeschriebenen Toleranzen durchgeführt werden können, wird der Arbeitstisch gewöhnlich in verschiedene vorbestimmte Stellungen gedreht, um das Werkstück in die gewünschte Lage zu bringen. Gewöhnlich werden solche drehbaren Arbeitstische mit Hilfe von Schneckengetrie ben angetrieben, mittels welcher sie in die gewünschte Winkel-

809841/0903

stellung gedreht werden können· Leider verschlechtert sich jedoch bei solchen Schneckengetrieben im Laufe der Zeit die Genauigkeit infolge einer Abnutzung der Antriebszähne. Infolgedessen ist bei solchen Drehtischen mit einer ständig zunehmenden Verringerung der Genauigkeit zu rechnen. ,

Verschiedene Konstruktionen von Schrittschalteinrichtungen für Drehtische sind z.B. in den US-PSen 3 795 155, 3 889 555, 3 717 912, 2 989 874, 3 724 291, 3 824 877, 3 772 961 und 2 771 169 beschrieben.

Bei vielen dieser bekannten Drehtische besteht ein Nachteil darin, daß die Schrittschalteinrichtung einen Bestandteil der Einrichtung zum Drehen des Tisches bildet. Da die Zähne der Antriebseinrichtung zum Drehen eines solchen Drehtisches in die gewünschte Stellung einer Abnutzung ausgesetzt sind, verschlechtert sich im Laufe der Zeit die Genauigkeit der Schritt· schaltbewegungen.

In den ÜS-PSen 3 795 155, 3 717 912 und 3 724 291 sind Drehtische beschrieben, bei denen jeweils ein- und ausrückbare Rasten oder in der Umfangsrichtung gekrümmte Kupplungszähne dazu dienen, die aufeinander folgenden Winkelstellungen eines Drehtisches zu bestimmen, doch werden hierbei in jedem Fall komplizierte und kostspielige Ausrückeinrichtungen benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit geringem Kostenaufwand herstellbaren Drehtisch für Werkstücke zu schaffen, der mit einer mit hoher Genauigkeit arbeitenden Schrittschal teinrichtung versehen ist, welche von der Antriebseinrichtung des Drehtisches getrennt ist. Ferner soll ein solcher drehbarer Arbeitstisch geschaffen werden, bei dem sich die Schrittschalt-Steuereinrichtung automatisch betätigen und steuern läßt, um das Werkstück in eine gewünschte Stellung zu bringen. Auch soll ein Drehtisch der genannten Art geschaffen werden, der eine lange Lebensdauer erreicht, ohne daß seine Genauigkeit infolge einer Abnutzung verloren geht. Weiterhin soll ein Drehtisch geschaffen werden, bei dem die Schrittschalteinrichtung mit einer Winkelgenauigkeit von

809841/0903

veniger als 2 Bögenminuten arbeitet. Schließlich soll ein Drehtisch geschaffen werden, bei dem eine ringförmige pneumatische Kammer vorhanden ist, die sich in axialer Richtung vergrößern bzw. verkleinern läßt, um eine Umschaltung des Arbeitstisches zwischen einem Betriebszustand, bei dem Winkelbewegungen zum Zweck des Positionierens möglich sind, und einer Verriegelungsstellung zu bewirken, wobei sich die drehbare Arbeitsfläche des Tisches nicht verlagert, sondern ihre axiale Stellung beibehält.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung eines drehbaren Werkstücktisches gelöst, bei dem die Antriebseinrichtung von der Schrittschalteinrichtung getrennt ist; zu diesem Zweck ist ein drehbarer Tisch vorhanden, der über ein Schneckengetriebe bekannter Art antreibbar ist und dem ferner zwei einander zugewandte Sätze von zur Herbeiführung von Schrittschaltbewegungen dienenden Steuerzähnen zugeordnet sind, die eine Kupplung bilden. Hierbei ist der eine Satz von Zähnen so angeordnet, daß er sich zusammen mit dem Arbeitstisch dreht, während der andere Satz von Zähnen nicht drehbar, jedoch axial bewegbar ist, um in bzw. außer Eingriff mit den Zähnen des ersten Satzes gebracht werden zu können. Auf diese Weise ist es möglich, die Kupplung einzurücken, um den Arbeitstisch in jeder gewünschten Winkelstellung festzulegen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gehören zu jedem der beiden die Kupplung bildenden Sätze von Zähnen jeweils 144 Zähne, die über einen Vollkreis verteilt sind, so daß sich Winkelbewegungsschritte von je 2,5° ergeben, wobei eine Genauigkeit von 2 Bögenminuten aufrechterhalten wird. Ferner hat jeder Zahn einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt mit einem Scheitelwinkel von etwa 80°. Natürlich könnte man bei der Kupplung auch eine andere Anzahl von Zähnen vorsehen, wenn dies zur Erzielung der gewünschten Winkelbewegungsschritte erforderlich ist.

809841/0903

Ferner ist bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schrittschalteinrichtung eine ortsfeste Fühleinrichtung vorhanden, die dazu dient, die zusammen mit dem Arbeitstisch an ihr vorbeilaufenden Zähne zu zählen und dafür zu sorgen, daß die Zähne in der gewünschten Stellung in Eingriff miteinander gebracht werden; hierbei dient eine pneumatische Verriegelungseinrichtung dazu, den gewünschten Eingriff genau in der gewünschten Stellung herbeizuführen. Sobald die gewünschte Stellung erreicht ist, wird eine entsprechende Bewegung durch die genannte automatische Einrichtung hervorgerufen, und die axiale Bewegung veranlaßt den Drehtisch, seine Drehbewegung beim Erreichen der gewünschten Stellung zu. beenden, woraufhin der Drehtisch mit hoher Genauigkeit verriegelt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die axiale Bewegung durch einen ringförmigen Faltenbalg aus Federstahl oder eine Druckluftmembrananordnung hervorgerufen. Wird Druckluft in den Faltenbalg eingeleitet, werden die Stirnwände des Faltenbalgs voneinander entfernt, so daß der axial bewegbare Zähnesatz der Kupplung in Eingriff mit dem drehbaren Zähnesatz gebracht wird. Bei der Beseitigung des Luftdrucks bewirken als Schraubenfedern ausgebildete Druckfedern, daß die Sätze von Zähnen der Kupplung ausgerückt werden, woraufhin der Arbeitstisch erneut mit Hilfe des Schneckentriebs gedreht werden kann, um in die nächste Winkelstellung gebracht zu werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen drehbaren Arbeitstisches mit einer Schrittschalteinrichtung;

Fig. 2 den Schnitt 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 den Teilschnitt 3-3 in Fig. 1;

80984 1 /0903

28H013

Fig. 4 den vergrößerten Teilschnitt 4-4 in Fig. 3, aus dem die eingerückte Stellung der Kupplung ersichtlich ist;

Fig. 5 den vergrößerten Teilschnitt 5-5 in Fig. 3, in dem die Kupplung ihre Ausrückstellung einnimmt;

Fig. 6 den vergrößerten Teilschnitt 6-6 in Fig. 5, in dem die Zähne der Kupplung ihre Ausrückstellung einnehmen; und

Fig. 7 eine Darstellung des Arbeitstisches und der Schrittschaltsteuereinrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einer Schalttafel für die automatische Steuerung des pneumatischen oder hydraulischen Betriebs.

Gemäß Fig. 1 gehört zu der erfindungsgemäßen Baueinheit 20 mit einem drehbaren Arbeitstisch und einer Schrittschaltsteuereinrichtung ein Gußstück 21, das durch ein Gehäuse 22 unterstützt wird und an dem ein in einer senkrechten Ebene angeordneter Arbeitstisch 25 ausgebildet ist, welcher auf bekannte Weise mit im rechten Winkel zueinander verlaufenden T-Nuten 24 versehen ist, so daß sich ein Werkstück leicht und schnell auf den Arbeitstisch aufspannen läßt. Zwar wird die Baueinheit 20 im folgenden für den Fall beschrieben, daß der Arbeitstisch 25 in einer senkrechten Ebene auf dem Bett oder Tisch einer Werkzeugmaschine angeordnet ist, doch könnte man im Rahmen der Erfindung den Arbeitstisch auch waagerecht anordnen.

Das Gußstück 21 mit dem Arbeitstisch 25 ist in dem Gehäuse um seine Mittelachse drehbar gelagert. Gemäß Fig. 1 wird eine schlagfreie Lagerung des Gußstücks 21 durch zwei Axialrollenlager 23 gewährleistet, die zugehörige Abschnitte des Gußstücks umschließen und bei denen es sich z.B. um vorgespannte Axialkegelrollenlager der Bauart Timken handeln kann. Zum Drehen des Arbeitstisches 25 um seine Hittelachse dient eine Schnecke 27, die auf einer Antriebswelle 31 angeordnet ist und in Eingriff mit Schneckenradzähnen 28 steht, mit denen

809841/0903

28H013

ein Rand des Gußstücks 21 versehen ist.

Gemäß Fig. 2 ist die Antriebswelle 31 in dem Gehäuse 22 in Lagern 35 gelagert, und sie kann mit einer Drehzahl von etwa 12,5/min durch einen Motor 26 angetrieben werden, der bei einer Leistung von etwa 0,25 kW mit einer Drehzahl von 1200/min arbeitet. Hierbei kann es sich um einen von der Firma Indiana General als Modell 4530 hergestellten 90-V-Gleichstrommotor oder einen beliebigen gleichwertigen Motor handeln. Zu der Antriebswellenbaugruppe gehören ferner Gleitbuchsen 36 und 37 sowie mehrere Sätze von Federringen 38, die zu beiden Seiten der Schnecke 27 angeordnet sind. Bei den Federringen 38 handelt es sich vorzugsweise um Tellerfedern. Bei der Anordnung nach Fig. 2 kann sich somit die gesamte Antriebsbaugruppe einschließlich der Schnecke 27 längs der Achse der Antriebswelle 31 bewegen. Hierdurch wird gewährleistet, daß die erwähnten Kupplungszähne genau in Eingriff kommen, wenn die Schnecke 27 zu schnell oder zu langsam gedreht wird, so daß die Zähne des ortsfesten Teils der Kupplung nicht genau den Zähnen des drehbaren Teils gegenübergestellt werden. Außerdem ermöglicht es diese Anordnung, die Schrittschaltbewegung schnell zu unterbrechen und die Zähne der Kupplung in Eingriff zu bringen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein ringförmiges Verzahnungsteil bzw. ein Zahnkranz 30 vorhanden, der einen Teil des Gußstücks 21 umschließt und mit Antriebszähnen 28 versehen ist. Der Zahnkranz 30 ist mit dem Gußstück 21 vorzugsweise durch Kopfschrauben 29 verbunden und so angeordnet, daß die sich radial erstreckenden Zähne 28 in Eingriff mit der Schnecke 27 auf der Antriebswelle 31 stehen. Diese Anordnung ermöglicht es, den Arbeitstisch 25 nach Bedarf um seine Mittelachse zu drehen, ohne daß auch nur die geringste axiale Bewegungsfreiheit für den Arbeitstisch in Richtung seiner Mittelachse vorhanden zu sein braucht. Daher steht der Arbeitstisch ständig in Eingriff mit der Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer Drehbewegung.

809841 /0903

Die Enden der Antriebswelle 31 sind gemäß Fig. 2 in Lagern gelagert, die in Einsätze 31a und 31b eingebaut sind, welche in genau dazu passenden Bohrungen angeordnet und mit Hilfe von Kopfschrauben befestigt sind, um die Tellerfedern 38 vorzuspannen.

Wie erwähnt, ergeben sich bei den bekannten Arbeitstischen die genannten Schwierigkeiten im wesentlichen aus der Doppelfunktion der Antriebseinrichtung, die gleichzeitig die Aufgabe der Schrittschalteinrichtung zu erfüllen hat. Bei der erfindungsgemäßen Baueinheit 20 ist dagegen die Antriebsfunktion von der Schrittschaltfunktion getrennt, so daß sich eine höhere Teilgenauigkeit erreichen läßt und daß sich die Lebensdauer des Arbeitstisches verlängert, ohne daß eine Abnutzung zu einem Verlust an Genauigkeit führt.

Bei der erfindungsgemäßen Baueinheit mit einem drehbaren Arbeitstisch und einer Schrittschalt- und Steuereinrichtung wird die Schrittschalt- oder Teilfunktion von einer ein- und ausrückbaren Zahnkupplung übernommen, zu der zwei zusammenarbeitende ringförmige Verzahnungen bzw. V-förmige, radial verlaufende Erhöhungen und Nuten gehören, die sich unter dem Einfluß eines Befehls in bzw. außer Eingriff bringen lassen. Bei jedem Satz von Zähnen sind die Zähne über einen Vollkreis verteilt, so daß Teilbewegungen in Form gleich großer Winkelschritte ausgeführt werden können.

Gemäß Fig. 1 ist die eine Verzahnung an dem ringförmigen Bauteil 30 als zum Drehen des Arbeitstisches dienende Verzahnung 33 an einer im wesentlichen ebenen Stirnfläche des Bauteils 30 ausgebildet.

Die andere Hälfte der Kupplung wird durch eine nicht drehbare Verzahnung 40 gebildet, mit der eine Verriegelungsplatte 41 versehen ist, die nur axial bewegbar ist, um die Verzahnung 40 in bzw. außer Eingriff mit der drehbaren Verzahnung 33 zu bringen. Somit kann die drehbare Verzahnung 33 jeweils in die

809841/0903

28U013

gewünschte Winkel- oder Schaltstellung gebracht werden, wobei die nicht drehbare Verzahnung 40 als Bezugseinrichtung und Anschlag zur Wirkung kommt.

Bei der erfindungsgemäßen Baueinheit 20 wird die Teilfunktion dadurch erreicht, daß automatisch die Zähne 33 gezählt werden, die sich an einem festen Punkt vorbeidrehen. Sobald die gewünschte Anzahl von Zähnen 33 gezählt worden ist, wird der Motor 26 abgebremst, und die Verriegelungsplatte 41 wird automatisch betätigt und in einer solchen Richtung axial bewegt, daß die Kupplung eingerückt wird, um die Verzahnung in Eingriff mit der Verzahnung 33 zu bringen, wobei die beiden Verzahnungen über ihre ganze Umfangslänge in Eingriff kommen.

Wenn zu jeder der beiden Verzahnungen 33 und 40 der Kupplung jeweils 144 Zähne gehören und sich die Verzahnung über einen Vollkreis von 360° erstreckt, kann der Arbeitstisch 25 mit hoher Genauigkeit schrittweise um 2,5 gedreht werden. Jedoch könnte man auch eine beliebige andere Anzahl von Zähnen vorsehen, wenn andere Winkelbewegungsschritte erwünscht sind. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung einer gesonderten Schrittschalteinrichtung, bei der die Schaltzähne genau gezählt und automatisch zum Stillstand gebracht werden, sobald die gewünschte Winkelstellung erreicht ist, die Erzielung einer außerordentlich hohen Genauigkeit ermöglicht. Da die Zähne der Kupplung nur dazu dienen, Schaltbewegungen durchzuführen, wird außerdem die bei Antriebszähnen normalerweise zu beobachtende Abnutzung vermieden, so daß die Erfindung eine lange Lebensdauer der Baueinheit gewährleistet.

In Fig. 6 sind die Verzahnungen 33 und 40 der Kupplung in ihrer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, bei der die Zähne einen Scheitelwinkel von etwa 80° zwischen ihren Flanken haben, wobei die konvexen Scheitelabschnitte abgestumpft sind. Hierbei besteht Gewähr für ein leichtes Einrücken in der gewünschten Stellung, ohne daß die Gefahr eines plötz-

809841 /0903

'/ξ 28Η013

lichen Einrückens unter Beschädigung der Zähne besteht; die Gefahr einer Beschädigung durch Stoßbeanspruchungen wird dadurch weiter verringert, daß die beim Einrücken auftretenden Stoßkräfte auf sämtliche Paare von Kupplungszähnen verteilt werden.

Wie erwähnt, wird gemäß der Erfindung zur Erzeugung der Schaltbewegungen eine auf Befehl ein- und ausrückbare Kupplung verwendet. Während die Verzahnung 33 der Kupplung zusammen mit dem Arbeitstisch 25 drehbar ist, führt die Verzahnung 40 der Verriegelungsplatte 41 keine Drehbewegung aus, sondern sie wird auf Befehl axial bewegt, sobald die gewünschte Winkelstellung erreicht ist. Die Bewegungen zum Ein- und Ausrükken der Verzahnung 40 gegenüber der Verzahnung 33 sowie die Bewegungen der Verriegelungsplatte 41 sind am besten aus Fig. 1, 4 und 5 zu erkennen. In Fig. 4 nimmt die Verriegelungsplatte 41 ihre axial vorgeschobene Stellung ein, bei der sich die Verzahnungen 33 und 40 der Kupplung in Eingrif befinden. In Fig. 5 ist die Verriegelungsplatte 41 zurückgezogen, so daß der Eingriff der Verzahnungen 33 und 40 aufgehoben ist.

Die gesteuerte Axialbewegung der Verriegelungsplatte 41 längs der Mittelachse des Gußstücks 21 vird durch eine Druckluftmembran- oder Federstahl-Balganordnung 44 hervorgerufen, zu der zwei im wesentlichen ebene ringförmige, aus Federstahl hergestellte Membranen 45 und 46 gehören, die großen Tellerfedern ähneln und mit einem Dichtungsring 47 und einer ortsfesten Tragplatte 48 kombiniert sind. Um die Balganordnung herzustellen, wird ein Rand jeder der beiden Membranen 45 und 46 aus Federstahl an dem Dichtungsring 47 befestigt, während der andere Rand der Federstahlmembran 46 mit der Tragplatte 48 vernietet und der andere Rand der Federstahlmembran 45 mit der Verriegelungsplatte 41 vernietet wird. Zur Vervollständigung der Balganordnung 44 wird ein Dichtungsring 49 zwischen den einander zugewandten Ringflächen der Verriegelungsplatte 41 und der Tragplatte 48 angeordnet, so daß durch die Balganordnung 44 eine nach außen abgedichtete Kammer ab-

809841/0903

'% 28 U013

gegrenzt wird, welche sich längs des ümfangs des Gußstücks 21 erstreckt.

Von einer Druckluftquelle aus kann Druckluft über eine Leitung 52 und einen Drucklufteinlaß 51 dem abgedichteten Lnnenraum der Balganordnung 44 zugeführt werden. Die in den Einlaß 51 eintretende Druckluft strömt durch eine Ringnut 53 und Hohlniete 54 zum Innenraum der Balganordnung. Gegebenenfalls kann man auch massive Niete verwenden und eine oder mehrere Öffnungen vorsehen, welche die Ringnut 53 mit dem Innenraum der Balganordnung 44 verbinden. Die Ringnut 53 leitet die zugeführte Druckluft über den ganzen Umfang des Gehäuses, und es sind vorzugsweise mindestens vier Hohlniete in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt, um ein schnelles und gleichmäßiges Füllen der Balganordnung 44 mit Druckluft zu gewährleisten. Diese Anordnung zum Verteilen der Druckluft ist aus Fig. 3 ersichtlich.

Wird dem abgedichteten Innenraum der Balganordnung 44 Druckluft zugeführt, bewirkt der erhöhte Innendruck, daß die Membranen 45 und 46 aus Federstahl aufgespreizt werden, so daß die Verriegelungsplatte 41 axial in Richtung auf das Bauteil 30 mit der Verzahnung 33 bewegt wird. Diese axiale Bewegung wird beendet, sobald die Verzahnungen 33 und 40 der Kupplung in Eingriff gekommen sind.

Während des Betriebs wird der Zahnkranz 30 mit der Verzahnung 33 um die Mittelachse des Arbeitstisches 25 gedreht, bis die gewünschte Winkelstellung erreicht ist. Sobald dies geschehen ist, wird automatisch Druckluft in die Balganordnung 44 eingeleitet, um die Verriegelungsplatte 41 mit der Verzahnung zu veranlassen, schnell in Eingriff mit der Verzahnung 33 zu kommen, wodurch eine weitere Drehbewegung verhindert und der Arbeitstisch 25 in der gewünschten Winkelstellung festgelegt wird.

Befindet sich die Verriegelungsplatte 41 in ihrer Eingriffsstellung, sind acht Schraubenfedern 56, die zwischen der Ver-

809841/0903

28U013

riegelungsplatte 41 und einer in eine Ringnut des Zahnkranzes 30 eingelassenen Druckplatte 57 angeordnet sind, gespannt, so daß sie die ringförmige Druckplatte 57 in Anlage an dem Zahnkranz 30 halten. Sollen die Verzahnungen 33 und 40 außer Eingriff gebracht werden, wird der Innenraum der Balganordnung 44 über den Schlauch 52 entlüftet, und hierbei drücken die Schraubenfedern 56 die Verriegelungsplatte 41 in ihre ausgerückte Stellung zurück. Ist die Verriegelungsplatte 41 ausgerückt, stehen gemäß Fig. 5 der Zahnkranz 30 und die Druckplatte 57 gleitend in Eingriff miteinander.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die acht Schraubenfedern 56 längs der ringförmigen Druckplatte 57 in im wesentlichen gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt. Außerdem stehen die Schraubenfedern 56 vorzugsweise in Eingriff mit zugehörigen Vertiefungen der ringförmigen Druckplatte 57, damit sie sich nicht verlagern können.

Die axiale Bewegungsstrecke der Verriegelungsplatte 41 braucht nur auszureichen, um die Verzahnungen 33 und 40 der Kupplung zuverlässig in bzw. außer Eingriff zu bringen. Es hat sich gezeigt, daß eine Hubstrecke von etwa 3,8 mm ausreicht und das gewünschte zuverlässige und schnelle Einrücken zur Erzielung einer hohen Teilgenauigkeit gewährleistet.

Aus Fig. 4 ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Baueinheit ersichtlich. Man erkennt, daß zu der drehbaren Verzahnung 33 der Kupplung Zähne gehören, die radial nach außen über die Zähne der nicht drehbaren Verzahnung 40 hinausragen. Die radial überstehenden Abschnitte der Zähne 33 arbeiten mit einem Fühler 60 (Fig. 7) zusammen, der die an ihm vorbeilaufenden Zähne 33 zählt, während der Zahnkranz 30 gedreht wird. Bei dem Fühler 60 kann es sich um einen Magnetfühler vom Typ 58405 der Bauart "Electro Digital¹» oder einen anderen gleichwertigen Fühler handeln_o Die Bewegung der Zähne 33 gegenüber dem Fühler wird in Verbindung mit einem elektronischen Wandler ausgenutzt, um den tatsächlichen Drehwinkel gegenüber

809841/0903

■ff

28U013

einer festen Ausgangsstellung automatisch anzuzeigen. Sobald die gewünschte Winkelstellung erreicht ist, wird die Einrichtung zum Zuführen von Druckluft betätigt, so daß die Drehbewegung des Arbeitstisches 25 dadurch beendet wird, daß die Zahnkupplung in der beschriebenen Weise in Eingriff gebracht wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird als Fühler 60 für die Zähne 33 ein elektrodigitaler Magnetfühler verwendet.

Gemäß Fig. 5 wird ein unter Federspannung stehender, in zwei verschiedene Stellungen bringbarer Fühlstift 61 verwendet, um die jeweilige Stellung der Verriegelungsplatte 41 direkt anzuzeigen. Zwar könnte man dem Fühlstift 61 eine Anzeigeeinrichtung beliebiger Art zuordnen, doch wird vorzugsweise dafür gesorgt, daß eine grüne Lampe aufleuchtet, wenn die Kupplung gemäß Fig. 4 eingerückt ist, und daß eine rote Lampe eingeschaltet wird, wenn die Kupplung gemäß Fig. 5 ausgerückt ist. Die Verwendung einer grünen Lampe für die Einrückstellung der Kupplung wird bevorzugt, denn auf diese Weise wird angezeigt, daß die gewünschte Winkelstellung des Arbeitstisches erreicht ist und mit der Bearbeitung des Werkstücks fortgefahren werden kann. Entsprechend zeigt die rote Lampe an, daß der Arbeitstisch 25 gerade in die nächste Schaltstellung gedreht wird und daß daher keine Bearbeitung des Werkstücks erfolgen soll.

In Fig. 7 ist die elektronische und pneumatische Einrichtung zum Steuern des drehbaren Arbeitstisches dargestellt. Hierzu gehört eine Schalttafel 70, in die sämtliche optischen Anzeigeeinrichtungen und Handbetätigungselemente zum Steuern des Arbeitstisches eingebaut sind. Zu diesen Einrichtungen gehören eine grüne Lampe 71 und eine rote Lampe 72 zum Anzeigen der Einrück- bzw. der Ausrückstellung der Kupplung. Die Einrichtung 73 zeigt jeweils die genaue Stellung des Arbeitstisches 25 an, während es eine einstellbare Anzeigeeinrichtung 74 der Bedienungsperson ermöglicht, jeweils die gewünschte Winkelstellung zu wählen. Bei der Einrichtung 73 kann es sich z.B.

809841/0903

um eine voreinstellbare Festkörper-Steuereinrichtung vom Typ 1000-411P des Fabrikats Durant handeln, während man als Anzeigegerät 74 einen voreinstellbaren Zähler vom Typ 1000-411D des Fabrikats Durant verwenden kann, das es der Bedienungsperson ermöglicht, die gewünschten Abstände zwischen den verschiedenen Winkelstellungen zu wählen. Zu den weiteren Steuereinrichtungen, die der Bequemlichkeit der Bedienungsperson dienen, jedoch nicht unbedingt erforderlich sind, gehören ein Knopf 75 zum Wählen einer festen Drehzahl, ein Bedienungselement 76 zum Wählen einer variablen Drehzahl, ein vorherrschend zur Wirkung kommender Bedienungsknopf 77, ein Nothaltknopf 78, ein drehbarer Richtungswählschalter 79, ein Startknopf 80 und ein Abschaltknopf 81. Der Schalter 79 ermöglicht es der Bedienungsperson, eine Drehung des Arbeitstisches im Uhrzeigersinne bzw. entgegen dem Uhrzeigersinne zu wählen.

Nachdem die Bedienungsperson den Arbeitstisch 25 in eine bestimmte Bezugsstellung gebracht hat, wählt sie die gewünschte Winkelstellung mit Hilfe des einstellbaren Zählers 74, woraufhin mit Hilfe des Schalters 79 die gewünschte Drehrichtung des Arbeitstisches gewählt wird. Beim Drehen des Drehrichtungs-Wählschalters 79 wird jedoch die Vorrichtung nicht in Betrieb gesetzt; vielmehr wird bei der bevorzugten Ausführungsform ein Magnetventil 82 in der Druckluftzuführungsleitung betätigt, um die Kupplung zu verriegeln, so daß die grüne Lampe 71 eingeschaltet wird. Nachdem die gewünschte Winkelstellung mit Hilfe der Einrichtung 74 gewählt worden ist, kann der Startknopf 80 betätigt werden.

Die Betätigung des Startknopfes 80 bewirkt auch, daß das Magnetventil 82 betätigt wird, um die Druckluft aus der Balganordnung 44 abzulassen. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird als Magnetventil 82 ein Dreiwegeventil verwendet, das beim Einschalten des Elektromagneten Druckluft zuführt und beim Abschalten die Druckluft abläßt, so daß die Kupplung stets verriegelt ist, wenn Druckluft zugeführt wird. Nach

809841 /0903

OO 28U013

dem Ablassen der Druckluft aus der Balganordnung 44 ist die Kupplung entriegelt, und die rote Lampe 72 wird eingeschaltet, wobald der Fühlstift 61 durch die Verriegelungsplatte 41 bewegt wird. Danach wird der Motor 26 automatisch in Betrieb gesetzt, um den Arbeitstisch 25 zu drehen.

Während sich der Arbeitstisch 25 dreht, zählt der Fühler 60 die an ihm vorbeilaufenden Zähne 33. Hierbei wird das Vorbeilaufen jedes Zahns durch die Zähleinrichtung 73 in Winkelgraden angezeigt. Hat der Fühler 60 eine Anzahl von Zähnen gezählt, bei der die Zähleinrichtung 73 die gewünschte Winkelstellung anzeigt, die mit der Anzeige des vorher eingestellten Zählers 74 übereinstimmt, wird der Motor 26 dynamisch gebremst, und das Magnetventil 82 wird eingeschaltet, damit der Balganordnung 44 Druckluft zugeführt wird. Sobald die Kupplung verriegelt wird, bewirkt der Fühlstift 61 das Einschalten der grünen Lampe 71.

Nachdem bei einer bestimmten Winkelstellung ein an dem Werkstück ausgeführter Bearbeitungsvorgang abgeschlossen ist, kann die Bedienungsperson mit Hilfe der Einrichtung 74 die nächste gewünschte Winkelstellung durch Eingeben einer kumulativen Anzahl von Winkelschritten wählen, woraufhin das nächste Arbeitsspiel eingeleitet werden kann.

Im Rahmen der Erfindung kann man bei der beschriebenen Baueinheit verschiedene Abänderungen vorsehen, gemäß welchen etwas abgeänderte Verfahren angewendet werden, um die gleichen Wirkungen zu erzielen. Beispielsweise könnte man einen Schalter für eine niedrige Drehzahl vorsehen, der kurz vor dem Zeitpunkt betätigt wird, in dem der Arbeitstisch die vorgewählte Winkelstellung erreicht. In diesem Fall würde der Motor bereits mit einer niedrigeren Drehzahl arbeiten, wenn er durch das Einrücken der Verriegelungsplatte 41 zum Stillstand gebracht wird.

Alternativ hierzu könnte man einen Annäherungsschalter verwenden, durch den der Motor kurz vor dem Erreichen des vollen

809841 /0903

28 H013

Zählergebnisses stillgesetzt wird, und es könnte eine einstellbare Verzögerungseinrichtung vorhanden sein, die den Motor endgültig zum Stillstand bringt und die Kupplung einrückt. Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Arbeitstisch in Verbindung mit einem programmierten Band oder Lochstreifen zu benutzen, mittels dessen der Tisch gesteuert wird, so daß sich der Tisch als Bestandteil einer programmierten Werkzeugmaschine verwenden läßt.

Zu den weiteren Merkmalen der erfindungsgemäßen Baueinheit gehört eine Einrichtung zum Korrigieren von Bedienungsfehlern. Ist beim Wählen einer gewünschten Winkelstellung ein Fehler gemacht worden, kann der Ausschaltknopf 77 nach Fig. 7 gedrückt werden, um das Druckluft-Magnetventil 82 sofort abzuschalten. Dies führt dazu, daß die Druckluft aus der Balganordnung 44 abgelassen wird, daß die Kupplung ausgerückt wird und daß die rote Lampe aufleuchtet. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Motor 26 automatisch umgesteuert, so daß der Arbeitstisch in seine Nullstellung zurückkehrt. Hierauf kann die Bedienungsperson die Baueinheit durch Wählen der richtigen Winkelstellung erneut in Betrieb setzen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ferner eine Nothalteinrichtung vorhanden, mittels v/elcher in Notfällen die ütromzuiuhr zu allen Einrichtungen auf der Schalttafel 70 unterbrochen werden kann. Wie erwähnt, trägt die Schalttafel 70 außerdem einen Knopf zum T; ahle η einer festen Motordrehzahl sowie einen Knopf zum Wählen einer variablen Motordrehzahl, so daß sich die Baueinheit den verschiedensten Bedingungen anpassen läßt, um eine optimale Wirtschaftlichkeit zu erzielen.

809841 /0903

L e e r s e i t e

Claims

PFENNIMQ-MAAS -IA- λλ ₁ i η -χ

MEINIG - LEMKE - SPOTT 4 O I h U ι

SCHLEISSHEIMEflSTR. 299
8000 MÜNCHEN 40

ANSPRÜCHE

(1., Baueinheit mit einem drehbaren Arbeitstisch und einer Schrittschaltsteuereinrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (22), einen in dem Gehäuse drehbar gelagerten Arbeitstisch (25), eine Schrittschalt-Antriebseinrichtung zum regelbaren Drehen des Arbeitstisches sowie eine Einrichtung zum Bestimmen der Winkelstellung des Arbeitstisches mit einem zusammen mit dem Arbeitstisch drehbaren ersten Kupplungszahnteil (30), das mit radialen Zähnen und Nuten versehen ist, einem mit radialen Zähnen und Nuten versehenen, nicht drehbaren zweiten Kupplungszahnteil (41), das in Singriff mit dem ersten Kupplungszahnteil bringbar und in dem Gehäuse so gelagert ist, daß es sich aus einer ausgerückten ersten Stellung in eine eingerückte zweite Stellung zum Verhindern einer Drehbewegung des ersten Kupplungszahnteils bringen läßt, sowie mit einer mit dem zweiten Kupplungszahnteil verbundenen Bewegungssteuereinrichtung, zu der eine aufspreizbare Balganordnung (44) gehört, die mit den zugehörigen Teilen so verbunden ist, daß sie beim Aufspreizen das zweite Kupplungszahnteil in seine Eingriffsstellung bringt, sobald der drehbare Arbeitstisch die gewünschte Winkelstellung erreicht hat.
2. Baueinheit mit einem drehbaren Arbeitstisch und einer Schrittschaltsteuereinrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (22), einen in dem Gehäuse drehbar gelagerten Arbeitstisch (25), eine Antriebseinrichtung zum Drehen des Arbeitstisches sowie eine Einrichtung zum Bestimmen der Stellung des Arbeitstisches mit einer ein- und ausrückbaren Zahnkupplung (30, 41) zum Verriegeln des Arbeitstisches in der gewünschten Winkelstellung sowie einer Balganordnung (44), die in Verbindung mit einer Druckmittelquelle (52) steht, so daß sich die Balganordnung nach Bedarf aufspreizen und zusammenziehen läßt, wobei die Balganordnung eine Verbindung zwischen dem Gehäuse und einem der Teile der Zahnkupplung her-

809841/0903

ORIGINAL INSPECTED

stellt, so daß die Zahnkupplung beim Aufspreizen der Balganordnung in Eingriff gebracht wird, um eine Verriegelung zu bewirken, und daß die Zahnkupplung beim Zusammenziehen der Balganordnung außer Eingriff gebracht wird, um eine Entriegelung zu bewirken.
3. Baueinheit mit einem drehbaren Arbeitstisch und einer Schrittschalt-Steuereinrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (22), einen in dem Gehäuse drehbar gelagerten Arbeitstisch (25), eine Antriebseinrichtung zum Drehen des Arbeitstisches, eine Zahnkupplung mit einem zusammen mit dem Arbeitstisch drehbaren ersten Kupplungszahnteil (30) und einem in dem Gehäuse gelagerten zweiten Kupplungszahnteil (41), das aus einer ausgerückten ersten Stellung in eine eingerückte zweite Verriegelungsstellung bringbar ist, in der es sich in Eingriff mit dem ersten Kupplungszahnteil befindet, um eine Drehung des Arbeitstisches zu verhindern, sowie eine Balganordnung (44), die mit dem zweiten Kupplungszahnteil verbunden ist, um eine steuerbare Bewegung des zweiten Kupplungszahnteils in bzw. außer Eingriff mit dem ersten Kupplungszahnteil zu ermöglichen, wobei zu der Balganordnung Bauteile (45, 46, 47) gehören, die eine aufspreizbare Kammer abgrenzen, zu der ein nach außen im wesentlichen abgedichteter Innenraum gehört, der sich an eine Druckluftquelle (52) anschließen läßt, um ein steuerbares Aufspreizen bzw. Zusammenziehen der Kammer zu ermöglichen, sowie durch eine Steuereinrichtung (82) zum In- bzw. Außerbetriebsetzen der Druckluftquelle in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Arbeitstisches.
4. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Balganordnung (44) zwei ringförmige Bauteile (45, 46) aus Federstahl gehören, die an ihren inneren Rändern mit abdichtender Wirkung miteinander verbunden sind, wobei der äußere Rand eines der Bauteile aus Federstahl an dem Gehäuse (22) befestigt ist, sowie eine bewegbare Verriegelungsplatte (41), wobei der äußere Rand des anderen Bauteils aus Feder-

Ö09841/0903

~3~ 28 U013

stahl an einem Abschnitt der Verriegelungsplatte befestigt ist und wobei das zweite Kupplungszahnteil (41) fest mit einem anderen Abschnitt der Verriegelungsplatte verbunden ist.
5. Baueinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Balganordnung (44) mehrere Hohlniete (54) gehören, mittels welcher das genannte ringförmige Bauteil (46) aus Federstahl an dem Gehäuse (22) befestigt ist und die in Verbindung mit einer Aussparung (53) des Gehäuses stehen welche ihrerseits in Verbindung mit einem Drucklufteinlaß (51) steht, so daß es mit Hilfe der Druckluftquelle möglich ist, dem Innenraum der Balganordnung Druckluft direkt über den Einlaß, die Aussparung und die Hohlniete zuzuführen, um die Balganordnung aufzuspreizen und hierdurch das zweite Kupplungszahnteil (41) in Eingriff mit dem ersten Kupplungszahnteil (33) zu bringen.
6. Baueinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Federn (56) vorhanden sind, die zwischen der bewegbaren Verriegelungsplatte (41) der Balganordnung (44) und dem drehbaren Arbeitstisch (25) angeordnet sind und fest in ihrer Lage gehalten werden, so daß sie dazu beitragen, die beiden Zahnkupplungsteile (30, 41) außer Eingriff zu bringen, sobald die Balganordnung von dem Luftdruck entlastet wird.
7. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den genannten Federn um mehrere Schraubenfedern (56) handelt, die in Umfangsabständen verteilt zwischen der ringförmigen Balganordnung (44) und dem drehbaren Arbeitstisch (25) angeordnet und gegen eine Verlagerung gegenüber diesen Teilen gesichert sind.
8. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungszahnteil (30) eine ringförmige Gestalt hat und an dem Arbeitstisch (25) befestigt ist.

809841/0903
9. Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Kupplungszahnteil (30) Antriebszähne (28) zum Erzeugen einer Drehbewegung aufweist, die über den ganzen Umfang des Kupplungszahnteils verteilt sind, sich im wesentlichen im rechten Winkel zu den Zähnen (33) des ersten Kupplungszahnteils erstrecken und in Eingriff mit der Antriebseinrichtung (27) stehen.
10. Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungszahnteil (30) mit 144 Zähnen (33) versehen ist, die in gleichmäßigen Winkelabständeη über seinen ganzen Umfang verteilt sind, und daß zu der Baueinheit eine Einrichtung (60) zum Zählen von Zähnen gehört, die ortsfest in das Gehäuse (22) eingebaut und in einem kleinen Abstand von dem ringförmigen drehbaren ersten Kupplungszahnteil (30) angeordnet ist, so daß es mit Hilfe der Zähleinrichtung möglich ist, die jeweilige Winkelstellung des drehbaren Arbeitstisches (25) gegenüber einer bestimmten Bezugsstellung in Winkelteilbeträgen von 2,5° dadurch genau zu ermitteln, daß die an der Zähleinrichtung vorbeilaufenden einzelnen Zähne des ersten Kupplungszahnteils gezählt werden.
11. Baueinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (60) zum Zählen von Zähnen an die Steuereinrichtung angeschlossen ist, mittels welcher die pneumatische Einrichtung nach Bedarf betätigt wird.
12. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Bauteile (30, 41) der Zahnkupplung mehrere Zähne (33, 40) aufweist und daß bei jedem dieser Zähne zwischen den Zahnflanken ein Scheitelwinkel von etwa 80 vorhanden ist, um ein zwangsläufiges, schnelles, zuverlässiges und Beschädigungen verhinderndes Einrücken der Zahnkupplung zu ermöglichen.
13. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Steuereinrichtung ein an die Druckluftquelle angeschlossenes Magnetventil (82) gehört, durch das der pneuma-

809841/0903

-SA-

28H013

tische Druck in der Balganordnung (44) aufrechterhalten wird, bis der zugehörige Elektromagnet betätigt wird.
14. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Antriebseinrichtung eine Antriebswelle (31) gehört, ferner ein zur Erzeugung einer Drehbewegung dienendes erstes Getriebeteil (30), das an dem drehbaren Arbeitstisch (25) befestigt ist und sich über den ganzen Umfang des Arbeitstisches erstreckt, sowie ein zweites Getriebeteil (27), das in Eingriff mit dem ersten Getriebeteil steht, durch die Antriebswelle antreibbar ist und begrenzte axiale Bewegungen längs der Antriebswelle ausführen kann, wodurch unerwünschte Beanspruchungen und Beschädigungen der Zähne (33, 40) der Zahnkupplung bei einem plötzlichen Einrücken der Stellungsregeleinrichtung vermieden werden.
15. Baueinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem zweiten Getriebeteil um eine Schnecke (27) handelt, zu der ein buchsenförmiger Nabenteil gehört, welcher die Antriebswelle (31) umschließt und mit ihr verkeilt ist, so daß sie sich zusammen mit der Antriebswelle dreht, sich jedoch längs der Achse der Antriebswelle verschieben läßt, und daß die Schnecke gegenüber der Antriebswelle elastisch in Richtung auf eine neutrale Mittelstellung vorgespannt ist.
16. Baueinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Antriebseinrichtung mehrere Tellerfedern (38) gehören, die auf der Antriebswelle (31) in Anlage an den Enden des Nabenabschnitts der Schnecke (27) angeordnet sind, um axiale Bewegungen der Schnecke gegenüber der Antriebswelle elastisch abzupuffern.

809841/0903