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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Drehtisch für
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die Durchführung von Schweißarbeiten und dergleichen, insbesondere
zur Verwendung in Verbindung mit einem Schweißroboter, - mit kippbares Spindelstock
und an den Spindelstock über eine Königswelle angeschlossener Spannscheibe für ein
aufzunehmendes Werkstück, wobei der Spindelstock mit Hilfe von Kippachsen zwischen
zwei Ständerwangen sowie mit Hilfe eines Verzahnungs-Kippgetriebes über einen Servomotor
kippbar gelagert ist und auf die Königswelle ein Drehantrieb arbeitet.
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Bei den (aus der Praxis) bekannten Drehtischen des beschriebenen Aufbaus
und der beschriebenen Zweckbestimmung ist das Verzahn ungs-:<ippgetriebe ein
Schneckengetriebe mit angeschlossenem Zahnsegnlent. Daraus resultiert ein häufig
störendes Antriebsspiel, dem sich ein ebenfalls störendes Lagerspiel überlagert.
Auc,h der Drehantrieb ist häufig nicht frei von Antriebsspiel und Lagerspiel.
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Die daraus sich ergebenden Toleranzen stören insbesondere dort, wo
der Drehtisch als Werkstückmanipulator mit einem cornputergesteuerten Industrieroboter
als Werkzeugmanipulator zusammenarbeiten muß und die Steuerungstoleranzen des Werkstückmanipulators
nicht größer sein dürfen als die des Werkzeugmanipulators.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Drehtisch
so weiter auszubilden, daß die Spannscheibe ohne störende Einflüsse von Lagerspiel
und Antriebsspiel sehr genau eingestellt werden kann, so daß im Ergebnis der Drehtisch
mit einem
Industrieroboter complatible ist und/oder mit einer eigenen,
sehr genauen Computersteuerung ausgerüstet werden kann, die auf den Servomotor des
Verzahnungs-Kippgetriebes bzw. des Drehantriebes arbeitet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Verzahnungs-Kippgetriebe
für den Spindelstock als untersetzendes, koaxiales Umlaufgetriebe mit Antriebsnabe,
Kugellagerung, Abtriebsdose und Abstützring ausgeführt ist, -wobei der Servomotor
an die Antriebsnabe, die Abtriebsdose an eine Kegelradwelle mit Kegelrad angeschlossen
ist, die in einem spielfrei vorspannbaren Kegelrollenlager gelagert ist, und daß
das Kegelrad mit einem zweiten Kegelrad der Kippachse kämmt, welches antriebsspielarm
eingestellt und zusammen mit der Kippachse über Kippachsen-Kegelrollenlager gelagert
ist. - Untersetzende, koaxiale Umlaufgetriebe des beschriebenen Aufbaus sind an
sich bekannt. Sie heißen in der Fachwelt auch "Harmonic Drive".
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In Kombination mit verspannbaren Kegelrollenlagern und spielarm einstellbaren
Kegelradübersetzungen in der angegebenen Weise erreicht man eine extrem genaue Steuerung
der Bewegung der Spannscheibe, wobei die konstruktiv vorgegebene Übersetzung der
koaxialen Umlaufgetriebe gleichsam das Auflösungsvermögen der Steuerung erhöht.
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Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung
und Gestaltung. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
ist
nicht nur das Verzahnungs-Kippgetriebe, sondern vielmehr auch der Drehantrieb in
bezug auf auf Lagerungsspiel und Antriebsspiel verbessert. Dazu lehrt die Erfindung,
daß die Königswelle an ihren Servomotor ebenfalls mit einem untersetzenden, koaxialen
Umlaufgetriebe mit Antriebsnabe, Kugellagerung, Abtriebsdose und Abstützring angeschlossen
ist, wobei die Antriebsnabe an den Servomotor und die Königswelle an die Abtriebsdose
angeschlossen sowie die Königswelle in einem weiteren, spielfrei vorspannbaren Kegelrollenlager
gelagert ist. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weisen das Verzahnungs-Kippgetriebe
sowie der Drehantrieb einen gemeinsamen Getriebekasten auf, der gleichzeitig als
Drehmoment übertragendes Maschinenbauteil ausgeführt ist und in dem die untersetzenden,
koaxialen Umlaufgetriebe sowie die Kegelräder und der Spindelstock untergebracht
sind, wobei die Servomotoren an dem Boden des Getriebekastens befestigt, z. B. an
diesen angeflanscht sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
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Bs zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 die Seitenansicht eines
erfindungsgemäßen Drehtisches, Fig. 2 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1 von
links.
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Der in den Figuren dargestellte Drehtisch ist für die Durchführung
von Schweißarbeiten und dergleichen bestimmt und soll insbesondere in Verbindung
mit einem Industrieroboter, insbesondere einem Schweißrobotor arbeiten. Zum grundsätzlichen
Aufbau gehören zunächst
ein kippbarer Spindelstock 1 und eine an
den Spindelstock 1 über eine Königswelle 2 angeschlossene Spannscheibe 3 für ein
aufzunehmendes Werkstück.
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Der Spindelstock 1 ist mit Hilfe von Kippachsen 4 zwischen zwei Ständerwangen
5 des Maschinenständers 6 gelagert, und zwar mit Hilfe eines Verzahnungs-Kippgetriebes
7 über einen Servomotor 8 kippbar. Auf die Königswelle 2 arbeitet ein Drehantrieb
9. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Verzahnungs-Kippgetriebe 7 mit zugeordnetem
Servomotor 8 vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, nur ein solches Verzahnungs-Kippgetriebe
7 plus Servomotor 8 anzuordnen. Das richtet sich nach den Beanspruchungen, die aufzunehmen
sind.
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Das Verzahnungs-Kippgetriebe 7 für den Spindelstock 1 ist als untersetzendes,
koaxiales Umlaufgetriebe mit Antriebsnabe 10, Kugellagerung 11, Abtriebsdose 12
und Abstützring 13 ausgeführt. Der Servomotor 8 ist an die Antriebsnabe 10, die
Abtriebsdose 12 ist an die Kegelradwelle 14 mit Kegelrad 15 angeschlossen, welche
Kegelradwelle 14 ihrerseits in einem spielfrei vorspannbaren Kegelrollenlager 16
gelagert ist. Das Kegelrad 15 kämmt mit einem zweiten Kegelrad 17 der Kippachse
4, welches antriebsspielarm eingestellt und zusammen mit der Kippachse 4 über Kippachse-Kegelrollenlager
18 entsprechend gelagert ist.
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Die Königswelle 2 ist mit ihrem Servomotor 9, der den Drehantrieb
bildet, ebenfalls mit Hilfe eines untersetzenden, koaxialen Umlaufgetriebes 19 mit
Antriebsnabe 19, Kugellagerung 11, Abtriebsdose
12 und Abstützring
13 angeschlossen, wobei die Antriebsnabe 10 an dem Servomotor 9 und die Königswelle
2 an die Antriebs dose 12 angeschlossen sind. Die Königswelle 2 ist in einem weiteren
spielfrei' verspannbaren Kegelrollenlager 20 im Spindelstock 1 gelagert.
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Im Ausführungsbeispiel sind das Verzahnungs-Kippgetriebe sowie der
Drehantrieb in einem gemeinsamen Getriebekasten 21 untergebracht, der gleichzeitig
Maschinenteil ist und zu übertragende Momente trägt, In dem Getriebekasten 21 sind
die untersetzenden, koaxialen Umlaufgetriebe 7, 19 sowie die Kegelräder 15, 17 und
der Spindelstock 1 untergebracht. Die Servomotoren 8, 9 sind an dem Boden 22 des
Getriebekastens 21 befestigt, z. B. dort angeflanscht.
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Die Antriebsnabe 10 eines untersetzenden koaxialen Umlaufgetrie-,
bes 7, 19 wird in der Praxis auch als Wave Generator bezeichnet, die Abtriebsdose
12 als Flexspline, der Abstützring 13 als Circular Spline (vergl. Firmendrucksache
"Harmonic Drive Getriebe" der Harmonic Drive System GmbH, D-6070 Langen, September
1980). Der Wave Generator ist elliptisch ausgebildet und besitzt ein aufgezogenes
Kugellager. Der Flexspline ist im Bereich des Circular Spine außen verzahnt und
elastisch verformbar. Es handelt sich gleichsam um eine zylindrische Stahlbüchse,
die durch den Wave Generator verformt wird. Der innenverzahnte Circular Spline ist
ein fester Stahlring, dessen Zähne ständig in die des elliptisch verformten Flexsplines
über den größeren Durchmesser eingreifen. Der Zahneingriffsbereich beträgt ca. 15%
der Gesamtzähnezahl. Die Zahneinteilungen von Flexspline und Circular Spline sind
gleich.
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Die Anzahl der Zähne unterscheidet sich jedoch um zwei Zähne.
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So ist auch der Teilkreisdurchmesser des Flexsplines zu dem des Circular
Splines um die Differenz der zwei Zähne geringer. Dadurch ergibt sich bei Drehung
des Wave Generators eine Relativbewegung. Der Wave Generator überträgt seine Kurvenform
auf den elastischen Flexspline, der als abtreibendes Element wirkt. Die auf den
Flexspline übertragene Form - aber nicht der Flexspline selbst - bewegt sich mit
der Drehzahl des Wave Generators. Wave Generator und Flexspline bewegen sich in
entgegengesetzter Richtung. - Die Differenz der Zähne ist vorstehend nur beispielsweise
mit zwei angegeben worden.