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Werkstück-Rundtisch
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Die Erfindung betrifft einen Werkstück-Rundtisch, insbesondere für
Bearbeitungszentren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Auf Werkstück-Rundtischen für Bohr- und Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren
wird das Werkstück oder eine das Werkstück tragenden Palette für den Bearbeitungsvorgang
aufgespannt. Die bekannten Werkstück-Rundtische sind um ihre Mittelachse drehbar,
so daß das Werkstück unter verschiedenen Umfangswinkeln bearbeitet werden kann.
Eine Änderung des Bearbeitungswinkels zwischen Werkzeug und Drehachse des Werkstück-Rundtisches
bzw.
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des Werkstückes ist im allgemeinen nicht möglich, da dazu ein Verschwenken
entweder des gesamten Werks tück-Rundtische 5 oder des Werkzeuges notwendig wäre.
im allgemeinen muß daher zur Änderung dieses Bearbeitungswinkels das Werkstück erneut
unter einem anderen Winkel zur Achse des Werkstück-Rundtisches aufgespannt werden
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Werkstück Rundtisch zu schaffen,
der eine größere Freiheit in der räumlichen Zuordnung von Werkstück und Werkzeug
bei einfacher Steuerung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einem Werkstück-Rundtisch der eingangs genannten
Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist auf einem als Grundtisch dienenden Rundtisch ein
weiterer als drehbarer Rundtisch ausgebildeter Aufbautisch aufgebaut. Die Drehachse
des Auf bautisches schneidet dabei die Drehachse des Grundtisches unter einem Winkel,
vorzugsweise unter einem Winkel von 900. Das Werkstück bzw. die Werkstückpalette,
die auf dem Rundtisch gespannt ist, kann somit einerseits um die Mittelachse des
Aufbautisches gedreht werden. Andererseits kann der Aufbautisch mit dem aufgespannten
Werkstück um die Drehachse des Grundtisches gedreht werden, so daß sich insgesamt
eine kardanische Anordnung des Werkstückes
bzw. der Werkstückpalette
ergibt. Durch Drehung des Werkstückes auf dem Aufbautisch und durch Drehung des
Aufbautisches auf dem Grundtisch kann das Werkstück in jede beliebige räumliche
Lage gebracht werden. Es können daher beispielsweise Bohrungen an jeder gewünschten
Stelle des Werkstückes unter jedem gewünschtem Winkel oder Fräsebenen an jeder Stelle
des Werkstückes unter jedem beliebigen Winkel erzeugt werden.
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Die Anordnung der Mittelachse des Aufbautisches unter 900 zur Drehachse
des Grundtisches führt dabei zu besonders einfachen geometrischen Beziehungen, die
die rechnerische Positionierung des Werkstückes in den räumlichen Koordinaten erleichtert.
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Vorzugsweise wird für die Positionierung des Werkstückes eine NC-Steuerung
verwendet. Dazu sind zwei separate NC-gesteuerte Gleichstrommotoren vorgesehen,
von welchen einer die Drehbewegung des Grundtisches und der andere die Drehbewegung
des Aufbautisches antreibt. Um einen für die exakte NC-gesteuerte Bewegung notwend#igen
spielfreien Antrieb zu erhalten, ist jeweils ein Schneckentrieb vorgesehen, bei
welchem eine von dem Gleichstrommotor angetriebene Schnecke in ein koaxial zu dem
jeweiligen Rundtisch angeordnetes Schneckenrad eingreift. Der Eingriff der Schnecke
in das Schneckenrad ist spielfrei einstellbar, wozu die Schnecke vorzugsweise axial
geteilt ist und ihre beiden Teile axial gegeneinander verschiebbar sind. Durch eine
geringe Verdrehung der beiden Schneckenteile gegeneinander ändert sich die Steigung
der Schnecke im Bereich der Stoß stelle der beiden Schneckenteile gegenüber der
Teilung des Schneckenrades, so daß die Schnecke spielfrei an den Zahnflanken des
Schneckenrades anliegt.
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Der Gleichstrommotor und der Schneckentrieb des Aufbautisches sind
in einem Gehäuse zusammengefaßt, in welchem der Aufbautisch gelagert ist und welches
insgesamt drehbar auf dem Grundtisch aufgebaut ist. Dadurch ergibt sich ein äußerst
kompakter Gesamtaufbau. Außerdem ist das Gehäuse flüssigkeitsdicht abgeschlossen,
so daß sowohl der Antriebsmotor als auch der Schneckentrieb vollständig gegen Kühlwasser
und Spänefall geschützt sind.
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Die Spanneinrichtung des Aufbautisches wird zweckmaßiger weise hydraulisch
betätigt. Die Hydraulikleitungen sind hierzu mit Rotationsverteilern durch die Drehachsen
des Grundtisches und des Aufbautisches geführt.
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Der gesamte Werkstück-Rundtisch stellt eine kompakte, selbständig
numerisch steuerbare Baueinheit dar. Der Werkstück-Rundtisch kann daher äußerst
vielseitig bei den verschiedensten Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden, ohne
daß aufwendige Anpassungen der übrigen Teile der BearbeitungsmaschIne notwendig
sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 : einen Schnitt des Werkstück-Rundtisches
in der Ebene der Drehachsen des Grundtisches und des Aufbautisches,
Fig.
2 : einen Querschnitt des Grundtisches gemäß der Schnittlinie II-IE in Fig. 1, Fig.
3 o eine teilweise aufgebrochene Ansicht des Werkstück-Rundtisches von links in
Fig. 1, Fig. 4 : einen Schnitt des Aufbautisches gemäß der Schnittlinie IV-IV in
Fig. 1, Fig. 5 : einen Schnitt des Aufbautisches gemäß der Schnittlinie V-V in Fig.
4 und Fig. 6 ~ eine Detaildarstellung gemäß der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5.
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Der Werkstück-Rundtisch besteht aus einem insgesamt mit 10 bezeichneten
Grundtisch und einem insgesamt mit 12 bezeichneten Aufbautisch. Der Grundtisch 10
und der Aufbautisch 12 sind als drehbare Rundtische ausgebildet, wie nachfolgend
im einzelnen beschrieben wird. Der Grundtisch 10 wird an einer horizontalen oder
vertikalen Führung einer Bearbeitungsmaschine verschiebbar angebracht. Drehbar auf
dem Grundtisch 10 ist der Aufbautisch 12 angeordnet. Die Drehachse des Aufbautisches
12 schneidet dabei
senkrecht die Drehachse des Grundtisches 10.
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Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist der Grundtisch 10 ein Gehäuse 14
auf, in welchem ein NC-gesteuerter Gleichstromb motor 16 angeordnet ist. Die Ausgangswelle
18 des Gleichstrommotors 16 treibt über ein Zahnradgetriebe 20 eine Schnecke 22
an. Die Schnecke 22 greift wiederum in ein Schneckenrad 24 ein.
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Die Schnecke 22 ist in an sich bekannter Weise axial in zwei Teile
unterteilt, die axial gegeneinander verschiebbar sind. Die beiden axialen Teile
der Schnecke 22 werden so gegeneinander verdreht und dadurch verschoben, daß die
Schneckenwindungen der beiden Teile jeweils an den einander entgegengesetzten Flanken
der Zafrflunc' des Schneckenrades 24 anliegen Die Schnecke 22 greift auf diese Weise
spielfrei in das Schneckenrad 24 ein und treibt dieses spielfrei an.
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Das Schneckenrad 24 sitzt drehfest auf einem drehbar im Gehäuse 14
gelagerten Tisch 26 Der Tisch 26 sitzt drehbar auf einer gehäusefesten Buchse 28.
In der Buchse 28 sitzt ebenfalls gehäusefest eine Innenbuchse 30. In der Innenbuchse
30 ist drehbar ein Mittelschaft 32 gelagert.
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Zwei achsparallele Bohrungen 34 führen durch das Gehäuse 14 diametral
zueinander in die Innenbuchse 30. Die Bohrungen 34 enden in axial gegeneinander
versetzte Ringnuten, die gegen den Mittelschaft 32 offen sind. Im Mittel schaft
32 sind zwei achsparallele diametral angeordnete Boha rungen 36 vorgesehen, die
an ihrem Ende radial nach außen so abgewinkelt sind, daß jede der Bohrungen 36 in
eine der Ringnuten der Bohrungen 34 mündet. Die Bohrungen 36
des
Mitteischaftes stehen auf diese Weise auch bei Rotation des Mittelschaftes 32 stets
mit den Bohrungen 34 in Verbindung.
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Der Aufbautisch 12 weist ein Gehäuse 38 auf, das mittels indes Anbauflansches
40 mit dem Tisch 26 des Grundtisches 10 verschraubt ist. Der gesamte Aufbautisch
12 ist auf diese Weise drehfest mit dem Tisch 26 verbunden und mit diesem um die
Mittelachse des Grundtisches 10 drehbar.
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Am Gehäuse 14 ist eine ringförmig umlaufende Dichtungslippe 42 vorgesehen,
die sich an den Umfang des Anbauflansches 40 anlegt, so daß das Gehäuse 14 mit dem
Gleichstrommotor und dem Schneckentrieb vollständig flüssigkeitsdicht abgeschlossen
ist.
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Zur Bestimmung der Winkelstellung des Aufbautisches 12 bezüglich des
Grundtisches 10 dient ein an sich bekanntes induktives Winkelmeßsystem. Dieses besteht
aus einer Statorscheibe 44, die drehfest an der Buchse 28 angebracht and somit fest
mit dem Gehäuse 14 des Grundtisches 10 verbunden ist. Eine Rotorscheibe 46 ist anliegend
an die Statorscheibe 44 drehfest im Gehäuse 38 des Aufbautisches angebracht, so
daß sich die Rotorscheibe 46 zusammen mit dem Aufbautisch 12 gegenüber der mit dem
Gehäuse 14 des Grundtisches fest verbundenen Statorscheibe dreht.
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Zur Nullpunktsjustage des induktiven Winkelmeßsystems ist die Rotorscheibe
46 starr mit einer der Justierung dienenden Scheibe 48 verbunden. Die Rotorscheibe
46 und
die Scheibe 48 sitzen drehbar auf dem fest in den Anbau
flansch 40 eingesetzten Mittelschaft 32 des Grundtisches 10. Die Scheibe 48 ist
außerdem zusammen mit der Rotorscheibe 46 in dem Anbauflansch 40 drehbar gelagert.
Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, weist die Scheibe 48 zwei Umfangsabschnitte 50 auf,
die einander entgegengesetzt in radialer Richtung steil ansteigen. Zwei im Anbauflansch
40 vorgesehene radial zur Scheibe 48 angeordnete Justierschrauben 52 greifen mit
ihren Spitzen jeweils an einem der beiden radial ansteigenden Umfangsabschnitte
50 an.
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Aufgrund des steilen Anstiegs der Umfangsabschnitte 50 kann durch
wechselweises Ein- und Ausdrehen der Justierschrauben 52 die Winkelstellung der
Scheibe 48 und damit der Rotorscheibe 46 zur Nullpunktsjustage des Winkelmeßsystems
äußerst feinfühlig eingestellt werden. In dem Anbauflansch 40 sind weiter radial
zur Scheibe 48 zwei Klemmschrauben 54 vorgesehen, die mit ihren Spitzen in eine
Umfangsrille der Scheibe 8 eingreifen1 wie Fig. 6 zeigt. Die beiden Klemmschrauben
54 greifen unter einem Winkel an der Scheibe 48 an, so daß die Scheibe 48 durch
Eindrehen der Klemmschrauben 54 gegen ein Verdrehen festgeklemmt und damit drehfest
in dem Anbauflansch 40 bzw.
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dem Gehäuse 38 des Anbautisches 12 festgelegt werden kann, sobald
die Nullpunktsjustage mittels der Justierschrauben 52 durchgeführt ist. Sowohl die
Justierschrauben 52 als auch die Klemmschrauben 54 sind von der Außenseite des Anbauflansches
40 zugänglich, so daß die Nullpunkts justage auch im montierten Zustand des gesamten
Werkstück-Rundtisches durchgeführt werden kann.
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In dem Gehäuse 38 des Aufbautisches 12 ist ein NC-gesteuerter Gleichstrommotor
56 angeordnet, dem über eine flexible Rohrleitung 58 die Versorgugs- und Steuerungskabel
zugeführt werden. In gleicher Weise wie bei dem Grundtisch 10 treibt die Ausgangswelle
60 des Gleichstrommotors
56 über ein Zahnradgetriebe 62 eine Schnecke
64 an. Die Schnecke 64 greift in ein Schneckenrad 66, wobei die Schnecke 64 für
einen spielfreien Eingriff in das Schneckenrad 66 axial unterteilt ist, wie dies
oben für die Schnecke 22 beschrieben ist.
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Das Schneckenrad 66 sitzt drehfest auf einem Tisch 68, der drehbar
auf einer im Gehäuse 38 festsitzenden Buchse 70 gelagert ist. In der Buchse 70 sitzt
drehfest eine Innenbuchse 72, in welcher wiederum drehbar ein Mittelschaft 74 gelagert
ist. Die Bohrungen 36 des Mittelschaftes 32 des Grundtisches 10 setzen sich in Bohrungen
76 im Gehäuse 38 fort. Die Bohrungen 76 münden in achsparallele Bohrungen 78 der
Innenbuchse 72, welche in Ringnuten münden, in welche wiederum Bohrungen 80 des
Flittelschafte 74 münden, wie dies in Bezug auf den Grundtisch 10 oben detailliert
erläutert wurde.
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Die Bohrungen 80 im Mittelschaft 74 führen zu einer hydraulischen
Spanneinrichtung, die in einer kreisscheibenförmigen Spannplatte 82 vorgesehen ist.
Die Spannplatte 82 ist drehfest mit dem Tisch 68 und dem Mittelschaft 74 verbunden.
Eine ringförmige Dichtung 84 dient dazu, die drehbare Spannplatte 82 gegen das Gehäuse
38 flüssigkeitsdicht abzudichten.
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Ober die Bohrungen 34, 36, 76, 78 und 80 wird ein Hydraulikfluid der
Spanneinrichtung der Spannplatte 82 zugeführt und von dieser Spanneinrichtung abgeführt,
um ein Werkstück bzw. eine Werkstückpalette an der Spannplatte 82 zu spannen.
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Die Winkelstellung der Spannplatte 82 wird für die NC-Steuerung ebenfalls
mittels eines induktiven Winkelmeßsystems bestimmt, das aus einer an der Buchse
70 angebrachten und somit in bezug auf das Gehäuse 38 feststehenden Statorscheibe
86 und einer an der Spannplatte 82 angebrachten Rotorscheibe 88 besteht.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Drehbewegung des Aufbautisches
auf einen Drehwinkel von 2400 beschränkt. Dies ist für die praktische Anwendung
ausreichend und vermeidet Schwierigkeiten mit der 1<abelzuführung, wie sie bei
einer an sich ebenfalls möglichen kontinuierlichen Drehbarkeit des Aufbautisches
auftreten könnten. In Fig. 3 sind die beiden Endstellungen der Drehbewegung des
Aufbautisches 10 eingezeichnet. Die Endstellung bei Linksdrehung ist in ausgezogenen
Linien gezeigt, während die Endstellung des Aufbautisches bei Rechtsdrehung strichpunktiert
dargestellt ist. Fig. 3 zeigt einige zusätzliche Einrichtungen der Steuerung der
Drehbewegung des Aufbautisches 12. Auf der sich mit dem Aufbautisch drehenden Rotorscheibe
46 sind eine Endabschaltungsplatte 90 für die Linksdrehung und eine Endabschaltungsplatte
92 für die Rechtsdrehung vorgesehen, die mit einem Näherungs-Endabschalter 94 zusammenwirken,
um den Drehantrieb durch den Gleichstrommotor 16 am Ende der Drehbewegung abzuschalten.
Weiter ist eine Notausschaltplatte 96 die mit einem Notausschalter 98 zusammenwirkt,
für die Linksdrehung und eine Notausschalterplatte 100, die mit einem Notausschalter
102 zusammenwirkt, für die Rechtsdrehung vorgesehen; um ein Weiterdrehen des Aufbautisches
12 bei einer Störung oder einem Ausfall der Endabschaltung zu verhindern. Die Notausschaltplatte
100 für die Rechtsdrehung
ist in Umfangsrichtung verlängert undwirkt
gleich-~/einig mit einem Nährungsschalter 104 zusammen, um die Geschwindigkeit der
Drehbewegung vor der Abschaltung zu reduzieren. Eine Nullpunkts-Referenzplatte 106
wirkt mit einem Näherungsschalter 108 zusammen, um den Nullpunkt für die Drehung
bei der Nullpunktsjustage festzulegen.