DE3905288A1 - Werkstuecktraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger für die Bearbeitung eines Werkstückes durch beispielsweise Fräsen, Schleifen od. dgl. in einer Bearbeitungs­ maschine, wobei das Werkstück einem Schlitten aufliegt.

In beispielsweise einer Fräsmaschine ist in der Regel das Werkzeug ortsfest angeordnet, während das Werkstück an diesem Werkzeug, beispielsweise dem Fräskopf, vorbeigeführt wird. Hierzu wird das Werkstück auf einem entsprechenden Maschinentisch aufgespannt und folgt deshalb den Bewegungen dieses Maschinentisches.

Sollen komplizierte geometrische Konturen einem Werk­ stück eingeformt werden, so erfolgt dies heute in der Regel über CNC-Maschinen, wobei die Bewegung des Maschinentisches einem bestimmten eingegebenen Programm folgt.

Bekanntermaßen sind diese CNC-Maschinen sehr kosten­ aufwendig. Auch das Erstellen eines entsprechenden Pro­ grammes benötigt viel Zeit, so daß es beispielsweise für eine einmalige Bearbeitung eines Werkstückes zu teuer ist.

Eine einmalige Bearbeitung eines Werkstückes ent­ sprechend einer bestimmten, vorgegebenen Form oder auch die Herstellung von Kleinserien erfolgt nach wie vor durch manuelle Verstellung des Maschinentisches, auf dem das Werkstück ruht.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, eine mechanische Bahnsteuerung für eine Kreisbewegung und für eine Schräge zu entwickeln, welche auf jede bekannte Bearbeitungsmaschine, sei es eine Horizontal­ fräse oder Drehbank, ohne Schwierigkeiten aufgebracht werden kann, mit der aber eine Reihe von geometrischen Einformungen durchgeführt werden können, die den Mög­ lichkeiten einer CNC-Maschine entsprechen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Schlitten mit einer Platte verbunden ist, welche wiederum eine Ver­ bindung mit einem mit der Bearbeitungsmaschine ge­ koppelten Schlitten aufweist, wobei die Platte gegen­ über dem Schlitten in Richtung x und der Schlitten gegenüber der Platte in Richtung y bewegbar ist.

In der Regel wird die Richtung x senkrecht zur Richtung y verlaufen, in gewünschten Sonderanfertigungen ist aber auch eine andere Winkelstellung möglich. Aller­ dings bedarf es dann komplizierterer Umrechnungen, wenn die Schlitten gegeneinander, wie später be­ schrieben wird, verstellt werden.

Im Rahmen der Ausführung liegt, daß die Platte bevor­ zugt zwischen den beiden Schlitten angeordnet ist. Dabei bewegt sich die Platte zusammen mit dem einen Schlitten gegenüber dem ortsfesten anderen Schlitten, während sich der eine Schlitten wiederum gegenüber der Platte bewegt. Die Halterung der Platte bzw. Führung zu den Schlitten geschieht bevorzugt über Schienen­ streifen, wobei beispielsweise jeweils zwei Schienen­ streifen eine schwalbenschwanzförmige Nut für den Schlitten bilden. Wenn die Richtung x und die Richtung y senkrecht zueinander verlaufen, so werden selbstver­ ständlich auch die jeweiligen Schienenstreifen senk­ recht zueinander angeordnet sein.

Wesentlich ist, daß der ortsfeste Schlitten, die Platte und der bewegbare Schlitten bezüglich der Bewegungs­ richtungen x und y miteinander gekoppelt sind. Diese Koppelung ist notwendig, um beispielsweise eine exakte Kreisbewegung des bewegbaren Schlittens zu bewirken. Wird eine solche Kreisbewegung gewünscht, so befindet sich in der Platte eine Ronde, welche mit Mitnehmern in Führungskanälen von den Schlitten eingreifen. Auch hier ist beispielsweise bei einer anderen gewünschten geo­ metrischen Figur eine andere geometrische Ausge­ staltung der Ronde möglich, die sich aus der einzelnen überlagerten Bewegung der Schlitten ergibt.

Wird jedoch eine genaue Kreisbahn gewünscht, so sind die Führungskanäle senkrecht zueinander angeordnet.

Die Mitnehmer lagern im übrigen drehbar an Führungs­ bolzen, so daß sie sowohl in den Führungskanälen gleiten können, als auch die Bewegung der Führungs­ kanäle entlang der Richtungen x bzw. y nicht behindern.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Führungs­ bolzen mit einer Führungsbuchse verbunden, welche im Inneren der Platte angeordnet ist. Dort durchsetzt die Führungsbuchse eine Gewindespindel, wobei ein Außen­ gewinde dieser Gewindespindel ein Innengewinde der Führungsbuchse kämmt. Hierdurch wird eine Verstellung der Führungsbuchse bezüglich der Drehachse der Platte erreicht und der Radius der Kreisbahn des bewegbaren Schlittens bestimmt. Selbstverständlich liegen hier im Rahmen der Erfindung auch andere motorische Antriebe, die jedoch teurer sind und einen höheren Steuerungs­ aufwand benötigen.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt das Drehen der Gewindespindel um ihre Drehachse über ein mit der Gewindespindel verbundenes Planetenrad. Mit diesem Planetenrad rollt die Gewindespindel einen Zahnkranz ab, welcher ebenfalls in der Platte angeordnet ist und zusammen mit einem Teil der Platte eine Gleitfläche ausbildet.

Am Außenumfang wird dieser Zahnkranz von einem weiteren Planetenrad abgegriffen, welches über ein entspre­ chendes Kupplungsstück mit einem Drehantrieb in Verbin­ dung steht.

Wird dieser Drehantrieb in Bewegung gesetzt, so bewegt das mit dem Kupplungsstück verbundene Planetenrad den Zahnkranz um die Drehachse der Platte. Gleichzeitig wird diese Bewegung auch auf das Planetenrad der Gewindespindel übertragen, so daß diese um ihre Drehachse dreht.

Damit ein günstiger Zugriff zu dieser Gewindespindel ermöglicht ist und das Planetenrad genügend Platz findet, hat es sich als günstig erwiesen, in die Platte einen Längsausschnitt zu legen bzw. eine entsprechende Ausnehmung einzuformen. Hierdurch wird ermöglicht, daß der Zugriff zu der Gewindespindel zumindest im Bereich eines Halbkreises gewährleistet bleibt. Der Radius kann an jeder Stelle dieses Halbkreises durch Drehen der Gewindespindel verändert werden.

Ebenfalls nur beispielshaft erfolgt der Antrieb des bewegbaren Schlittens durch Drehen der Platte. Dieses Drehen wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Spindelantrieb ermöglicht, welcher die Platte entlang ihres Umfanges angreift. Auch hier sind jedoch andere Möglichkeiten denkbar und sollen von der Erfin­ dung umfaßt sein. Selbstverständlich besitzt die Platte auch eine Skala, auf der eine gerade erreichte Drehung abgelesen werden kann.

Dieser Werkstückträger ist sehr einfach zu handhaben und einfach aufgebaut, so daß er relativ preisgünstig herstellbar ist und verschleißarm, jedoch sehr wirkungsvoll arbeitet.

Von besonderem Interesse ist, daß beispielsweise durch die Anordnung einer zweiten Ronde und eines weiteren Schlittens beispielsweise entlang der Drehachse A auch eine Bewegung in der Z-Achse möglich wird. Auf diesen Aspekt wird im Rahmen der Erfindung besonderer Wert gelegt, obwohl hierzu keine weiteren Erläuterungen not­ wendig sind, da die Verbindung und der Aufbau sowie der Antrieb auf die gleiche Weise geschehen kann, wie dies oben bezüglich der X- und Y-Bewegung beschrieben ist.

Mit dieser mechanischen Bahnsteuerung können eine Viel­ zahl von geometrischen Formvorgängen erfolgen, bevor­ zugt wird eine Kreisbewegung zur Erzeugung einer be­ stimmten Schräge. Insgesamt wird ein ähnlicher Effekt erzielt wie mit den CNC-Maschinen, jedoch ist kein Pro­ gramm notwendig, sondern es genügt die digitale Ein­ stellung mit entsprechenden Gradzahlen an den oben be­ schriebenen Skalen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungs­ gemäßen Werkstückträger entlang Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Werkstückträger entlang Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Werkstückträger entlang Linie I-I in Fig. 2 in einer anderen Gebrauchslage;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den funktionell darge­ stellten Werkstückträger mit Spindelantrieb.

Ein Werkstückträger R gemäß Fig. 1 weist einen orts­ festen Schlitten 1 auf, der über gestrichelt angedeutete Nuten 2 mit dem Tisch einer entsprechenden Bearbeitungsmaschine verbunden ist. Diesem Schlitten 1 sitzt eine Platte 3 auf, welche von einem Gehäuse 4 umgeben ist. Mit dieser Platte 3 sind zwei Schienen­ streifen 5 und 6 (siehe Fig. 2) verbunden, welche den Schlitten 1 umfassen, wobei hier jeweils eine Hinter­ schneidung 7 vorgesehen ist. Dadurch ist gewährleistet, daß die Platte 3 ausschließlich in Bewegungsrichtung x versetzt werden kann.

Jenseits der Schienenstreifen 5 und 6 sind senkrecht zu diesen Schienenstreifen der Platte 3 weitere Schienen­ streifen 8 und 9 aufgesetzt. Zwischen diesen Schienen­ streifen wird ein Schlitten 10 geführt, der in Richtung y bewegbar ist und welcher das zu bearbeitende, strich­ punktiert dargestellte Werkstück 11 trägt.

Drehbar um die Achse A ist in eine Ausnehmung 30 in der Platte 3 eine Führungsbuchse 19 eingesetzt. Sie wird von einer radialen Bohrung 12 durchsetzt, in welcher eine Gewindespindel 13 angeordnet ist. Diese Gewindespindel 13 ist über eine Lagerstelle 14 mit einem Planetenrad 15 verbunden, welches auf einem Zahnkranz 16 abrollt. Dieser Zahnkranz 16 besitzt gegenüber der Platte 3 eine Gleitfläche 31 und dreht um die Drehachse A. Sein Antrieb erfolgt über ein weiteres Planetenrad 32, welches über ein Kupplungsstück 33 mit einem nicht näher gezeigten Drehantrieb in Verbindung steht.

Wird über das Planetenrad 32 der Zahnkranz 16 in Drehbewegung versetzt, wird auch das Planetenrad 15 gedreht und mit ihm die Gewindespindel 13 um die Achse B. Das Planetenrad 15 sitzt in einem Längsausschnitt 17 der Platte 3, so daß es auch andere Positionen als nahe dem Planetenrad 32 einnehmen kann. Dies wird weiter unten näher beschrieben.

Die Gewindespindel besitzt ein Außengewinde 18, welches ein nicht näher dargestelltes Innengewinde der Füh­ rungsbuchse 19 kämmt. Beidseits in dieser Führungs­ buchse 19 stecken Führungsbolzen 20 und 21, denen jeweils ein Mitnehmer 22 und 23 aufgesetzt ist. Die Verbindung zwischen Mitnehmer 22 und 23 mit ihren jeweiligen Führungsbolzen 20 bzw. 21 geschieht auf die Weise, daß die Mitnehmer 22 bzw. 23 um den jeweiligen Führungsbolzen 20 bzw. 21 drehbar sind.

In Gebrauchslage sitzt der Mitnehmer 22 in einem Füh­ rungskanal 24, welcher dem Schlitten 10 eingeformt ist. Gleichfalls sitzt der Mitnehmer 23 in einem weiteren Führungskanal 25, der wiederum dem Schlitten 1 einge­ formt ist. Der Führungskanal 24 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel senkrecht zum Führungskanal 25 angeordnet.

Die Anordnung der Fig. 1 und 2 zeigt die Führungs­ buchse 19 in ihrer etwa mittigen Position. Wird jedoch über das Planetenrad 32, den Zahnkranz 16 und das Planetenrad 15 die Gewindespindel 13 gedreht, so kann die Führungsbuchse 19 entlang dieser Gewindespindel 13 verstellt werden. Dies ist insbesondere in Fig. 3 gezeigt. Hier befindet sich die Gewindespindel 13 beim Drehen etwa senkrecht zu dem Führungskanal 25, so daß der Schlitten 1 ortsfest bleibt, während jedoch das Gehäuse 4, die Platte 3 zusammen mit dem Schlitten 10 nach rechts in Richtung x bewegt wird. Da gleichzeitig der Führungskanal 24 im Schlitten 10 achsparallel zur Gewindespindel 13 verläuft, steht dieser Bewegung nichts entgegen.

Wird die Gewindespindel 13 um die Achse A um 90° gedreht, so wird bei einem Drehen der Gewindespindel 13 nur der Schlitten 10 in Richtung y mitgenommen, wobei er von den Schienenstreifen 8 und 9 geführt ist.

Dieses Drehen der Gewindespindel 13 geschieht im übrigen zusammen mit der Platte 3 innerhalb des Gehäuses 4. Hierzu ist ein Spindelantrieb entsprechend Fig. 4 vorgesehen, der ein Umfangsgewinde 29 kämmt. Dabei bleibt das Planetenrad 32 ortsfest, ebenso die Mitnehmer 22 und 23. Gedreht wird die Platte 3, Füh­ rungsbuchse 19, Gewindespindel 13, Planetenrad 15 und ggfs. Zahnkranz 16.

In Position zwischen 0° und 90° findet beim Drehen der Gewindespindel 13 sowohl ein Verlagern der Platte 3 und des Schlittens 10 in Richtung x wie auch in Richtung y statt.

Zur Kontrolle der Drehung der Platte 3 besitzt diese eine entsprechende Skalierung 28.

Bezugszeichenliste

 1 Schlitten
 2 Nut
 3 Platte
 4 Gehäuse
 5 Schienenstreifen
 6 Schienenstreifen
 7 Hinterschneidung
 8 Schienenstreifen
 9 Schienenstreifen
10 Schlitten
11 Werkstück
12 radiale Bohrung
13 Gewindespindel
14 Lagerstelle
15 Planetenrad
16 Zahnkranz
17 Längsausschnitt
18 Außengewinde
19 Führungsbuchse
20 Führungsbolzen
21 Führungsbolzen
22 Mitnehmer
23 Mitnehmer
24 Führungskanal
25 Führungskanal
26 Spindelantrieb
27 Umfang
28 Skalierung
29 Umfangsgewinde
30 Ausnehmung
31 Gleitfläche
32 Planetenrad
33 Kupplungsstück
A Drehachse
B Längsachse
R Werkstückträger
x Bewegungsrichtung von 3
y Bewegungsrichtung von 10

Claims (16)

1. Werkstückträger für die Bearbeitung eines Werkstücks durch beispielsweise Fräsen, Schleifen od. dgl. in einer Bearbeitungsmaschine, wobei das Werkstück einem Schlitten aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (10) mit einer Platte (3) verbun­ den ist, welche wiederum eine Verbindung mit einem mit der Bearbeitungsmaschine gekoppelten Schlitten (1) aufweist, wobei die Platte (3) gegenüber dem Schlitten (1) in Richtung (x) und der Schlitten (10) gegenüber der Platte (3) in Richtung (y) bewegbar ist.

2. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Richtung (x) senkrecht zur Rich­ tung (y) verläuft.

3. Werkstückträger nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit der Platte (3) zum Schlitten (1) und zum Schlitten (10) hin Schienenstreifen (5, 6 bzw. 8, 9) vorgesehen sind, wobei die Schienen­ streifen (5, 6) senkrecht zu den Schienenstreifen (8, 9) verlaufen.

4. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitten (1), Platte (3) und Schlitten (10) bezüglich der Bewegungsrich­ tungen (x und y) miteinander gekoppelt sind.

5. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Platte (3) eine Führungsbuchse (19) angeordnet ist, welche mit Mitnehmern (22, 23) in Führungskanälen (24, 25) von den Schlitten (1 und 10) eingreifen.

6. Werkstückträger nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungskanäle (24, 25) senkrecht zueinander angeordnet sind.

7. Werkstückträger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mitnehmer (22, 23) an Führungs­ bolzen (20, 21) drehbar lagern.

8. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (19) von einer Gewindespindel (13) durchsetzt ist, wobei ein Außengewinde (18) der Gewindespindel (13) ein Innengewinde der Führungsbuchse (19) kämmt.

9. Werkstückträger nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gewindespindel (13) in einer Aus­ nehmung (30) in der Platte (3) lagert.

10. Werkstückträger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (13) um ihre Längsachse (B) drehbar ist.

11. Werkstückträger nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit der Gewindespindel (13) ein Planetenrad (15) verbunden ist, welches einen Zahnkranz (16) abrollt.

12. Werkstückträger nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zahnkranz (16) um eine Drehachse (A) der Platte (3) dreht, wobei der Antrieb über ein weiteres Planetenrad (32) erfolgt.

13. Werkstückträger nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3) einen zumindest halbkreisförmigen Längsausschnitt (17) für das Planetenrad besitzt.

14. Werkstückträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Platte (3) ein Spindelantrieb (26) zum Drehen um ihre Drehachse (A) zugeordnet ist.

15. Werkstückträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3) Skalen (28) zum Bestimmen ihrer Drehung und/oder dem Drehradius des Werkstückes (11) aufweist.

16. Werkstückträger nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schlitten (10) oder der Platte (3) ein weiterer Schlitten zum Bewegen in einer Z-Achse verbunden ist.