DE4105756A1 - Drehantrieb fuer drehtisch, insbesondere fuer cnc-gesteuerte schleifmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb für einen ein Werkstück tragenden Drehtisch, insbesondere für CNC-gesteuerte Schleifmaschinen, mit einer in einem Gehäuse gelagerten Welle, einem mit der Welle gekuppelten Drehtisch und einer Antriebsspindel.

Im Hinblick auf die zunehmende Benutzung von Schleifmaschinen, insbesondere von CNC-gesteuerten Schleifmaschinen, werden viele dieser Maschinen mit einer Drehachse versehen, die auf diesem Fachgebiet mit der U-Achse bezeichnet wird. Der Zweck dieser U-Achse ist es, das zu schleifende Werkstück in eine vorgebbare Winkelstellung mit Bezug auf die Lage der Schleifscheibe zu bringen. Ein Antriebsmechanismus für das Schwenken um eine solche U-Achse, insbesondere mit Bezug auf das Antriebsteil, besteht in den meisten Fällen aus einem Schneckenantrieb. Um höchste Genauigkeit mit einem solchen Schneckenantrieb zu erreichen, läßt sich bei bekannten Schneckenantrieben der Abstand zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad einstellen, um den toten Gang zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad auf ein Minimum zu vermindern. Es gibt auch andere Schneckenantriebe, bei denen eine geteilte Schnecke verwendet wird, so daß sich eine Flanke der Schnecke gegen eine Zahnflanke des Schneckenrades und die andere Flanke der Schnecke gegen die gegenüberliegende Zahnflanke des Schneckenrades einstellen läßt. Des weiteren gibt es auch Schneckenantriebe mit konischen Schnecken. Mit diesen konischen Schnecken läßt sich der Schneckenantrieb durch axiales Verschieben der Schnecke so einstellen, daß kein toter Gang auftritt. Im Hinblick auf das erforderliche enge Spiel zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad ist eine ausreichende Schmierung äußerst wichtig. Nachteilig bei den bekannten Schneckenantrieben ist ihre ungleichmäßige Abnutzung, da bei ihrer Anwendung in einer Schleifmaschine keine fortlaufende Drehung über 360° möglich ist. Daher nutzen sich die in Eingriff befindlichen Teile des Schneckenantriebs schnell ab, so daß der Schneckenantrieb häufig ersetzt werden muß. Derartiger Austausch ist teuer und erfordert zusätzlich eine Neueinstellung der Schleifmaschine.

Bei den Werkzeugmaschinen, bei denen die bekannten Schneckentriebe und die vorliegende Erfindung verwendet werden, ist eine kontinuierliche Einstellmöglichkeit für die Winkelstellung zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug erforderlich. Wenn z. B. ein zu schleifendes Werkstück eine Verstellbarkeit um die U-Achse um 30° erfordert, wird nur der Bereich des Schneckenantriebs, der dieser 30°Drehung entspricht, abgenutzt. Wenn solche Werkstücke über einen längeren Zeitraum bearbeitet werden, verschleißt die Schnecke und/oder das Schneckenrad. Wenn danach Werkstücke geschliffen werden, die über einen Winkel von mehr als 30° verstellt werden, weist der Schneckenantrieb zunächst über die ersten 30° einen vergrößerten toten Gang auf, der geringer wird, wenn der abgenutzte 30°Bereich verlassen wird.

Da in den meisten Fällen, wie bereits beschrieben, der tote Gang nachstellbar ist, ist dies nachteilig, wenn der tote Gang für den abgenutzten 30°-Bereich nachgestellt wurde, da die Einstellung dann zu stramm ist, um eine Drehung über den abgenutzten Bereich hinaus zuzulassen. In der parallelen Patentanmeldung P 40 35 068.1, angemeldet am 05. November 1990, mit dem Titel "Werkzeugmaschine", ist ein derartiger Schneckenantrieb dargestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehantrieb für einen Drehtisch zu schaffen, der keinen toten Gang aufweist und sich nicht in einem bestimmten Bereich abnutzt, um auf diese Weise über einen langen Zeitraum eine problemlose Drehung innerhalb eines vorgebbaren Drehwinkels - im allgemeinen um 180° - zu gestatten. Des weiteren soll der Drehantrieb geringe Ansprüche an Schmierung und Nachstellen stellen.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Drehantrieb der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß erfindungsgemäß eine Scheibe auf der Welle und eine dazu achsparallele drehbare Scheibe über ein gelenkiges, endloses Kupplungselement formschlüssig in Drehverbindung gekuppelt sind und die Antriebsspindel über ein Gewindestück spielfrei mit einem freien Bereich zwischen den Scheiben des Kupplungselements gekuppelt ist.

Das Gewindestück kann mit einer Gewindemutter spielfrei in Eingriff stehen und die Gewindemutter kann mit dem freien Bereich zwischen den Scheiben des Kupplungselements verschraubt sein.

Vorzugsweise können das Gewindestück als Kugelspindel und die Gewindemutter als Kugelmutter ausgebildet sein. Derartige Kugelspindeln mit Kugelmuttern lassen sich bekanntermaßen spielfrei ausführen, weisen praktisch keine Abnutzung auf und sind zur Übertragung hoher Kräfte geeignet. Des weiteren bedürfen Kugelspindeln mit Kugelmuttern keiner dauernden Überwachung der Schmierung, da sie sich für die Zeit ihrer Lebensdauer mit einem Schmiermittel füllen lassen, das nicht gewartet oder ersetzt werden muß.

Zur Führung der Gewindemutter und zum Fernhalten von Querkräften vom endlosen Kupplungselement kann die Gewindemutter in einer Längsführung parallel zur Antriebsspindel drehfest und längsverschiebbar geführt sein.

Die Drehverbindung zwischen den Scheiben kann eine Spieleinstellung für das Kupplungselement aufweisen, die sich entweder durch Verändern des Achsabstandes zwischen den Scheiben oder dadurch, daß die Spieleinstellung an dem nicht mit der Antriebsspindel gekuppelten freien Bereich zwischen den Scheiben des Kupplungselements anliegt, erreichen läßt.

Vorzugsweise kann die Spieleinstellung aus einem im Gehäuse drehbar und feststellbar gelagerten zylindrischen Ansatz mit einer dazu exzentrisch angeordneten, in den freien Bereich des Kupplungselements ragenden Welle bestehen, die auf das Kupplungselement mit einer zur Bewegungsrichtung des Kupplungselements quer gerichteten einstellbaren Kraft wirkt.

Besonders bevorzugt kann das Kupplungselement aus einem über die als Zahnscheiben ausgebildeten Scheiben gelegten endlosen Zahnriemen bestehen.

Dadurch, daß das gelenkige endlose Kupplungselement, bevorzugterweise in Form eines Zahnriemens spielfrei über die Planscheiben läuft, mit der Kugelmutter verschraubt ist und diese spielfrei mit der Kugelspindel zusammenwirkt, ergibt sich ein Drehantrieb für den Drehtisch, der dauerhaft und ohne ein Nachstellen zu Erfordern, spielfrei und ohne toten Gang auf den Drehtisch wirkt. Zahnriemen bedürfen keiner Schmierung, während Kugelspindel und Kugelmutter auf Lebensdauer geschmiert werden können.

Das gelenkige, endlose Kupplungselement kann auch aus einer bekannten Gliederkette, insbesondere einer ein- oder mehrreihigen Rollenkette bestehen, die sich ebenfalls mittels einer Spieleinstellung ohne toten Gang einstellen läßt. Bei Verwendung einer Rollenkette ist zwar eine Schmierung erforderlich, jedoch läßt sich der Drehantrieb insgesamt in einem Ölbad anordnen, so daß auch in diesem Fall keine Überwachung der Schmierung nötig ist. Ist ein solcher Drehantrieb einmal spielfrei eingestellt, bleibt die Abnutzung im Betrieb so gering, daß ein weiteres Nachstellen praktisch unnötig ist, jedoch über die exzentrische Spieleinstellung jederzeit möglich ist.

Im einzelnen kann der Drehantrieb ein Gehäuse, ein Lager im Gehäuse, eine um eine U-Achse drehbare, im Lager gelagerte Welle, einen an der Welle befestigten, um die U-Achse drehbaren Werkstückhaltetisch, eine erste koaxial an der Welle befestigte und mit dieser drehbare Scheibe, eine zweite im Gehäuse angeordnete und sich nach unten erstreckende Welle mit einer zweiten, auf dieser Welle drehbar angeordneten Scheibe, die erste und die zweite Scheibe umgreifende, sich mit diesen bewegende gelenkige Kupplungsmittel mit einem Paar parallelen, geraden, sich zwischen der ersten und der zweiten Scheibe erstreckenden Bereichen, eine längliche, sich parallel zu dem Paar geraden Bereichen der Kupplungsmittel erstreckende Gewindespindel, eine auf der Gewindespindel angeordnete Gewindemutter, einen Antriebsmotor in Antriebsverbindung mit der Gewindespindel, um sie relativ zur Gewindemutter zu Drehen und dadurch die Gewindemutter parallel zum Paar geraden Bereichen der Kupplungsmittel hin- und herzubewegen, Verbindungselemente zum Verbinden der Kupplungsmittel mit der Gewindemutter, wodurch bei Drehung des Antriebsmotors und der Gewindespindel eine Längsbewegung der Gewindemutter und damit der Kupplungsmittel bewirkt wird, die eine Drehbewegung der ersten Scheibe und der Welle über einen vorgebbaren Winkelbereich hervorruft, aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine aufgeschnittene, perspektivische Darstellung eines Teils des Drehantriebs,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse der Schleifmaschine mit dem Drehantrieb,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht im Schnitt mit Darstellung einer Kugelspindel - Kugelmutter - Anordnung

Fig. 4 eine schnittbildliche Darstellung entlang der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine schnittbildliche Darstellung entlang der Linie 5-5 von Fig. 2 und

Fig. 6 eine vergrößerte Draufsicht, teilweise im Schnitt mit Darstellung von Einzelheiten der Kugelmutter und Kugelspindel.

Der erfindungsgemäße Drehantrieb weist eine Platte 1 auf, auf der die Einzelelemente der Schleifmaschine angeordnet sind. Ein Gehäuse 2 ist auf der Platte 1 angeordnet und ist mit der Platte 1 mit Hilfe von Schrauben oder Bolzen 3 verschraubt, um dadurch eine Einheit zu bilden. Diese Einheit läßt sich auf einer Werkzeugmaschine verwenden und kann auf Schiebeführungen der Werkzeugmaschine, falls erforderlich, angeordnet werden. Eine Welle ist in der Platte 1 drehbar angeordnet. Ein Drehtisch 5 läßt sich mit Schrauben 6 mit der Welle 4 verbinden. Die Welle 4 mit mit Hilfe von Schrauben 7 mit einem kombinierten Radial-Axial-Lager 8 verschraubt, das selber wiederum mittels Schrauben 9 mit der Platte 1 verschraubt ist. Dieses übliche kombinierte Radial-Axial-Lager 8 dient dazu, die Welle 4 mit großer Genauigkeit zu führen. Auf der Welle 4 ist eine Zahnscheibe 10 mittels Schrauben 11 befestigt. Ein Zahnriemen 12 ist über die Zahnscheibe 10 gelegt und in seiner Lage durch eine achsparallele Zahnscheibe 13 gehalten. Als Zahnriemen und Zahnscheibe lassen sich die von der Firma T.B. Wood′s Sons Company hergestellten und unter dem Namen sure-grip HTD Zahnriemen und Zahnscheiben bekannten oder jede gleichwertigen oder ähnlichen Zahnriemen und Zahnscheiben verwenden. Derartige Zahnriemen und Zahnscheiben lassen sich bequem auswechseln, wenn sie abgenutzt sind, ohne eine Neueinstellung der Maschine zu erfordern.

Die Zahnscheibe 13 ist mit einem vorgebenen Achsabstand in der Platte 1 mittels einer Welle 14 gelagert, die an der Platte 1 mittels Schrauben 15 festgeschraubt ist. Um die Drehung der Zahnscheibe 13 zu gewährleisten, wird ein Paar üblicher Wälzlager 16 benutzt, die zwischen der Zahnscheibe 13 und der Welle 14 angeordnet sind.

Um jeden toten Gang zwischen dem Zahnriemen 12 und den Zahnscheiben 10 und 13 zu verhindern, liegen Lagerringe 17 von üblichen Wälzlagern an der Rückseite des Zahnriemens 12 an, um dessen Vorspannung einzustellen. Diese Lagerringe 17 sind auf einer Welle 18 mit einem oberen zylindrischen Teil 19 und einem Flansch 20, die mit Bezug auf die Welle 18 exzentrisch angeordnet sind, gelagert. Durch Drehen des zylindrischen Ansatzes 19 lassen sich die Welle 18 und die Lagerringe 17 mit einstellbarer Vorspannung gegen die Rückseite des Zahnriemens 12 bewegen, wodurch der Zahnriemen 12 gespannt wird. Nach Einstellung der Spannung läßt sich die Welle 18 in dieser Position mittels einer Unterlegscheibe 22 und einer Klemmschraube 21, die in die Platte 1 eingeschraubt wird, festklemmen.

Der Zahnriemen 12 ist mit einem Kugelmuttergehäuse 23 mittels einer Klammer 24 und Schrauben 25 verschraubt. An dem Kugelmuttergehäuse 23 ist ein Gleitschuh 26 befestigt, der auf einer Schiene 27 gleitverschiebbar geführt ist. Die Schiene 27 ist mittels Schrauben 28 mit der Platte 1 verschraubt. Am Kugelmuttergehäuse 23 ist eine Kugelmutter 29 über einen Flansch mittels Schrauben 30 befestigt.

Die Kugelmutter 29 ist durch eine Kugelspindel 31 geführt. Derartige Kugelmuttern und Kugelspindeln werden z. B. durch die Beaver Precision Products of Troy, Michigan, a Warner Electric Company hergestellt.

Die Kugelspindel 31 wird in üblicher Weise mittels eines Wälzlagers 32 und einer Mutter 33 geführt. Das Wälzlager 32 ist bevorzugterweise in einem Gehäuse 34 angeordnet und mit Schrauben 35 befestigt. Das Gehäuse 34 ist mittels Schrauben an die Platte 1 und das Gehäuse 2 angeschraubt. Das Ende der Gewindespindel 31 ist über eine elastische Kupplung 37 mit einem Servomotor 38 gekuppelt, mit dem die Drehung der Welle 4 um die U-Achse bewirkt und gesteuert wird.

Um die Drehung der Welle 4 um die U-Achse auf einen vorgebbaren Winkelbereich zu beschränken, sind Anschlagbuchse 39, 40 vorgesehen. Die Anschlagbuchse 39 ist mittels Schrauben 41 an das Kugelmuttergehäuse 23 angeschraubt. Die Anschlagbuchse 40 ist mittels Schrauben 30 und zusammen mit einem Flansch an dem Kugelmuttergehäuse 23 befestigt. Die Länge der Anschlagbuchse 39 gestattet eine bestimmte Anzahl Umdrehungen, bevor die Bewegung der Anschlagbuchse 39 durch eine Anschlagfläche 42 am Gehäuse 2 beendet wird. Die Drehbewegung in die andere Richtung ist beschränkt durch die Anschlagbuchse 40, die gegen eine Platte 43 anläuft, die mittels Schrauben 35 vor dem Wälzlager 32 befestigt ist.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel wurde im einzelnen beschrieben, um die Anwendung der der Erfindung zugrunde liegenden Idee aufzuzeigen. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auf andere Weise verkörpern, ohne von diesen Grundgedanken abzuweichen.

Claims (9)

1. Drehantrieb für einen ein Werkstück tragenden Drehtisch, insbesondere für CNC-gesteuerte Schleifmaschinen, mit einer in einem Gehäuse gelagerten Welle, einem mit der Welle gekuppelten Drehtisch und einer Antriebsspindel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (10) auf der Welle (4) und eine dazu achsparallele drehbare Scheibe (13) über ein gelenkiges, endloses Kupplungselement (12) formschlüssig in Drehverbindung gekuppelt sind und die Antriebsspindel (31) über ein Gewindestück spielfrei mit einem freien Bereich zwischen den Scheiben (10, 13) des Kupplungselements (12) gekuppelt ist.

2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindestück mit einer Gewindemutter (29) spielfrei in Eingriff steht und die Gewindemutter (29) mit dem freien Bereich zwischen den Scheiben (10, 13) des Kupplungselements (12) verschraubt ist.

3. Drehantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindestück als Kugelspindel und die Gewindemutter (29) als Kugelmutter ausgebildet sind.

4. Drehantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemutter (29) in einem Gehäuse 29 angeordnet ist und dieses in einer Längsführung (27) parallel zur Antriebsspindel (31) drehfest und längsverschiebbar geführt ist.

5. Drehantrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung zwischen den Scheiben (10, 13) eine Spieleinstellung (17, 18, 19) für das Kupplungselement (12) aufweist.

6. Drehantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spieleinstellung (17, 18, 19) an dem nicht mit der Antriebsspindel gekuppelten freien Bereich zwischen den Scheiben (10, 13) des Kupplungselement (12) anliegt.

7. Drehantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spieleinstellung aus einem im Gehäuse (1) drehbar und feststellbar gelagerten zylindrischen Ansatz (19) mit einer dazu exzentrisch angeordneten, in den freien Bereich des Kupplungselements (12) ragenden Welle (17) besteht, die auf das Kupplungsstück (12) mit einer zur Bewegungsrichtung des Kupplungselements (12) quer gerichteten, einstellbaren Kraft wirkt.

8. Drehantrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (12) aus einem über die als Zahnscheiben ausgebildeten Scheiben (10, 13) gelegten endlosen Zahnriemen (12) besteht.

9. Drehantrieb, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (19), ein Lager (8), ein Gehäuse (1), eine um eine U-Achse drehbare, im Lager (8) gelagerte Welle (4), einen an der Welle (4) befestigten, um die U-Achse drehbaren Werkstückhaltetisch (5), eine erste koaxial an der Welle (49) befestigte und mit dieser drehbare Scheibe (10), eine zweite, im Gehäuse (1) angeordnete und sich nach unten erstreckende Welle (14), mit einer zweiten, auf dieser Welle (14) drehbar angeordneten Scheibe (13), die erste und die zweite Scheibe (10, 13) umgreifende sich mit diesen bewegende gelenkige Kupplungsmittel (12) mit einem Paar parallelen, geraden, sich zwischen der ersten und der zweiten Scheibe (10, 13) erstreckenden Bereichen, eine längliche, sich parallel zu dem Paar geraden Bereichen der Kupplungsmittel (12) erstreckende Gewindespindel (31), eine auf der Gewindespindel (31) angeordnete Gewindemutter (29), einen Antriebsmotor (38) in Antriebsverbindung mit der Gewindespindel (31), um sie relativ zur Gewindemutter (29) zu drehen und dadurch die Gewindemutter (29) parallel zum Paar geraden Bereichen der Kupplungsmittel (12) hin- und hinzubewegen, Verbindungselemente (24, 25) zum Verbinden der Kupplungsmittel (12) mit der Gewindemutter (29), wodurch bei Drehung des Antriebsmotors (38) und der Gewindespindel (31) eine Längsbewegung der Gewindemutter (29) und damit der Kupplungsmittel bewirkt wird, die eine Drehbewegung der ersten Scheibe (10) und der Welle (4) über einen vorgebbaren Winkelbereich hervorruft.