PL230253B1

PL230253B1 - Turntable

Info

Publication number: PL230253B1
Application number: PL416461A
Authority: PL
Inventors: Piotr Frąckowiak; Piotr CZAJKA; Piotr Czajka; Kamil WOJTKO; Kamil Wojtko
Original assignee: Politechnika Poznanska
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2018-10-31
Also published as: PL416461A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest stół obrotowy, do podziału ciągłego urządzeń obrotowych, mających zastosowanie do ustawiania położenia kątowego elementów maszyn lub przedmiotów obrabianych.The subject of the invention is a rotary table for continuous division of rotary devices used for setting the angular position of machine elements or workpieces.

Znane są sposoby dyskretnego podziału w urządzeniach obrotowych. W urządzeniach tych zadane pozycje uzyskuje się poprzez połączenia kształtowe, np.: tarcze z systemem otworów, wielokarby, wielowypusty, elementy uzębione.Discrete subdivision methods in rotary devices are known. In these devices, preset positions are obtained through form connections, e.g. discs with a system of holes, multi-notches, splines, toothed elements.

Znane są także urządzenia do ciągłego podziału kątowego o napędzie bezpośrednim lub zbudowane na systemie przekładni mechanicznych. Dopuszczalne obciążenie elementu pozycjonowanego zależy od rodzaju przekładni mechanicznej, wymiarów gabarytowych, geometrii i materiału z jakiego są wykonane jej elementy. W precyzyjnych stołach obrotowych znalazły zastosowanie różne rozwiązania przekładni ślimakowych lub spiroidalnych. Przekładnie ślimakowe stosowane w stołach obrotowych składają się ze ślimacznicy, która współpracuje ze ślimakiem. Przekładnie ślimakowe są wykorzystywane w napędach stołów obrotowych produkowanych między innymi przez firmy Nikken i Haas Automation. Przekładnie spiroidalne wykorzystywane w stołach obrotowych składają się ze ślimaka walcowego lub stożkowego, który współpracuje z uzębieniem czołowym lub stożkowym. Znane są również rozwiązania przekładni spiroidalnych, wykorzystywane do napędu tarczy stołu obrotowego, na przykład według wynalazku P. 396825, w których ślimakwalcowy współpracuje z dwoma uzębieniami czołowymi.Directly driven continuous angular subdivision devices or built on a mechanical transmission system are also known. The permissible load of the positioned element depends on the type of mechanical transmission, overall dimensions, geometry and material from which its elements are made. Various solutions of worm or spiroid gears have been used in precision rotary tables. Worm gears used in rotary tables consist of a worm wheel that works with the worm. Worm gears are used in rotary table drives manufactured by, among others, Nikken and Haas Automation. Spiroidal gears used in rotary tables consist of a cylindrical or conical worm, which works with a face or conical gearing. There are also known solutions of spiral gears used to drive the turntable disc, e.g. according to the invention P. 396825, in which the worm-shaft cooperates with two spur gearings.

Istotą wynalazku jest stół obrotowy składający się, w tym rozwiązaniu, z monolitu wrzeciona-tarczy osadzonego na łożysku precyzyjnym w korpusie, w którym osadzony jest ułożyskowany wał, na którym jest koło walcowe o śrubowej linii zębów oraz zwoje ślimaka stożkowego lub walcowego. Uzębienie koła walcowego o śrubowej linii zębów może stanowić wraz z wałem monolit lub być osadzane na nim jako osobne koło zębate połączone z wałem na przykład za pomocą wpustu lub mechanizmu zaciskowego. Zwoje ślimaka walcowego lub stożkowego mogą być nacięte bezpośrednio na wale lub na tulei osadzanej na wale i połączonej z nim, na przykład za pomocą kleju lub układu zaciskowego. Na wrzeciono-tarczy zamocowane są dwa koła (uzębienie czołowe i koło stożkowe) połączone z wrzecionotarczą na przykład wpustem oraz śrubami. Uzębienie czołowe osadzone na wrzeciono-tarczy jest zazębione ze znajdującym się na wale kołem walcowym o śrubowej linii zębów. Koło stożkowe osadzone na wrzeciono-tarczy stołu obrotowego zazębione jest ze ślimakiem walcowym lub stożkowym znajdującym się na wale.The essence of the invention is a rotary table consisting, in this solution, of a spindle-disc monolith mounted on a precision bearing in the body, in which a shaft is mounted, on which there is a cylindrical gear with a helical tooth line and the coils of a conical or cylindrical worm. The toothing of the helical gearwheel with a helical line of teeth may constitute a monolith with the shaft or be mounted on it as a separate gear connected to the shaft, for example by means of a keyway or a clamping mechanism. The threads of a cylindrical or conical worm may be cut directly on the shaft or on a sleeve mounted on and connected to the shaft, for example by means of an adhesive or a clamping system. There are two wheels mounted on the spindle-disc (front gearing and a bevel gear) connected to the spindle with a key, for example, and with screws. The spindle gear mounted on the spindle-disc is meshed with a cylindrical gear on the shaft with a helical tooth line. The conical wheel mounted on the spindle-disk of the rotary table is meshed with a cylindrical or conical worm located on the shaft.

Wrzeciono-tarcza stołu obrotowego napędzana jest przez dwie różne przekładnie jednocześnie tj. przekładnię, w której osadzone na wale lub stanowiące zwałem monolit koło walcowe o śrubowej linii zębów zazębia się z uzębieniem czołowym osadzonym na wrzeciono-tarczy oraz przekładnię spiroidalną, której zwój ślimaka jest nacięty bezpośrednio na wale lub osadzanej na nim tulei. Ślimak ten zazębia się z kołem stożkowym zamocowanym na wrzeciono-tarczy.The spindle-disc of the rotary table is driven by two different gears at the same time, i.e. a gear in which a cylindrical wheel with a helical tooth line, mounted on the shaft or constituting a mass, engages with the spindle-disc spindle and a spiral gear, in which the worm coil is cut directly on the shaft or a sleeve mounted on it. The worm meshes with the conical wheel mounted on the spindle-disc.

Wał nachylony jest przy tym do współpracującego z nim uzębienia czołowego i koła stożkowego pod kątem wynikającym z możliwości technologicznych wykonania uzębienia czołowego współpracującego z kołem walcowym o śrubowej linii zębów. Uzębienie czołowe i koło stożkowe w przykładowym rozwiązaniu połączone są z wrzeciono-tarczą za pomocą wpustu i śrub mocujących. Między wrzeciono-tarczą, a uzębieniem czołowym znajduje się tuleja dystansowa, która służy do regulowania luzu między zębami uzębienia czołowego a zębami koła walcowego o śrubowej linii zębów. Między uzębieniem czołowym i kołem stożkowym znajduje się tuleja osadcza, do regulacji położenia koła stożkowego względem wału, na którym znajduje się zwój ślimaka przekładni spiroidalnej. Do wrzeciono-tarczy stołu obrotowego zamocowane jest łożysko precyzyjne, które z drugiej strony połączone jest z korpusem. Łożysko precyzyjne pełni w rozwiązaniu rolę prowadnicy tocznej w ruchu obrotowym zespołu wrzeciona-tarczy względem korpusu.The shaft is inclined to the counter-tooth gear mating with it and the bevel gear at an angle resulting from the technological possibilities of making the spur gear mating with a helical gear wheel with a helical tooth line. In the exemplary solution, the spindle gear and the bevel gear are connected to the spindle-disc by means of a keyway and fastening screws. There is a spacer sleeve between the spindle-disc and the face gearing, which is used to adjust the clearance between the teeth of the spindle gearing and the teeth of the helical gear with a helical line of teeth. There is a mounting sleeve between the spur gear and the bevel gear to adjust the position of the bevel gear relative to the shaft on which the worm spiral of the spiral gear is located. A precision bearing is attached to the spindle-disc of the rotary table, which on the other side is connected to the body. The precision bearing plays the role of a rolling guide in the rotational movement of the spindle-disc assembly in relation to the body.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:Thanks to the solution according to the invention, the following technical and operational effects were obtained:

- sumaryczne zwiększenie powierzchni współpracy uzębień, dzięki jednoczesnej współpracy zwoju ślimaka z uzębieniem przekładni spiroidalnej oraz współpracy koła walcowego o śrubowej linii zębów z uzębieniem czołowym,- the total increase in the surface of the toothing cooperation, thanks to the simultaneous cooperation of the worm coil with the toothing of the spiral gear and the cooperation of the helical gear wheel with the front tooth gear

- zwiększenie trwałości i obciążalności stołu obrotowego dzięki zwiększeniu powierzchni współpracy uzębień przekładni,- increasing the durability and load capacity of the rotary table thanks to the increase in the surface area of the gear teeth,

- zwiększenie sprawności układu napędowego tarczy stołu obrotowego powyżej 50% przy jednoczesnym zachowaniu jego samohamowności, poprzez zastosowanie dwóch rodzajów przekładni o różnych sprawnościach do jednoczesnego napędzania wrzeciono-tarczy,- increasing the efficiency of the rotary table disk drive system above 50%, while maintaining its self-locking, through the use of two types of gears with different efficiencies to simultaneously drive the spindle-disk,

PL 230 253 Β1PL 230 253 Β1

- poprawa stabilności, dynamiki oraz dokładności pozycjonowania dzięki zastosowaniu połączenia właściwości dwóch rodzajów przekładni.- improved stability, dynamics and positioning accuracy thanks to the combination of the properties of two types of gears.

Wynalazek w przykładowym rozwiązaniu uwidoczniono w przekroju na rysunku, na którym fig. 1 prezentuje przykładowy sposób zamocowania uzębienia czołowego i koła stożkowego i przykładowe rozwiązanie wału z kołem walcowym o śrubowej linii zębów i zwojem ślimaka.The invention in an exemplary embodiment is shown in cross-section in which Fig. 1 shows an exemplary method of mounting a spur gear and a bevel gear and an exemplary solution of a shaft with a helical gear with a helical line of teeth and a worm coil.

Stół składa się z monolitu wrzeciono-tarczy 1. Do wrzeciono-tarczy 1 przymocowane jest łożysko precyzyjne 3 pełniące rolę prowadnicy tocznej. Z drugiej strony łożysko 3 przykręcone jest do korpusu 2 stołu obrotowego śrubami 17. Uzębienie czołowe 5 i koło stożkowe 6 przekładni spiroidalnej są połączone z wrzeciono-tarczą 1 stołu obrotowego na przykład za pomocą wpustu 16, przy czym uzębienie czołowe 5 wraz z tuleją dystansową 4 jest zamocowane do wrzeciono-tarczy 1 stołu obrotowego za pomocą śrub 12 poprzez pierścień łożyska 3. Koło stożkowe 6 przekładni spiroidalnej wraz z tuleją osadczą 7 jest połączone z uzębieniem czołowym 5 na przykład za pomocą śrub 14 i kołków 15. W korpusie 2 stołu obrotowego osadzony jest ułożyskowany wał 8 z naciętymi zębami koła walcowego o śrubowej linii zębów 9 i zwojem ślimaka walcowego 10. Przy czym z uzębieniem czołowym 5 zazębione jest koło walcowe o śrubowej linii zębów 9 a z kołem stożkowym 6 przekładni spiroidalnej zazębiony jest ślimak walcowy 10.The table consists of a monolith spindle-disc 1. A precision bearing 3 is attached to the spindle-disc 1, which acts as a rolling guide. On the other hand, the bearing 3 is bolted to the body 2 of the turntable with screws 17. The spur gear 5 and the bevel gear 6 of the helical gear are connected to the spindle-disc 1 of the turntable, for example by means of a key 16, the face gear 5 together with the distance sleeve 4 is fixed to the spindle-disc 1 of the rotary table by means of screws 12 through the bearing ring 3. The conical wheel 6 of the spiral gear with the mounting sleeve 7 is connected to the spur gear 5, for example by means of screws 14 and pins 15. In the body 2 of the rotary table, the shaft 8 is mounted with cut teeth of the helical gear 9 and the thread of the cylindrical worm 10. The helical gear 9 is meshed with the spur gear 5 and the helical worm 10 is meshed with the conical gear 6 of the helical gear.

Zmiana pozycji kątowej wrzeciono-tarczy 1 dokonywana jest przez obrót wału 8, na którym nacięte są zęby koła walcowego o śrubowej linii zębów 9 i zwój ślimaka 10, które w wyniku jednoczesnej współpracy koła walcowego o śrubowej linii zębów 9 z uzębieniem czołowym 5 i zwoju ślimaka walcowego 10 z zębami koła stożkowego 6, połączonych ze sobą poprzez tuleją 7, na przykład za pomocą śrub 14 i kołków 15, powodują zmianę położenia kątowego uzębienia czołowego 5 i koła stożkowego 6. Obrót uzębienia czołowego 5 i koła stożkowego 6, które są sztywno połączone z wrzeciono-tarczą 1 powoduje zmianę jej pozycji kątowej. Obracanie wału 8 odbywa się poprzez koło zębate 11, które jest napędzane pasem zębatym nieuwidocznionym na rysunku.The change of the angular position of the spindle-disc 1 is made by rotating the shaft 8, on which the teeth of the helical gear 9 and the worm coil 10 are cut, which as a result of the simultaneous cooperation of the helical gear 9 with the face 5 and the worm turn of the helical 10 with the teeth of the bevel gear 6, connected to each other by the sleeve 7, for example by means of screws 14 and pins 15, cause the angular position of the spur gear 5 and the bevel gear 6 to change. Rotation of the spur gear 5 and the bevel gear 6, which are rigidly connected with the spindle-disc 1 changes its angular position. Shaft 8 rotates through a toothed wheel 11 which is driven by a toothed belt not shown.

Claims

Patent claim

1. Rotary table comprising a spindle-disc (1) mounted on rolling units and connected to the drive mechanism, characterized in that the spindle-disc drive mechanism (1) is connected with front tooth gearing (5) and a conical wheel (6) - preferably by means of screws (14) and pins (15) through the mounting sleeve (7) - coaxial and connected with the spindle-disc (1), preferably with a key (16) and screws (12) through a distance sleeve (4) and a precision bearing ring (3), with the teeth of the spur gear (5) and the bevel gear (6) meshing, respectively, with the teeth of the helical gear (9) and the spiral of the cylindrical worm (10) located on the shaft (8), which is mounted on in the table body (2) and driven by the engine through a backlash-free gear (11).