PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19955184A1 31.05.2001
Titel Werkstückrundschalttisch mit mehrgelenkigen Planeten
Anmelder amb Produktionssysteme GmbH, 71679 Asperg, DE
Vertreter Zürn, E., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 76571 Gaggenau
DE-Anmeldedatum 16.11.1999
DE-Aktenzeichen 19955184
Offenlegungstag 31.05.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2001
IPC-Hauptklasse B23Q 1/50
IPC-Nebenklasse B23Q 39/04   B23Q 16/02   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Werkstückrundschalttisch mit einem um eine vertikale Haupttischachse drehbaren Tischkörper, der mindestens zwei, jeweils einen drehbaren Planetentisch zur Aufnahme von Werkstücken tragenden Planeten aufweist. Dazu haben die einzelnen Planeten jeweils zwei hintereinander bzw. aufeinander gelagerte Tische, wobei sich die einzelnen Tischachsen schneiden oder windschief zueinander ausgerichtet sind.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Werkstückrundschalttisch mit Planeten ausgestattet, mit deren Hilfe ohne eine Erhöhung der Anzahl an Bearbeitungsmaschinen die Zugänglichkeit der zu bearbeitenden Seiten der Werkstücke verbessert wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Werkstückrundschalttisch mit einem um eine vertikale Haupttischachse drehbaren Tischkörper, der mindestens zwei, jeweils einen drehbaren Planetentisch zur Aufnahme von Werkstücken tragenden Planeten aufweist.

Aus der DE 43 01 393 C2 ist eine Rundtakt-Werkzeugmaschine bekannt, die einen derartigen Werkstückrundschalttisch zeigt. Der Werkstückrundschalttisch lagert vier Planeten, wobei jeder dieser Planeten eine Planetenachse hat. Die Planetenachsen liegen alle in einer Ebene und tangieren einen zur Rundschalttischachse konzentrischen Kreis. Sind nun beispielsweise pro Planet zwei zueinander um 90° versetzte Horizontalbearbeitungsmaschinen angeordnet, so können diejenigen Bearbeitungsmaschinen, die zur Werkstückstirnfläche hin orientiert sind, nur ein Viertel der Bearbeitungsvorgänge durchführen, die die Bearbeitungsmaschinen bewältigen können, die zu den - durch eine Planetentischrotation austauschbaren - Seitenflächen des Werkstücks hin ausgerichtet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, einen Werkstückrundschalttisch mit solchen Planeten auszustatten, mit deren Hilfe ohne eine wesentliche Änderung des Bauraumvolumens und ohne eine Erhöhung der Anzahl an Bearbeitungsmaschinen die Zugänglichkeit der zu bearbeitenden Seiten der Werkstücke verbessert wird.

Das Problem wird mit Hilfe eines Werkstückrundschalttisches gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dazu weist der einzelne Planet zwischen seinem Grundkörper und seinem Planetentisch einen Tischträger auf. Der Tischträger ist über eine Schwenkverstellfuge am Grundkörper drehbar gelagert. Die Schwenkverstellfuge hat eine zu ihr normale Schwenkverstellachse, um die die entsprechende Planetenachse bei einer vollen Drehung des Tischträgers einen Kegel beschreibt, auf dessen Mantel mindestens zwei Mantellinien liegen, die sich in der Kegelspitze senkrecht schneiden. Die Schwenkverstellachse nimmt gegenüber einer zur Haupttischachse normalen Ebene einen solchen Winkel ein, daß bei einer Halb- oder Dritteldrehung der Schwenkverstellachse in eine bestimmte Drehrichtung mindestens eine Mantellinie ihre Orientierung aus einer zur normalen Ebene parallelen Position in eine zur Haupttischachse parallelen Position wechselt. Die Schwenkverstellachse oder deren Projektion auf diese normale Ebene schneidet die Haupttischachse oder tangiert einen zur Haupttischachse konzentrischen Kreis.

Jeder Planet hat also zwei separate Schwenk- bzw. Drehachsen zwischen seinem auf dem Tischkörper befestigten Grundkörper und seiner das Werkstück tragenden Planetentischplatte. Die Achsen sind so angeordnet, daß z. B. bei einem würfelförmigen Werkstück, das mit einer Stirnfläche auf der Planetentischplatte gespannt ist, alle restlichen Seiten- bzw. Stirnflächen in eine Richtung schwenken können, ohne hierbei den Tischkörper selbst zu schwenken. Dadurch können an den einzelnen Werkstückflächen bei einem Umlauf des Werkstückschalttisches mehr Bearbeitungen vorgenommen werden, als bei den Rundschalttischen nach dem zitierten Stand der Technik.

Auf dem jeweiligen Rundschalttisch können 2, 3, 4 und mehr dieser Planeten angeordnet sein. Die einzelnen Planeten können auf dem Rundschalttisch derart angesteuert werden, daß die verschiedenen Planeten in den einzelnen Bearbeitungsstationen immer die gleiche Planetenachsenausrichtung haben. Beispielsweise werden bei allen Planeten, die die erste Bearbeitungsstation passieren, die Planetenachse vertikal aufgestellt, während sie beim Verlassen dieser Bearbeitungsstation wieder in die horizontale Lage zurückschwenken.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zweier schematisch dargestellter Ausführungsformen:

Fig. 1 Seitenansicht eines Werkstückrundschalttisches für Planeten mit zwei Endlagen;

Fig. 2 Draufsicht zu Fig. 1;

Fig. 3 Seitenansicht eines Werkstückrundschalttisches für Planeten mit drei Endlagen;

Fig. 4 Draufsicht zu Fig. 3.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen einen Werkstückrundschalttisch (1) mit jeweils vier werkstücktragenden Planeten (10, 40).

Der Werkstückrundschalttisch (1), der in der Regel im Zentrum von mehreren Bearbeitungsmaschinen steht und hierbei ein aufgespanntes Werkstück (70) von Arbeitsposition zu Arbeitsposition bewegt, hat meist ein Gestell (2) auf dem ein Tischkörper (3) um eine vertikale Haupttischachse (5) drehbar gelagert ist. Auf, am oder im Tischkörper (3) sind die Planeten (10, 40) beispielsweise auf einem um die Haupttischachse (5) konzentrischen Kreis (6) angeordnet.

Nach Fig. 1 und 3 umfaßt ein Planet (10, 40) unabhängig von den jeweiligen Antrieben einen Grundkörper (11, 41), einen Tischträger (13, 43) und einen Planetentisch (16, 46). Der Grundkörper (11, 41) sitzt in der Regel fest auf dem Tischkörper (3). Auf dem Grundkörper (11, 41) sitzt wälz- und/oder gleitgelagert ein Tischträger (13, 43). Durch die beide Teile (11, 41; 13, 43) trennende Lagerung erstreckt sich eine Schwenkverstellfuge (12, 42). Im Zentrum der Lagerung und normal zur Schwenkverstellfuge (12, 42) ist eine Schwenkverstellachse (14, 44) angeordnet, um die der Tischträger (13, 43) gegenüber dem Grundkörper (11, 41) verschwenkt werden kann.

Im Grundkörper (11, 41) wird die Lage und Ausrichtung der Schwenkverstellachse (14, 44) festgelegt. In den Fig. 1 und 2 ist die Schwenkverstellachse (14) windschief zur Haupttischachse (5) ausgerichtet. Sie schneidet eine zur Haupttischachse (5) normale Ebene (4) unter 45°. Die Projektion der Schwenkverstellachse (14) auf die normale Ebene (4) ist eine Tangente an den Kreis (6).

In den Fig. 3 und 4 schneiden die Schwenkverstellachsen (44) nur beispielhaft die Haupttischachse (5). Gleichzeitig schneiden sie die normale Ebene (4) unter 35,2°.

Auf dem Tischträger (13, 43) ist ein Planetentisch (16, 46) gelagert. Der Planetentisch (16, 46) hat eine Planetenachse (17, 47), die normal zur Planetentischebene ausgerichtet ist. Die Planetenachse (17, 47) ist gegenüber der Schwenkverstellachse (14, 44) geneigt. In den Ausführungsbeispielen schneiden die Planetenachsen (17, 47) die entsprechenden Schwenkverstellachsen (14, 44). Die Achsen (17, 47) können aber auch windschief zu den jeweiligen Achsen (14, 44) ausgerichtet sein.

Die Planetenachsen (17, 47) sind komplette CNC-Achsen. Der drehwinkelüberwachte Planetentischantrieb positioniert den Planetentisch (16, 46) wiederholgenau innerhalb einer vorgegebenen tolerierten Genauigkeit. Die einzelnen Winkelschritte des Planetentisches (16, 46) können je nach Anwendungsfall z. B. im Grad-, Minuten- oder Sekundenbereich liegen.

Auf und/oder in den Planetentischen (16, 46) sind Spannzangen, Spannfutter oder andere hier nicht dargestellte Spannmittel angeordnet, um das Werkstück (70) auf den Planeten (10, 40) kraft- und/oder formschlüssig zu spannen. Die Spannmittel fassen das Werkstück in der Regel so, daß möglichst fünf Seiten des Werkstücks für die einzelnen Bearbeitungsgänge frei zugänglich sind.

Der Tischträger (13) aus den Fig. 1 und 2 wird von einem nicht dargestellten Antrieb zwischen zwei Endlagen verschwenkt. Er dreht sich hierbei jeweils um 180° um die Schwenkverstellachse (14). Während der Rotationsbewegung beschreibt die Planetenachse (17), die mit der Schwenkverstellachse (14) einen Winkel von 45° einschließt, einen Kegelmantel eines geraden Kegels (20), dessen Spitze (21) hier auf der Schwenkverstellachse (14) liegt. Der Spitzenwinkel des Kegels (20) beträgt 90°. Dadurch schließen zwei auf dem Kegel (20) einander gegenüberliegende Mantellinien (22, 23) einen rechten Winkel ein. Hat ein Planet (10) in Position (31) eine Grundstellung mit einer zur Haupttischachse (5) parallelen Planetenachse (17), so hat er nach einer 180°-Schwenkbewegung der Schwenkverstellachse (14) zwangsläufig eine horizontale Planetenachse (17), vgl. Position 31-33.

In den Endlagen werden der Grundkörper (11) und der Tischträger (13) gegeneinander formsteif und verdrehsicher verriegelt. Hierzu dient beispielsweise eine im Bereich der Schwenkverstellfuge (12) integrierte Hirthverzahnung.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Tischträger (43), dessen Schwenkverstellachse (44) mit der Planetenachse (47) des getragenen Planeten (40) einen Winkel von 54,73° einschließt. Bei der Rotation des Tischträgers (43) um die Schwenkverstellachse (44) beschreibt die Planetenachse (47) den Mantel eines Kegels (50), dessen Spitze (51) auch hier beispielsweise auf der Schwenkverstellachse (44) liegt. Der Spitzenwinkel des Kegels (50) beträgt ca. 109,46°. Bei diesem Kegel (50) liegen in der Mantelfläche, ausgehend von einer Mantellinie (52), jeweils zwei benachbarte weitere Mantellinien (53, 54), die gegenüber der ersten, mittleren Mantellinie (52) in der Kegelspitze (51) einen rechten Winkel einschließen. Auf dem Kegelmantel liegen also unendlich viele kartesische Koordinatensysteme, die alle ihren Ursprung in der Kegelspitze (51) haben. Folglich kann bei jeder 120°-Drehung des Tischträgers (43) gegenüber dem Grundkörper (41) eine Planetenachse (47) aus einer vertikalen in eine horizontale Lage wechseln. Dagegen kann eine horizontale Planetenachse in eine vertikale Lage oder in eine weitere horizontale Lage wechseln. Letztere schließt mit der vorherigen horizontalen Lage wiederum einen Winkel von 90° ein.

In den Positionen (62) und (63) nach den Fig. 3 und 4 sind Planeten (40) gezeigt, deren Grundstellung eine vertikale Planetenachse (47) haben. In Fig. 3, Position (63) fällt die vertikale, zur Haupttischachse (5) parallel liegende Planetenachse (47) sichtbar mit einer Mantellinie (52) zusammen. In den Positionen (61) und (64) liegen die Planetenachsen (47) in einer zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (7). Dabei ist in Position (61) die Planetenachse (47) mit der Mantellinie (53) und in Position (64) mit der Mantellinie (54) deckungsgleich.

Neben diesen beiden Ausführungsbeispielen gibt es u. a. eine Variante, bei der die Schwenkverstellachsen in einer zur Haupttischachse (5) normalen Ebene liegen. Beschreibt hierbei die Planetenachse bei einer Tischträgerdrehung einen Kegelmantel eines Kegels mit einem 90°-Spitzenwinkel, so schwenken die Planetenachsen zwischen zwei Endlagen jeweils von einer horizontalen Lage in eine andere, wobei beide Lagen einen 90°-Winkel einschließen.

Gegebenenfalls kann die Rotationsbewegung der Tischträger (13, 43) um die Schwenkverstellachsen (14, 44) auch als Arbeitsbewegung genutzt werden. Auch sind Teilungen in Gradschritten denkbar. Bezugszeichenliste 1 Werkstückrundschalttisch

2 Gestell

3 Tischkörper

4 Haupttischplatte, normale Ebene

5 Haupttischachse

6 Kreis, Tangentialkreis

7 Ebene, normal

10 Planet mit zwei Endlagen

11 Grundkörper

12 Schwenkverstellfuge

13 Tischträger

14 Schwenkverstellachse

16 Planetentisch

17 Planetenachse

20 Kegel

21 Kegelspitze

22 Mantellinie, vertikal

23 Mantellinie, horizontal

31 Position mit horizontaler Planetenachse

32 Position mit horizontaler Planetenachse

33 Position mit horizontaler Planetenachse

34 Position mit vertikaler Planetenachse

40 Planet mit drei Endlagen

41 Grundkörper

42 Schwenkverstellfuge

43 Tischträger

44 Schwenkverstellachse

46 Planetentisch

47 Planetenachse

50 Kegel

51 Kegelspitze

52 Mantellinie, vertikal

53 Mantellinie, horizontal

54 Mantellinie, horizontal

61 Position mit horizontaler Planetenachse

62 Position mit vertikaler Planetenachse

63 Position mit vertikaler Planetenachse

64 Position mit horizontaler Planetenachse

70 Werkstück


Anspruch[de]
  1. 1. Werkstückrundschalttisch mit einem um eine vertikale Haupttischachse (5) drehbaren Tischkörper (3), der mindestens zwei, jeweils einen drehbaren Planetentisch (16, 46) zur Aufnahme von Werkstücken (70) tragenden Planeten (10, 40) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß der einzelne Planet (10, 40) zwischen seinem Grundkörper (11, 41) und seinem Planetentisch (16, 46) einen Tischträger (13, 43) aufweist,
    2. - daß der Tischträger (13, 43) über eine Schwenkverstellfuge (12, 42) am Grundkörper (11, 41) drehbar gelagert ist,
    3. - daß die Schwenkverstellfuge (12, 42) eine zu ihr normale Schwenkverstellachse (14, 44) hat, um die die entsprechende Planetenachse (17, 47) bei einer vollen Drehung des Tischträgers (13, 43) einen Kegel (20, 50) beschreibt, auf dessen Mantel mindestens zwei Mantellinien (22, 23; 52-54) liegen, die sich in der Kegelspitze (21, 51) senkrecht schneiden,
    4. - daß die Schwenkverstellachse (14, 44) gegenüber einer zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (4) einen solchen Winkel einnimmt, daß bei einer Halb- oder Dritteldrehung der Schwenkverstellachse (14, 44) in eine bestimmte Drehrichtung mindestens eine Mantellinie (22, 23; 52-54) ihre Orientierung aus einer zur normalen Ebene (4) parallelen Position in eine zur Haupttischachse (5) parallelen Position wechselt und
    5. - daß die Schwenkverstellachse (14, 44) oder deren Projektion auf diese normale Ebene (4) die Haupttischachse (5) schneidet oder einen zur Haupttischachse (5) konzentrischen Kreis (6) tangiert.
  2. 2. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkverstellachse (14) gegen eine zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (4) einen 45°-Winkel einnimmt.
  3. 3. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenachse (17) mit der Schwenkverstellachse (14) einen 45°-Winkel einschließt, wobei die bevorzugten Lagen der Planetenachse (17) mit der Schwenkverstellachse (14) in einer Ebene liegen, die parallel zur Haupttischachse (5) orientiert ist.
  4. 4. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkverstellachse (44) gegen eine zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (4) einen 35,26°-Winkel einnimmt.
  5. 5. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenachse (47) mit der Schwenkverstellachse (44) einen 54,73°-Winkel einschließt, wobei die bevorzugten Lagen der Planetenachse (47) sowohl mit der Schwenkverstellachse (44) in einer Ebene liegen, die parallel zur Haupttischachse (5) orientiert ist, als auch in einer zur Haupttischachse (5) normalen Ebene (7) ausgerichtet sind.
  6. 6. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konzentrische Kreis (6) für alle Planeten (10) den gleichen Radius hat.
  7. 7. Werkstückrundschalttisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (21, 51) der Kegel (20, 50) auf einem zur Haupttischachse (5) konzentrischen Kreis liegen.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com