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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein insbesondere für eine Werkzeugmaschine geeignetes Auswuchtsystem eines Drehtisches, welches zwei verstellbare Ausgleichsmassen umfasst. Ein Drehtisch, welcher allgemein auch als Rundachse bezeichnet wird, umfasst eine elektrisch angetriebene und in definierten Winkelstellungen positionierbare Tischplatte, auf welcher ein zu bearbeitendes Werkstück aufspannbar ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus der
DE 199 20 699 C2 ist eine Vorrichtung zum Auswuchten von Werkzeugen und Werkzeughaltern bekannt, welche drehbar in einer Wuchtmaschine oder in einer Werkzeugmaschine gelagert sind. Die Vorrichtung umfasst zwei Ausgleichsringe, welche jeweils eine definierte Unwucht aufweisen und relativ zum Werkzeug bzw. Werkzeughalter verdrehbar sind. Die Verdrehung der Ausgleichsringe wird bewerkstelligt, indem diese an ihrem Außenumfang festgehalten werden und gleichzeitig die Welle der Wucht- oder Werkzeugmaschine gedreht wird.
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Aus der
DE 10 2008 030 925 A1 ist ein Drehtisch für Drehfräsbearbeitungen an Werkstücken bekannt, der ein Auswuchtsystem mit Ausgleichsmassen aufweist, die mittels einer Positionierungsvorrichtung verstellbar sind. Die Positionierungsvorrichtung ist beispielsweise als Linearantrieb ausgebildet.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Auswuchtsystem eines Drehtisches gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich eines kompakten Aufbaus bei gleichzeitig zuverlässiger und präziser Funktion weiterzuentwickeln.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Auswuchtsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das Auswuchtsystem umfasst
- – eine Tischplatte, an welcher ein Werkstück befestigbar ist,
- – einen zum Antrieb der Tischplatte, entweder in Form eines Direktantriebes oder eines Antriebes über ein Getriebe, vorgesehenen Elektromotor,
- – ein zur Ansteuerung des Elektromotors sowie zur Winkelbestimmung der Tischplatte vorgesehenes Winkelmesssystem,
- – ein Sensorsystem zur Detektion einer Unwucht der Tischplatte,
- – zwei Ausgleichsmassen, welche jeweils wahlweise drehfest in Relation zur Tischplatte oder in Relation zu einem Maschinengestell, auf welchem die Tischplatte gelagert ist, positionierbar sind,
wobei der Elektromotor, das heißt Antriebsmotor der Tischplatte, zur Positionierung der Ausgleichsmassen vorgesehen und das Winkelmesssystem des Elektromotors zugleich Winkelmesssystem des Sensorsystems ist.
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Mehrere zum Antrieb der Tischplatte vorgesehene Komponenten, nämlich der elektrische Antriebsmotor, insbesondere Direktantriebsmotor, sowie das dessen gesteuerten Betrieb sowie die korrekte Positionierung der Tischplatte ermöglichende Winkelmesssystem, sind somit zugleich Komponenten der Vorrichtung zum Auswuchten der Tischplatte. Bei den Ausgleichsmassen handelt es sich beispielsweise um Ausgleichsringe. Ebenso können die Ausgleichsmassen als Ringsegmente oder als Ausgleichsgewichte sonstiger Form gestaltet sein. Die Berechnung der korrekten Positionierung der Ausgleichsmassen kann entweder durch ein internes Steuerungssystem der den Drehtisch aufweisenden Maschine, insbesondere Werkzeugmaschine, oder durch eine externe Einheit erfolgen. In beiden Fallen zeichnet sich das Auswuchtsystem aufgrund des Entfalls sowohl einer eigenen Antriebsvorrichtung als auch einer eigenen Winkelmessvorrichtung durch eine besonders einfache, raumsparende Konstruktion aus, wobei zuverlässige, leistungsfähige Komponenten des Drehtisches zusätzlich als Komponenten des Auswuchtsystems fungieren. Unter dem Drehtisch ist die gesamte Anordnung zu verstehen, welche die drehbare Tischplatte sowie die zugehörigen Lagerungs-, Antriebs-, Mess- und Steuerungsvorrichtungen umfasst.
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Zur Erfassung der Unwucht der Tischplatte können Sensoren, welche – ähnlich wie das Winkelmesssystem – Funktionen in mehreren Systemen erfüllen, und/oder gesonderte Sensoren, die ausschließliche eine Funktion innerhalb des Auswuchtsystems erfüllen, vorgesehen sein.
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Die Fixierung der Ausgleichsmassen an der Tischplatte kann form- oder kraftschlüssig erfolgen. Während eine kraftschlüssige Fixierung eine beliebig genaue, stufenlose Verstellung ermöglicht, ist im Fall eines Formschlusses zwischen der Ausgleichsmasse und der Tischplatte oder einem fest mit der Tischplatte verbundenen Teil jegliche unbeabsichtigte Verstellung der Ausgleichsmasse während des Betriebs des Drehtisches prinzipbedingt ausgeschlossen. Die beispielsweise in Form von zur Tischplatte und damit zum gesamten Drehtisch konzentrischen Ringen gestalteten Ausgleichsmassen können mit Wälz- oder Gleitlagerungen an der Tischplatte gelagert sein. Im Fall von Wälzlagerungen kennen diese entweder als kombinierte Radial-Axial-Lager, beispielsweise als mehrreihige Schrägrollenlager oder Kreuzrollenlager, oder als separate Radiallager und Axiallager, beispielsweise jeweils in Form von Rollen- oder Nadellagern, gestaltet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Ausgleichsmassen, insbesondere Ausgleichsringe, an der Unterseite der Tischplatte angebracht, wobei sie entweder unmittelbar an der Tischplatte oder an einem mit der Tischplatte fest verbundenen Teil gelagert sind. Im Fall einer nicht horizontalen Positionierung der Tischplatte befinden sich die Ausgleichsmassen, verallgemeinert ausgedrückt, somit auf einer dem Maschinengestell zugewandten Stirnseite der typischerweise kreisförmigen Tischplatte. Hierbei überragt die Tischplatte vorzugsweise die Ausgleichsringe in radialer Richtung.
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Die vorzugsweise auf der Unterseite der Tischplatte befindlichen Ausgleichsmassen sind beispielsweise in einer kreisscheibenförmigen Vertiefung oder in einer kreisförmig umlaufenden Nut angeordnet. In Fällen, in denen die Ausgleichsmassen nicht vollständig innerhalb einer solchen Vertiefung oder Nut angeordnet sind, greifen sie zumindest teilweise in eine solche Vertiefung beziehungsweise Nut ein. Dies hat zum einen den Vorteil, dass am Umfang des Drehtisches keine Bauraum beanspruchenden und möglicherweise Bearbeitungsprozesse behindernden Ausgleichsmassen vorhanden sind. Zum anderen ist durch die Abdeckung der Ausgleichsmassen durch die Tischplatte ein Schutz vor Verschmutzung gegeben.
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Ebenso wie die Verbindung der Ausgleichsmassen mit der Tischplatte kann auch die Verbindung der Ausgleichsmassen mit dem Maschinengestell form- oder kraftschlüssig erfolgen. Unter dem Begriff Maschinengestell wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit jegliche Maschinenkomponente verstanden, die nicht mit der Tischplatte rotiert. In analoger Weise ist auch die Tischplatte nicht notwendigerweise als drehbarer Tisch im engeren Sinne ausgebildet. Vielmehr gilt als Tischplatte allgemein ein am Maschinengestell drehbar gelagertes, vorzugsweise direkt angetriebenes, mittels der mindestens zwei Ausgleichsmassen auszuwuchtendes Teil. Besonders geeignet ist das Auswuchtsystem für Rundachsen, welche für die Drehbearbeitung mit höheren Drehzahlen betrieben werden und hohe Wuchtkapazitäten benötigen. Ein typisches Beispiel hierfür sind Rundachsen, welche Drehzahlen bis 5000 U/min erreichen und Wuchtkapazitäten bis 8 kgm benötigen.
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Die wahlweise Kopplung der Auswuchtmassen mit der Tischplatte oder mit dem Maschinengestell kann beispielsweise mittels einer pneumatischen, elektromechanischen oder hydraulischen Betätigungsvorrichtung erfolgen. Zusammenfassend werden derartige Betätigungsvorrichtungen als automatische Betätigungsvorrichtungen bezeichnet. Eine deaktivierte Betätigungsvorrichtung ist in typischen Ausgestaltungen gleichbedeutend mit der Kopplung der Ausgleichsmassen mit der Tischplatte. Die Kopplung kann hierbei durch Federkraft bewirkt oder zumindest unterstützt werden.
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Ein und dieselbe Sperrvorrichtung, welche beispielsweise pneumatisch betätigbar ist, kann dazu ausgebildet sein, wahlweise eine der Ausgleichsmassen, beide Ausgleichsmassen, oder keine der Ausgleichsmassen formschlüssig mit dem Maschinengestell zu koppeln. In einer Anordnung, die nur geringen Bauraum in radialer Richtung des Drehtisches benötigt, weist die Sperrvorrichtung ein Sperrelement auf, welches in Axialrichtung des Drehtisches verschiebbar ist und vorzugsweise radial innerhalb des Außenumfangs der Tischplatte angeordnet ist.
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Ausgleichsmassen beliebiger Grundform, insbesondere ringförmige sowie kreissegmentförmige Ausgleichsmassen, sind in besonders raumsparender und geschützter Anordnung in oder an einer umlaufenden T-Nut in der Tischplatte befestigbar. Die zugehörige Betätigungsvorrichtung, welche eine drehfeste Verbindung der Ausgleichsmassen mit der Tischplatte oder mit dem Maschinengestell ermöglicht, kann in diesem Fall mit oder ohne radialen Versatz der T-Nut vorgelagert sein. Entsprechendes gilt für Ausgleichsmassen, die in einer nicht als T-Nut ausgebildeten umlaufenden Nut angeordnet sind. Bei der Betätigungsvorrichtung kann es sich um einen integrierten, beispielsweise pneumatischen Mechanismus der das Auswuchtsystem aufweisenden Rundachse oder um einen externen Betätigungsmechanismus, welcher zum Beispiel an einer Werkzeugmaschine angebracht ist, handeln.
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Ein besonderer Vorteil des Auswuchtsystems liegt darin, dass dieses automatisiert, ohne manuellen Eingriff einer Bedienperson, in Funktion treten kann.
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Durch die hohe Präzision des Winkelmesssystems, welches bei einem elektrisch direkt angetriebenen Drehtisch ohnehin vorhanden ist, erfolgt auch die Positionierung der Ausgleichsmassen, wofür kein gesonderter Antrieb benötigt wird, mit hoher Präzision. Der gesamte Vorgang des Auswuchtens, das heißt, das Erfassen der Unwucht und das Verstellen der Ausgleichsmassen, kann bei einer mit der Rundachse ausgerüsteten Werkzeugmaschine zeitsparend in Nebenzeiten, zum Beispiel während eines Werkzeugwechsels, erfolgen. Der Auswuchtvorgang kann entweder automatisiert oder durch Eingabe eines entsprechenden Befehls durch den Bediener ausgelöst werden.
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Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Auswuchtsystems,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Auswuchtsystems,
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4 bis 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Auswuchtsystems in verschiedenen Betriebszuständen,
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7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Auswuchtsystems.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine in
1 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigte Tischplatte
1 eines auch als Rundachse bezeichneten Drehtisches ist mittels einer Lagerung
2, zum Beispiel einer Wälzlagerung, auf einem Maschinengestell
3 gelagert und mittels eines Elektromotors
4, welcher in
1 nur andeutungsweise skizziert ist, direkt, das heißt ohne Getriebe, angetrieben. Auf der Tischplatte
1 ist ein nicht dargestelltes Werkstück befestigbar. Hinsichtlich der grundsätzlichen Funktion der die Tischplatte
1 umfassenden Rundachse wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik sowie auf die
DE 196 40 895 B4 verwiesen.
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An der Unterseite, das heißt der dem Maschinengestell 3 zugewandten Seite, der Tischplatte 1 sind zwei Ausgleichsmassen 5, 6 in Form von jeweils eine Unwucht aufweisenden Ausgleichsringen angeordnet. In dem in 1 dargestellten Betriebszustand sind die Ausgleichsmassen 5, 6 drehfest mit der Tischplatte 1 verbunden. Die Ausgleichsmassen 5, 6 an der Tischplatte 1 fixierende Kräfte sind in 1 durch Pfeile symbolisiert. Zur Feststellung einer Unwucht der Rundachse ist ein Sensorsystem 7 vorgesehen, welches einen Unwuchtsensor 8 sowie ein Winkelmesssystem 9 umfasst. Beim Winkelmesssystem 9 handelt es sich um ein inkrementelles oder zur Absolutwertbestimmung geeignetes Messsystem der Rundachse. Die von diesem Winkelmesssystem 9, welches sowohl eine Komponente des elektrischen Direktantriebs des Drehtisches als auch eine Komponente des Sensorsystems 7 ist, gelieferten Daten werden an eine Steuerungseinheit 10 übertragen. Die Steuerungseinheit 10 kann die Maschinensteuerung einer den Drehtisch aufweisenden Werkzeugmaschine oder eine mit einer solchen zentralen Maschinensteuerung verknüpfte Steuerungskomponente sein.
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In 2 ist mit S1 der Schwerpunkt der Tischplatte 1 ohne Ausgleichsmassen 5, 6 bezeichnet. Die Schwerpunkte der Ausgleichsmassen 5, 6 befinden sich vor dem Auswuchtvorgang in mit P5a, P6a bezeichneten Ausgangspositionen. In diesen Ausgangspositionen P5a, P6a legt der Schwerpunkt der Anordnung aus beiden Ausgleichsmassen 5, 6 auf der mit R bezeichneten Rotationsachse des Drehtisches. Um die Unwucht des Drehtisches auszugleichen, werden die Ausgleichsmassen 5, 6 in die Endpositionen P5b, P6b gebracht, in welcher der Schwerpunkt S2 der Anordnung aus beiden Ausgleichsmassen 5, 6 von der Rotationsachse R beabstandet ist. Zentrifugalkräfte sind in 2 durch von den Schwerpunkten S1, S2 ausgehende Pfeile veranschaulicht.
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Die Verstellung der Ausgleichsmassen 5, 6 geschieht dadurch, dass diese relativ zum Maschinengestell 3 fixiert werden und dabei die Tischplatte 1 mittels des Elektromotors 4 verdreht wird. Nach dem Verstellvorgang werden die Ausgleichsmassen 5, 6 wieder drehfest mit der Tischplatte 1 verbunden, was kraft- oder formschlüssig erfolgen kann.
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Anhand der in den 3 bis 7 skizzierten Ausführungsbeispiele werden im Folgenden verschiedene Möglichkeiten der wahlweisen Kopplung der Ausgleichsmassen 5, 6 mit der Tischplatte 1 oder mit dem Maschinengestell 3 erläutert. Jeder dieser Koppelmechanismen ist in die Anordnung nach den 1 und 2 integrierbar.
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Im Ausführungsbeispiel nach 3 sind die beiden Ausgleichsmassen 5, 6 als Ringe ausgebildet und mittels Lagerungen 11 verstellbar an der Tischplatte 1 gelagert. Die Ausgleichsmassen 5, 6 haben identische Abmessungen und sind axial hintereinander innerhalb einer umlaufenden Nut 12 auf der Unterseite der Tischplatte 1 angeordnet. Beim regulären, ausgewuchteten Betrieb der Tischplatte 1 sind die Ausgleichsmassen 5, 6 durch Halteelemente 13, beispielsweise Federn, drehfest relativ zur Tischplatte 1 positioniert. Für den Auswuchtvorgang, das heißt die Verstellung der Ausgleichsmassen 5, 6, wird eine Betätigungsvorrichtung 14 verwendet, welche eine Sperrvorrichtung 15 mit einem Sperrelement 16 umfasst, mit welchem eine der Ausgleichsmassen 5, 6 oder beide Ausgleichsmassen 5, 6 drehfest mit dem Maschinengestell 3 verbindbar ist bzw. verbindbar sind.
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Eine mögliche Funktionsweise der als Koppelvorrichtung dienenden Sperrvorrichtung 15 geht aus den 4 bis 6 hervor. Während das mittels der hier nicht dargestellten Betätigungsvorrichtung 14 verschiebbare Sperrelement 16 in der Anordnung nach 4 mit keiner der Ausgleichsmassen 5, 6 gekoppelt ist, ist in der Anordnung nach 5 eine Kopplung mit beiden Ausgleichsmassen 5, 6 und in der Anordnung nach 6 eine Kopplung lediglich mit der Ausgleichsmasse 6 gegeben. In dem in 5 skizzierten Betriebszustand ist somit eine gemeinsame Verdrehung beider Ausgleichsmassen 5, 6 möglich, wogegen in der Anordnung nach 6 der Spreizwinkel zwischen den Ausgleichsmassen 5, 6 verstellbar ist. Ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach 3 kann es sich im Ausführungsbeispiel nach den 4 bis 6 bei den Ausgleichsmassen 5, 6 entweder um geschlossene Ringe oder um Ringsegmente handeln. Auch die Ausgestaltung der Ausgleichsmassen 5, 6 als kompakte, beispielsweise quaderförmige Gewichte ist in beiden Fällen möglich.
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Im Ausführungsbeispiel nach 7 ist die umlaufende Nut 12 an der dem Maschinengestell 3 zugewandten Seite der Tischplatte 1 als T-Nut ausgebildet. Innerhalb der T-Nut 12 befindet sich ein im dargestellten Querschnitt kreuzförmiges Führungselement 17, welches fest mit der Ausgleichsmasse 5 verbunden und durch Federn 13 gegen Wandungen der T-Nut 12 gedrückt wird. Anders als im Ausführungsbeispiel nach den 4 bis 6 wird in diesem Fall eine drehfeste Verbindung zwischen der Ausgleichsmasse 5 und der Tischplatte 1 nicht form- sondern kraftschlüssig hergestellt. Der Kraftschluss zwischen der Ausgleichsmasse 5 und der Tischplatte 1 ist aufhebbar, indem die Ausgleichsmasse 5 mittels der Betätigungsvorrichtung 14 angehoben wird. Eine Hubbewegung der Ausgleichsmasse 5 einschließlich des Führungselementes 17 ist in 7 durch Doppelpfeile angedeutet. Die Betätigungsvorrichtung 14 kann beispielsweise als pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Aktor ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tischplatte
- 2
- Lagerung
- 3
- Maschinengestell
- 4
- Elektromotor
- 5
- Ausgleichsmasse
- 6
- Ausgleichsmasse
- 7
- Sensorsystem
- 8
- Unwuchtsensor
- 9
- Winkelmesssystem
- 10
- Steuerungseinheit
- 11
- Lagerung
- 12
- Nut
- 13
- Halteelement, Feder
- 14
- Betätigungsvorrichtung
- 15
- Sperrvorrichtung
- 16
- Sperrelement
- 17
- Führungselement
- P5a
- Ausgangsposition
- P6a
- Ausgangsposition
- P5b
- Endposition
- P6b
- Endposition
- R
- Rotationsachse
- S1
- Schwerpunkt
- S2
- Schwerpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19920699 C2 [0002]
- DE 102008030925 A1 [0003]
- DE 19640895 B4 [0024]