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Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkstückträgervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bekannt sind Werkstückträgervorrichtungen mit einem Trägerzahnrad, auf dem Werkstückträgereinheiten zur Aufnahme von Werkstücken angeordnet sind. Das Trägerzahnrad wird über eine Antriebseinrichtung mit einem Antriebszahnrad angetrieben, so dass die Werkstückträgereinheiten entlang einer Kreisbahn transportiert werden und die darauf angeordneten Werkstücke an verschiedenen Bearbeitungsstationen entnommen werden können, die benachbart zur radialen Außenseite des Trägerzahnrads angeordnet sind.
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Das Trägerzahnrad der Werkstückträgervorrichtung kann einen verhältnismäßig großen Durchmesser von beispielsweise zwei Metern aufweisen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann das Trägerzahnrad eine Ovalität in der Größenordnung von mehreren Millimetern aufweisen, was dazu führt, das bei einem vollständigen Umlauf des Trägerzahnrades sich der radiale Abstand zum Antriebszahnrad mit einer entsprechenden Toleranz ändert. Dies führt zu einer erhöhten Belastung insbesondere im Bereich der ineinandergreifenden Zähne, da je nach aktueller Drehlage des Trägerzahnrads die Ovalität entweder ein zu großes Spiel oder eine zu starke Pressung zwischen dem Trägerzahnrad und dem Antriebszahnrad zur Folge hat.
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Die
AT 19 982 E offenbart eine Vorschubübertragungseinrichtung in einer mit einem Drehtisch versehenen Maschine, wobei der Drehtisch über mehrere Zahnräder antreibbar ist, von denen ein antreibendes Zahnrad an einer Bearbeitungseinheit angeordnet ist, die eine Bearbeitung eines auf dem Drehtisch befindlichen Werkstücks ermöglicht.
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Die
DD 2 32 221 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Antrieb von Rundschalttischen, die mit einem Zahnkranz versehen sind, welcher von einem Hydraulikmotor angetrieben wird. Zur Steuerung des Motors dienen Nocken am Rundschalttisch, die über ein Schaltelement verstellt werden können.
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Die
JP S62-213 939 A offenbart einen motorisch angetriebenen Drehtisch, der zur Vergleichmäßigung der Rotationsbewegung mit einem koaxial angeordneten, zusätzlichen Generator versehen ist, über den ein glättendes Widerstandsmoment erzeugt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Werkstückträgervorrichtung mit einem Trägerzahnrad, das von einem Antriebszahnrad angetrieben wird, so auszubilden, das eine hohe Lebensdauer gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Werkstückträgervorrichtung weist ein Trägerzahnrad auf, das Träger von Werkstückträgereinheiten ist. Auf den Werkstückträgereinheiten können Werkstücke platziert werden, die bei einem Antrieb des Trägerzahnrades zu verschiedenen Winkelpositionen transportiert werden, an denen die Werkstücke an Bearbeitungsstationen entnommen bzw. die Werkstücke auf die Werkstückträgereinheiten platziert werden können. Der Antrieb des Trägerzahnrades erfolgt über eine Antriebseinrichtung, welche auf ein Antriebszahnrad wirkt, das mit der Verzahnung des Trägerzahnrades kämmt.
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Bei der erfindungsgemäßen Werkstückträgervorrichtung ist zumindest ein Zahnrad - das Trägerzahnrad und/oder das Antriebszahnrad - in einer Grundplatte radial verstellbar gelagert. Das Zahnrad ist in der Grundplatte drehbar aufgenommen, zusätzlich besteht die radiale Verstellbarkeit. Desweiteren ist ein Aktuator vorgesehen, mit dem die radiale Position des verstellbaren Zahnrads eingestellt werden kann.
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Diese Ausführung ermöglicht es, die Ovalität des Trägerzahnrades, gegebenenfalls auch des Antriebszahnrades, zu kompensieren und den Eingriff zwischen den Verzahnungen von Träger- und Antriebszahnrad über den gesamten Umfang beider Zahnräder in optimaler Weise zu gestalten, so dass weder eine zu starke Pressung noch ein zu großes Spiel gegeben ist. Die radiale Relativposition zwischen Träger- und Antriebszahnrad kann trotz einer bestehenden Ovalität immer im optimalen Bereich gehalten werden. Hierdurch werden die Kräftebelastung zwischen den Verzahnungen sowie der Verschleiß reduziert. Insgesamt ergibt sich eine erhöhte Lebensdauer der Werkstückträgervorrichtung.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Anforderung an die Maßgenauigkeit bei der Fertigung der Zahnräder reduziert ist. Insbesondere bei dem oftmals mit großem Durchmesser ausgeführten Trägerzahnrad kann eine erhöhte Ovalität zugelassen werden, da diese durch die radiale Verstellung zumindest eines der Zahnräder kompensiert wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ergibt sich eine höhere Präzision bei einem Stopp in definierten Winkelpositionen des Trägerzahnrads.
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Gegebenenfalls kann die Antriebseinrichtung in bestimmten Situationen freigeschaltet werden, so dass keine Belastungen auf die Zahnräder wirken. Beispielsweise können die Werkstückträgereinheiten an den Bearbeitungsstationen fixiert werden, wodurch auch bei Freischaltung der Antriebseinrichtung eine Arretierung der Werkstückträgervorrichtung erreicht wird.
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Die radiale Anpassung des Abstandes zwischen Träger- und Antriebszahnrad kann sowohl in einer gesteuerten als auch in einer geregelten Weise durchgeführt werden. Bei einer Steuerung wird die Ovalität mindestens eines Zahnrades einmalig vermessen und die radiale Abweichung von der Kreisform als Funktion der Winkelposition abgespeichert. Der Aktuator zum radialen Verstellen des einen Zahnrades wird fortlaufend in Abhängigkeit der aktuellen Winkelposition des mit Ovalität versehenen Zahnrades angesteuert.
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Bei einer Regelung wird permanent die Ovalität bzw. der radiale Abstand zwischen den Verzahnungen der ineinander greifenden Zahnräder gemessen und der Aktuator fortlaufend als Funktion der Messwerte angesteuert.
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Gemäß bevorzugter Ausführung wird nur die Ovalität eines Zahnrades berücksichtigt, vorzugsweise des größeren Zahnrades, bei dem es sich üblicherweise um das Trägerzahnrad handelt. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, zusätzlich oder ausschließlich die Ovalität des Antriebszahnrades zu berücksichtigen.
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Das Trägerzahnrad kann gegebenenfalls einen großen Durchmesser von beispielsweise zwei Metern aufweisen. Die Ovalität kann sich in einer Größenordnung von beispielsweise mehreren Millimetern bewegen, wobei die maximale radiale Verstellmöglichkeit des Zahnrades sowie die Ansteuerung durch den Aktuator der Größenordnung der Ovalität entsprechen.
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Gemäß weiterer bevorzugter Ausführung wird das Antriebszahnrad in der Grundplatte radial verstellbar gelagert und kann von dem Aktuator in Radialrichtung verstellt werden. Da das Trägerzahnrad üblicherweise signifikant größer ist als das Antriebszahnrad, sind für die radiale Verstellung des Antriebszahnrades kleinere Kräfte erforderlich, die von einem entsprechend kleiner dimensionierten Aktuator aufgebracht werden können. Das Trägerzahnrad ist dagegen radial fix auf der Grundplatte gehalten und nur um eine Achse drehbar gelagert.
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Gemäß einer alternativen Ausführung ist das Trägerzahnrad radial verstellbar an der Grundplatte gelagert, wobei das Antriebszahnrad vorzugsweise radial fix auf der Grundplatte nur um eine Achse drehbar gelagert ist.
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Bei dem Aktuator handelt es sich, gemäß weiterer bevorzugter Ausführung, um einen Elektro- bzw. Servomotor. Möglich ist aber auch eine Ausführung als elektromagnetischer Aktuator.
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Der als Elektromotor ausgebildete Aktuator kann ein Exzenterteil antreiben, welches das verstellbare Zahnrad in Radialrichtung verstellt. Das Exzenterteil ist beispielsweise über einen Zahnriemen mit dem Elektromotor gekoppelt und dreht sich um seine Exzenterachse. Hierbei gelangt beispielsweise ein Exzenternocken des Exzenterteils in Anlage mit einem Bauteil des verstellbaren Zahnrades und verstellt dieses in Abhängigkeit der Ovalität in Radialrichtung.
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Die Antriebseinrichtung, welche vorzugsweise einen Antriebsmotor und ein Schrittgetriebe zum Erzeugen eines schrittweisen Vorschubs des Trägerzahnrades umfasst, ist gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung fest mit dem Antriebszahnrad verbunden. Bei einer radialen Verstellmöglichkeit des Antriebszahnrades kann somit auch die Antriebseinrichtung entsprechend in Radialrichtung verstellt werden. Die Antriebseinrichtung und das Antriebszahnrad sind vorteilhafterweise auf gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte angeordnet.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Aktuator auf der gleichen Seite der Grundplatte wie das verstellbar gelagerte Zahnrad angeordnet. Das Trägerzahnrad, das Antriebszahnrad und der Aktuator befinden sind vorzugsweise alle auf der gleichen Seite der Grundplatte.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das verstellbar gelagerte Zahnrad auf Schienen verschieblich geführt, welche an der Grundplatte gehalten sind. Dies ermöglicht es insbesondere, die Antriebseinrichtung gemeinsam mit dem Antriebszahnrad zum Radialausgleich entlang der Schienen zu verschieben.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das verstellbar gelagerte Zahnrad von einem Federelement in Richtung einer Endposition kraftbeaufschlagt. Das Exzenterteil kann das Zahnrad entgegen der Federkraft verstellen, so dass das Zahnrad über eine Betätigung des Aktuators in eine Radialrichtung und über die Federkraft in die entgegengesetzte Radialrichtung zu verstellen ist.
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Das Trägerzahnrad ist vorzugsweise mit einer Außenverzahnung versehen, mit der die Verzahnung des Antriebszahnrads kämmt. Das Antriebszahnrad liegt vorzugsweise radial außerhalb des Trägerzahnrades. In Betracht kommt auch eine Ausführung, bei der das Antriebszahnrad innerhalb des Außenradius des Trägerzahnrades angeordnet ist und beispielsweise mit einer Innenverzahnung des Trägerzahnrades kämmt.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Werkstückträgervorrichtung mit einem Trägerzahnrad, das Träger von Werkstückträgereinheiten ist, sowie mit einem Antriebszahnrad, welches von einer Antriebseinrichtung angetrieben wird, wobei das Antriebszahnrad einschließlich Antriebseinrichtung radial verschieblich gelagert ist und von einem Aktuator verstellt werden kann,
- 2 die Werkstückträgervorrichtung in einer perspektivischen Ansicht von unten,
- 3 eine weitere perspektivische Ansicht der Trägervorrichtung von unten,
- 4 der Aktuator und ein Exzenterteil zum radialen Verstellen des Antriebszahnrads,
- 5 die Werkstückträgervorrichtung in Seitenansicht,
- 6 die Werkstückträgervorrichtung in einer stirnseitigen Ansicht.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den Figuren ist eine Werkstückträgervorrichtung 1 dargestellt, welche dazu eingesetzt werden kann, zu bearbeitende Werkstücke zu verschiedenen Bearbeitungsstationen zu transportieren. Die Werkstückträgervorrichtung 1 umfasst eine Grundplatte 2 auf der ein Trägerzahnrad 3 drehbar gelagert ist. An der Oberseite des Trägerzahnrades 3 sind über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Werkstückträgereinheiten 4 angeordnet, die zur Aufnahme von Werkstücken dienen, welche von Station zu Station transportiert werden sollen.
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Das ringförmige Trägerzahnrad 3 wird über ein Antriebszahnrad 5 von einer Antriebseinrichtung 6 angetrieben, welche ein Schrittgetriebe 7 und einen elektrischen Antriebsmotor umfasst, der das Schrittgetriebe 7 über eine Welle 8 (3) antreibt. Das Schrittgetriebe 7 ist über eine Ausgangswelle 9 mit dem Antriebszahnrad 5 verbunden und treibt dieses an. Das Antriebszahnrad 5, das einen signifikant kleineren Durchmesser als das Trägerzahnrad 3 aufweist, besitzt ebenso wie das Trägerzahnrad 3 eine Außenverzahnung, wobei die Verzahnungen der Zahnräder 3 und 5 ineinander greifen bzw. kämmen. Das Antriebszahnrad 5 befindet sich radial außerhalb des Trägerzahnrads 3 auf der gleichen Seite der Grundplatte 2. Die Antriebseinrichtung 6 befindet sich dagegen auf der gegenüberliegenden Seite der Grundplatte 2.
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Das Trägerzahnrad 3 kann beispielsweise einen Durchmesser von zwei Metern aufweisen. Aus Fertigungsgründen weist das Trägerzahnrad 3 eine Ovalität auf, also eine Abweichung von der idealen Kreisform, wobei die Ovalität typischerweise im Bereich von +- mehreren Millimetern - bezogen auf die Kreisform - liegt.
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Um zu vermeiden, das die Ovalität des Trägerzahnrads 3 beim Umlaufen einerseits zu einer hohen Pressung mit dem Antriebszahnrad 5 und andererseits zu einem zu großen Spiel mit dem Antriebszahnrad führt, ist ein Ausgleichmechanismus vorgesehen, bei dem das Antriebszahnrad 5 einschließlich der Antriebseinrichtung 7 in Radialrichtung verstellt werden kann. Der Ausgleichsmechanismus ist dadurch realisiert, dass das Antriebszahnrad 5 und die Antriebseinrichtung 6 auf Schienen 10 verschieblich gelagert sind, welche sich an der Unterseite der Grundplatte 2 befindet. Je eine Schiene 10 befindet sich im linken und rechten Seitenbereich des kastenförmigen Gehäuses der Antriebseinrichtung 6 und ermöglicht ein Verschieben in Radialrichtung - bezogen auf das Trägerzahnrad 3 - gemeinsam mit dem Antriebszahnrad 5. Dementsprechend ist in die Grundplatte 2 eine Ausnehmung eingebracht, durch die die Ausgangswelle 9 zwischen der Antriebseinrichtung 6 und dem Antriebszahnrad 5 geführt ist, wobei die Ausnehmung in Radialrichtung ausreichend groß ist, dass die hindurchragende Ausgangswelle 9 eine radiale Ausgleichsbewegung ausführen kann. Die Ausgleichsbewegung liegt in der gleichen Größenordnung wie die Ovalität des Trägerzahnrads 3, also üblicherweise in der Größenordnung von mehreren Millimetern.
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Die Verstellbewegung in Radialrichtung wird mit Hilfe eines Aktuators 11 durchgeführt, der auf der Oberseite der Grundplatte 2 unmittelbar benachbart zu dem Antriebszahnrad 5 angeordnet ist. Der Aktuator 11 ist als ein elektrischer Servomotor ausgeführt, der über einen Zahnriemen 12 mit einem Exzenterteil 13 verbunden ist, welcher in der Grundplatte 2 exzentrisch gelagert ist und das Gehäuse der Antriebseinrichtung 6 zur Aufnahme des Schrittgetriebes 7 beaufschlagt und in Radialrichtung verstellt. Die Beaufschlagung erfolgt gegen die Kraft von Federelementen 14, die an den Schienen 10 angeordnet sind und eine axiale Federkraft auf die Antriebseinrichtung 6 ausüben. Das Exzenterteil 13 verstellt bei einer Betätigung des Aktuators 11 die Antriebseinrichtung 6 und damit auch das Antriebszahnrad 5 gegen die Kraft der Federelemente 14. Sobald ein Nocken des Exzenterteils 13 die Exzenterlage verlassen hat, wird die Antriebseinrichtung 6 durch die Kraft der Federelemente 14 auf den Schienen 10 wieder in die entgegengesetzte Position verstellt. Vorteilhafterweise drücken die Federelemente 14 die Antriebseinrichtung 6 und das Antriebszahnrad 5 in Richtung auf das Trägerzahnrad 3; bei einer Betätigung des Aktuators 11 drückt das Exzenterteil 13 die Antriebseinrichtung und das Antriebszahnrad dementsprechend in Gegenrichtung, also weg vom Trägerzahnrad.
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Die Betätigung des Aktuators 11 wird bevorzugt in Abhängigkeit von der aktuellen Drehwinkellage des Trägerzahnrads 3 gesteuert. Es wird vorab die Ovalität des Trägerzahnrads 3 für alle Drehwinkellagen bestimmt und in einem Regel- bzw. Steuergerät abgespeichert, welches für die Betätigung des Aktuators 11 verantwortlich ist. Somit kann die Ansteuerung des Aktuators 11 in der Weise erfolgen, dass die Ovalität des Trägerzahnrades 3 durch radiales Verschieben von Antriebseinrichtung 6 und Antriebszahnrad 5 kompensiert wird. Dies erlaubt es, Trägerzahnrad 3 und Antriebszahnrad 5 immer im optimalen Eingriff zu halten, so dass weder die Pressung zwischen den Verzahnungen der Zahnräder 3 und 5 zu groß noch das Spiel in den Verzahnungen zu hoch wird.
