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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur unterbrechungsfreien elektrischen
Verbindung zwischen zwei Teilen einer Werkzeugmaschine, darunter
ein erster Maschinenteil, der drehbar auf einen zweiten, als feststehend
betrachteten Maschinenteil montiert ist.
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Die
Erfindung hat ebenfalls Werkzeugmaschinen zur Aufgabe, die mit einer
Vorrichtung zur unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung des oben
genannten Typs ausgerüstet
sind.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere aber nicht ausschließlich eine
Vorrichtung zur unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung zwischen
einem ersten Maschinenteil, der drehbar auf einem zweiten, als feststehend
betrachteten Maschinenteil montiert ist, wobei der erste Maschinenteil
mindestens ein elektrische Energie verbrauchendes Elektrogerät trägt, und
dieser erste Maschinenteil mindestens eine unterteilte Umdrehung
ausführt.
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Der
Ausdruck "unterteilte
Umdrehung" bezeichnet
eine Umdrehung, die mit mindestens einem Stopp in einer vorgegebenen
Winkellage ausgeführt wird.
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Die
unterteilte Umdrehung ist beispielsweise eine Umdrehung, die in
aufeinander folgenden Teilwinkeln mit festgelegten Werten ausführt wird.
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Der
Ausdruck "elektrische
Energie" bezeichnet
die elektrische Energie, die zur Gewährleistung mindestens einer
der Funktionen der elektrischen Spannungsversorgung und elektrischen
Steuerung eines Elektrogerätes
(Übertragung
von Antriebsenergie und Steuersignalen) benutzt wird.
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Somit
betrifft die Erfindung insbesondere aber nicht ausschließlich die
ununterbrochene elektrische Spannungsversorgung einer Mehrzahl von Elektromotoren,
die von einem ersten Teil einer Werkzeugmaschine getragen werden,
speziell eine Trommel, die mehrere Spindeln trägt, von denen jede durch einen
Elektromotor drehend angetrieben wird, wobei die genannte Trommel
eine Drehung in Teilumdrehungen, insbesondere mit Stopps an vorgegebenen
Positionen, ausführt.
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Die
Vorrichtung der Erfindung ist insbesondere zur Ausrüstung einer
Werkzeugmaschine vom Typ einer Transfermaschine wie eines Mehrspindeldrehautomaten
bestimmt.
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Neben
einem Maschinenbett besteht eine solche Maschine aus:
- – einem
ersten, als drehend betrachteten Teil, der von einer Trommel gebildet
wird, die drehbar um eine erste Achse auf dem den zweiten, als feststehenden
betrachteten Teil bildenden Maschinenbett montiert ist und eine
Mehrzahl von Spindeln trägt,
von denen jede mit einer Spannzange versehen ist, die zum Einspannen
eines Werkstücks bestimmt
ist, um die Bearbeitung eines vorderen Teils dieses Werkstücks, insbesondere
bei der Drehung des genannten Werksstücks um eine zweite Achse, zu
gestatten, wobei die Drehung der Trommel unterteilt um die erste
Achse durch eine Antriebsgruppe insbesondere in eine erste vorgegebene
Richtung angetrieben wird, so dass die Spindeln vor verschiedenen
Bearbeitungsstationen positioniert werden, deren Winkellagen im Voraus
festgelegt sind.
- – mehreren
Bearbeitungseinheiten, die sogenannten vorderen Bearbeitungseinheiten,
von denen jede mindestens ein erstes Bearbeitungswerkzeug trägt, sind
zur Bearbeitung des genannten vorderen Teils an mindestens einigen
bestimmten Bearbeitungsstationen vorgesehen.
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Bei
diesem Maschinentyp ist es wünschenswert,
dass alle Spindeln separat drehend angetrieben werden können, und
zu diesem Zweck ist jede Spindel mit einem Elektromotor ausgestattet.
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Der
Umstand, dass die Spindeln und ihre Motoren von der Trommel getragen
werden, stellt das Problem der Übertragung
der elektrischen Energie dar, das heißt insbesondere der Antriebsenergie und
der Steuersignale, zwischen einerseits einer elektrischen Spannungsversorgungseinheit
der Motoren, die insbesondere ein Verbindungsmittel mit einer maschinenexternen
Energiequelle und ein Mittel zur Steuerung der Spannungsversorgung
aufweisen, und andererseits jeder der von der genannten Trommel
getragenen Motoren.
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Eine
bekannte Lösung
besteht darin, eine Vorrichtung zur unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung
zu benutzen, die aus Folgendem besteht:
- – einerseits
aus einer Mehrzahl ringförmiger
Verteilerbauteile, die so mit der Trommel verbunden sind, dass sie
gleichzeitig mit Letzterer mitdrehen, und dass jedes von ihnen eine
ringförmige
Fläche aufweist,
die eine Kollektorbahn bildet, wobei die ringförmigen Bauteile so durch erste
elektrische Leiter mit den Motoren verbunden sind, dass sie die Übertragung
der abgenommenen elektrischen Energie gestatten,
- – andererseits
aus einer Mehrzahl elektrischer Kollektorbauteile, von denen jedes
rollend oder gleitend mit einer Kollektorbahn in Berührung gebracht
wird, und die außerdem
durch zweite elektrische Leiter mit der Spannungsversorgungseinheit
verbunden sind.
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Jedes
ringförmige
Verteilerbauteil und mit ihm zusammenwirkende Kollektorbauteil bilden
physisch eine Leiterbahn zum Durchfluss des elektrischen Stroms
zwischen einem Verbrauchergerät
und der Spannungsversorgungseinheit.
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Die
Spannungsversorgungsvorrichtungen dieses Typs sind relativ leicht
zu bauen, jedoch sind Betriebsstörungen
zu beklagen, wenn der zu übertragende
elektrische Strom extrem genaue Impulszüge enthält.
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Ein
Ergebnis der Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung zur unterbrechungsfreien
elektrischen Verbindung des oben genannten Typs zu erhalten, welche
nicht die bekannten Nachteile aufweist.
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Zu
diesem Zweck hat die Erfindung insbesondere eine Vorrichtung zur
unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung gemäß Anspruch 1 zur Aufgabe.
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Die
Erfindung hat ebenfalls Werkzeugmaschinen zur Aufgabe, die mit einer
Vorrichtung zur unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung des oben
genannten Typs ausgerüstet
sind.
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Die
Erfindung wird beim Lesen der unten stehenden, als nicht einschränkendes
Beispiel gegebenen Beschreibung unter Betrachtung der zugehörigen Zeichnung
besser verständlich,
die schematisch Folgendes darstellt:
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1:
Teilschnittansicht in einer im Wesentlichen senkrechten Längsebene
einer Werkzeugmaschine, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung ausgerüstet ist,
die in Form von Funktionsgruppen dargestellt ist,
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die 2 bis 4:
axiale Ansicht der Vorrichtung zur unterbrechungsfreien elektrischen
Verbindung gemäß der Erfindung,
im Verlauf dreier aufeinander folgender Schritte ihres Betriebs,
vor, während
und nach einer Drehung um einen vorgegebenen Teilwinkel eines ersten
Teils der ausgerüsteten Werkzeugmaschine,
der drehbar zu einem zweiten, als feststehend betrachteten Maschinenteil
der ausgerüsteten
Werkzeugmaschine montiert ist, wobei der erste Maschinenteil mindestens
ein elektrische Energie verbrauchendes Gerät trägt, und dieser erste Maschinenteil
mindestens eine unterteilte Umdrehung ausführt.
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Bei
Betrachtung der Zeichnung sieht man eine Vorrichtung 1 zur
unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung zwischen zwei Teilen
einer Werkzeugmaschine 4, darunter ein erster Maschinenteil 3, der
drehbar auf einen zweiten, als feststehend betrachteten Maschinenteil 5 montiert
ist.
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Der
zweite Maschinenteil 5 der Werkzeugmaschine 4 weist
im Wesentlichen ein Maschinenbett auf, das dazu bestimmt ist, sich
auf einer Auflage 6 wie dem Boden abzustützen, und
dieses Maschinenbett trägt
den ersten Teil 3 mittels einer drehend betätigten Funktionsgruppe 7 zur
Führung
und zum Antrieb.
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Unter
Einwirkung der drehend betätigten Funktionsgruppe 7 zur
Führung
und zum Antrieb führt
der erste Teil 3 eine Umdrehung in aufeinander folgenden
Teilwinkeln mit festgelegten Werten, insbesondere mit Stopps an
vorgegebenen Positionen, aus.
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Der
erste Maschinenteil 3 trägt mindestens ein elektrische
Energie verbrauchendes Gerät 2,
das nachfolgend Verbrauchergerät 2 genannt.
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Die
drehend betätigte
Funktionsgruppe 7 zur Führung
und zum Antrieb wird nachfolgend Funktionsgruppe 7 genannt.
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Wie
angegeben, handelt es sich bei der Werkzeugmaschine 4 speziell
aber nicht einschränkend
um eine Werkzeugmaschine wie eine Transfermaschine, die unter der
Bezeichnung Mehrspindeldrehautomat bekannt ist.
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Der
erste Maschinenteil 3 dieses Drehautomaten besteht aus
einer Trommel, die mehrere Spindeln trägt, von denen jede durch ein
elektrische Energie verbrauchendes Gerät 2 angetrieben wird,
das von einem Elektromotor gebildet wird.
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Obwohl
dies nicht unbedingt eindeutig auf den Zeichnungen zu erkennen ist,
können
die Elektromotoren, das heißt
die Verbrauchergeräte 2,
während
der Drehung der Trommel, das heißt des ersten Maschinenteils 3,
unterbrechungsfrei mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Wie
auch zu erkennen ist, weist die Werkzeugmaschine 4 eine
elektrische Spannungsversorgungseinheit 8 auf.
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Diese
elektrische Spannungsversorgungseinheit 8 weist ihrerseits
insbesondere Folgendes auf:
- – ein Stromkabel 9 zum
Anschluss an eine externe Stromquelle 10 an eine Werkzeugmaschine 4, und
- – ein
Gerät zur
Verwaltung und Steuerung 11 für den Betrieb und insbesondere
der Verbrauchergeräte 2.
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Wie
dies auf der Zeichnung zu erkennen ist, weist die Vorrichtung zur
unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung 1 mindestens
eine und vorteilhafterweise mehrere Leiterbahnen 12 zum
Durchfluss von elektrischem Strom zwischen den Verbrauchergeräten 2 und
der elektrischen Spannungsversorgungseinheit 8 auf.
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Jede
Leiterbahn 12 weist ein Verteilerbauteil 13 und
ein Kollektorbauteil 14 auf, die zueinander beweglich drehbar
um die Drehachse 30 des ersten Maschinenteils 3 gelagert
sind.
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Klassischerweise
sind das Verteilerbauteil 13 feststehend und die verschiedenen
Kollektorbauteile beweglich.
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Die
verschiedenen Kollektorbauteile 14 wirken mit dem Verteilerbauteil 13 zusammen,
um dort trotz der unterteilten Umdrehung des ersten Maschinenteils 3 ununterbrochen
elektrischen Strom abzunehmen,
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Die
verschiedenen Kollektorbauteile 14 wirken somit mit dem
Verteilerbauteil 13 zusammen, um dort elektrischen Strom
an nicht auf die Stopppositionen des ersten Maschinenteils 3 beschränkten Positionen
abzunehmen.
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Jedes
Kollektorbauteil 14 ist durch einen ersten elektrischen
Leiter 15 mit einem verbrauchenden Antriebsgerät 2 verbunden
und das zu diesem Verteilerbauteil 13 gehörende Kollektorbauteil 14 ist
durch mindestens einen zweiten elektrischen Leiter 16 mit der
elektrischen Spannungsversorgungseinheit 8 verbunden.
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Auf
bemerkenswerte Weise:
- – weist das Verteilerbauteil 13 eine
Mehrzahl von in Verbindung mit der Unterteilung der Umdrehung des
ersten Maschinenteils 3 verteilten Kontaktpunkten 17 auf,
um die Abnahme von elektrischem Strom mittels Abnehmerorganen 18 zu
gestatten, und dies in Verbindung mit der Unterteilung der Umdrehung
dieses ersten Maschinenteils 3 in verschiedenen vorher
festgelegten Winkellagen,
- – weist
das Kollektorbauteil 14 mindestens eine Gruppe von zwei
Abnehmerorganen auf, darunter ein erstes Abnehmerorgan 18 und
ein zweites Abnehmerorgan 19, die
• durch mindestens einen ersten
Leiter 15 mit einem Verbrauchergerät 2 verbunden sind,
• unter Einwirkung
eines Betätigungsgerätes 20 für die Bewegungen
dieses ersten und zweiten Abnehmerorgans 18, 19 zueinander
beweglich sind,
- – weist
das Betätigungsgerät 20 für die Bewegungen
dieses ersten und zweiten Abnehmerorgans 18, 19 einen
Betätigungsmechanismus 21 auf, der
• während der
unterteilten Umdrehung des ersten Maschinenteils 3 eines
der genannten ersten und zweiten Abnehmerorgane 18, 19 unbeweglich und
in Andruck auf mindestens einem Kontaktpunkt 17 des Verteilerelements 13 hält, und
ein anderes der genannten ersten und zweiten Abnehmerorgane 18, 19 zu
einem anderen Kontaktpunkt 17 bewegt,
• zumindest
beim Halt der unterteilten Umdrehung des ersten Maschinenteils 3 dasjenige
der genannten ersten und zweiten Abnehmerorgane 19 an einen
Kontaktpunkt 17 anlegt, das während der unterteilten Umdrehung
des ersten Maschinenteils 3 bewegt wurde.
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Die
Verteilung der Kontaktpunkte 17 in Verbindung mit der Unterteilung
der Umdrehung bedeutet, dass es eine genügende Anzahl dieser Kontaktpunkte 17 gibt,
um sie an so vielen Winkellagen zu positionieren, wie die Umdrehung
des ersten Maschinenteils 3 Teilwinkel aufweist.
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Auf
bemerkenswerte Weise weist jedes Kollektorbauteil 14 eine
erste Anzahl von Abnehmerorganen 18, 19 und das
zu diesem Kollektorbauteil 14 gehörende Verteilerbauteil 13 eine
zweite Anzahl an Kontaktpunkten 17 auf, wobei die zweite
Anzahl mindestens um eine Einheit größer als die erste Anzahl ist.
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Zum
Beispiel besitzt im Fall einer in zwei Winkelausschnitte unterteilten
Drehung, wenn ein Kollektorbauteil 14 eine erste Anzahl
von Abnehmerorganen 18, 19 aufweist, die gleich
Zwei ist, das zu diesem Kollektorbauteil 14 gehörende Verteilerbauteil 13 eine
zweite Anzahl von Kontaktpunkten 17, die gleich Drei ist.
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Im
Fall einer in vier Winkelausschnitte unterteilten Drehung, die in
den 2 bis 4 dargestellt ist, wenn ein
Kollektorbauteil 14 eine erste Anzahl von Abnehmerorganen 18, 19 aufweist,
die gleich Zwei ist, besitzt das zu diesem Kollektorbauteil 14 gehörende Verteilerbauteil 13 eine
zweite Anzahl von Kontaktpunkten 17, die gleich Acht ist.
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Diese
Konfiguration entspricht zum Beispiel dem Fall, dass der erste Maschinenteil 3 vier
Spindeln trägt,
die nacheinander vor vier verschiedenen Stationen positioniert werden
müssen.
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Jede
der vier oben genannten Spindeln ist mit einem Elektromotor ausgestattet,
der ein elektrische Energie verbrauchendes Gerät 2 bildet.
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In
den 2 bis 4 ist eine einzige Leiterbahn 12 dargestellt,
und diese Leiterbahn 12 gehört zu einem einzigen, elektrische
Energie verbrauchenden Gerät 2.
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Der
Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur unterbrechungsfreien elektrischen Verbindung gestattet es, die
Stetigkeit des Durchflusses von elektrischem Strom zwischen der
elektrischen Spannungsversorgungseinheit 8 und den elektrische Energie
verbrauchenden Geräten 2 zu
garantieren.
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Auf
bemerkenswerte Weise gewährleistet der
Mechanismus 21 des Betätigungsgerätes 20 für die Bewegungen
der genannten ersten und zweiten Abnehmerorgane 18, 19,
dass vor der Bewegung eines der genannten ersten und zweiten Abnehmerorgane 18, 19 von
einem Kontaktpunkt 17 zu einem anderen Kontaktpunkt 17 das
betreffende Abnehmerorgan vom Kontaktpunkt 17 gelöst wird,
gegen den es gedrückt
gehalten wurde.
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Auf
ebenfalls bemerkenswerte Weise gewährleistet der Mechanismus 21 des
Betätigungsgerätes 20 für die Bewegungen
der genannten ersten und zweiten Abnehmerorgane 18, 19,
dass nach der Drehung des ersten Maschinenteils 3 um einen
Teilwinkel, und somit am Ende der Bewegung eines der genannten ersten
und zweiten Abnehmerorgane 18, 19 von einem Kontaktpunkt 17 zu
einem anderen Kontaktpunkt 17, das betreffende Abnehmerorgan
an dem Kontaktpunkt 17 angelegt wird, gegen den es gedrückt gehalten
werden soll.
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Der
Mechanismus 21 des Betätigungsgerätes verwendet
beispielsweise Kurvenbahnen, die mit den Hebeln zusammenwirken,
welche die Abnehmerorgane 17, 18 bewegen.
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Dem
Fachmann ist die Erstellung eines solchen Mechanismus auf der Grundlage
der Angaben zu den erforderlichen Funktionalitäten möglich.