CN101530968A - 加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工工件的加工设备，所述工件优选至少部分由木头、木质材料、塑料等制成，所述加工设备包括机床床身(10)和至少一个连接到机床床身上的加工单元(4)，其中所述机床床身(10)包括至少部分由可固化混合物制成的基座主体(12)。本发明的加工设备的特征在于所述基座主体(12)和/或至少一部分加工单元(4)至少部分地由水泥质的混凝土，尤其纤维性混凝土制成。

Description

加工设备

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于加工工件的加工设备，所述工件优选地至少部分由木头、木质材料、塑料等制成。

背景技术

当加工和制造工件时，上述类型的加工设备广泛地应用于家具和建筑构件工业和其它的工业分支。例如，这些机器能够用于切削加工、镀层、棱边胶合或各种其它精加工。这些机器的加工单元通常装配在传统上由钢或薄钢板制成的机床床身(machine bed)上。

与此有关的加工机器的加工速度和动力载荷的增长使得支撑机器部件的机床床身的振动特性变得越来越重要。针对所述背景，已经提出了由作为合成粘结剂和添加剂的混合物的矿物铸件(mineral casting)(也被称作聚合物混凝土)制造机床床身(例如参见DE 10 2005 736 A1)。

然而，结果证明这种矿物铸件具有高强度和爆破强度，但是制造费力并且相对昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种通用类型的加工设备，其机床床身适于动力荷载，同时其制造简单并且便宜。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1所述的加工设备来实现。特别地，本发明的优选的实施例在从属权利要求中进行了限定。

本发明是基于采用机械工程学领域中全新的材料的观念。针对所述背景，本发明提出(provide)在通用类型的加工设备中，基座主体和/或加工单元的至少一部分(或者可选地加工设备的其它适当的部件)至少部分(局部)地由水泥质的混凝土，特别是纤维性混凝土构成。因此，发明人已经认识到利用迄今为止仅在建筑业中使用的所述材料也能出人意料地实现加工机器所要求的动力特性。这样，在加工机器领域中可以首次应用可轻易地、节约地获得的而且不费力就能加工的材料。而且，所述混凝土具有很高的耐久性。

在本发明的构架中，混凝土应当理解为例如根据德国工业标准1045(DIN1045)制成的水泥质的混凝土。所述混凝土可以为具有200Mpa或更高爆破强度的标准强度、高强度或甚至超高强度的混凝土。在这些情况下，混凝土将包括若干部分合成的添加剂，其中主要的水泥继续用作粘结剂。此外，在本发明的构架中，如果必要，混凝土可以设置有无拉伸或预拉伸的加固构件，所述加固构件例如可以由钢构成，但是也可以由诸如纤维复合物等等的其它材料构成。

根据本发明，一方面，加工设备的基座主体，另一方面还有加工设备的加工单元的至少一部分可以由混凝土制成。在两种情况下，混凝土的吸引力(appeal)为其高刚度(硬挺度)和其高的自重使得其非常适合用作可移动的机器部件的基座和导向装置。例如，因此加工设备的基座主体能够用作用于动态移动臂或动态移动门架(portal)的导向装置。可选地或此外，作为部分加工单元的臂或门架例如可以用于引导一个或多个心轴单元或其他加工成套装置，用于它们的动态运动。由于部件由混凝土制成，所以两种情况几乎没有引起变形，使得非常高的动态特性或非常精确的加工成为可能。

根据本发明的另外的实施例，可以想象到基座主体和/或加工单元的至少一部分至少部分地由纤维性混凝土构成。在本发明的构架中，纤维性混凝土将被理解为水泥质的混凝土，许多纤维已经在制造过程中被混合到水泥质的混凝土中、水泥质的混凝土能够由多种多样的材料构成并且可以包括多种多样的材料(例如钢、塑料、纤维复合物等等)和长度(例如几毫米直到几厘米)。纤维性混凝土的制造例如可以根据建筑标准DIN1045实现。这样，一方面，混凝土的强度可以被增强并且其破裂敏感性可以被降低，使得静态和动态特性以及耐久性能够被改善。而且，减小附加的无拉伸或预拉伸加固构件的必要性或者完全放弃这种结构的(承载)加固构件变得可能。因此不仅仅混凝土部件的制造彻底地简化，而且相应的混凝土部件的全新的几何形状变得可能。

根据本发明的实施例，进一步可以想象到基座主体形成在若干部件中，使得其具有实质上包括水泥质的混凝土的基座部和至少一个连接到其上的连接部(接合器部)。因为不是必须制造具有对应的复杂的模型(模壳)的复杂的单体，因此基座主体易于制造。相反，制备具有比较简单的几何形状的单个部件并且随后将其装配成组合体变得可能。

这里，独立部件可以在模块化系统中预制并且然后可以装配以产生依照特定要求的所需的基座主体。因此，导致了产品加工的简化的平面设计和高灵活性，其中产品可以利用简单的方式，特别是具有固定几何形状的模型预制而成。

而且，例如仅仅在大部分与时间有关的变形已经终止后通过首先存储独立部件特定时间并且精确地将它们彼此接合，具有若干部件的基座主体的构造使得可以最小化或者考虑到混凝土的与时间有关的变形(例如由于收缩)。

在本发明的构架中，基座主体的至少一个连接部可以由多种材料制成，其中，已经考虑到上述优点，结果证明至少一个连接部由混凝土部件形成是有目的的。根据本发明的优选实施例，可选地或另外想象到至少一个连接部由诸如金属型材(metal profile)的金属构件形成。因此连接部可以设置有依然更高的尺寸精度和强度而不需要特殊的后处理。针对所述背景，尤其优选的是至少一个金属构件构造为导向构件或导向型材，使得例如引导设备的移动臂或者其它可动部件。此外，由钢制成的连接部的设置使得如果必要的话至少部分地消除混凝土的可能与时间有关的变形(例如由于收缩)，以实现例如高尺寸或位置精度。

在所述多部件基座主体的观念的构架中，本发明的另一个实施例提出基座主体的部件胶合和/或齿接(用齿轮连接(geared))在一起(也就是说，它们至少在一个方向上以强制联锁接合在一起)。因此，不仅仅产生明显简化的产品和多部件基座主体的高稳定性，而且通过提供胶合连接可以实现尺寸公差的补偿，这可能发生在混凝土部件中。

根据本发明的另一个实施例，另外想象到基座主体具有至少一个、优选至少两个连接部，使得基座主体具有例如被选择为L形、U形或三角形的横截面。

具有至少一个托架状连接部的基座主体的构造，使得基座主体具有简单的构造但是还在许多方面可利用是可能的。因此，在第一转动位置上(例如向上的连接部或臂)，基座主体可以有利地用于控制台机器(consolemachine)，并且在另一个转动位置(例如向下的连接部或臂)，可以有利地用于桌面式机器(desktop machine)。如果基座主体具有U形或三角形横截面，则这个尤其适用，因为在所述情况下，必要的附加部件的数目被减小并且基座主体的刚度被增强。

而且，根据本发明的另一个实施例，想象到基座主体具有至少一个型钢。通过使所述型钢能够用作相应的基座主体的导向装置、支撑表面、负荷转移区和挠性张力构件，这种型钢可以在本发明的构架中实现多重功能。这里，尤其优选的是型钢被设置在混凝土中以确保基座主体的型钢和混凝土之间的无滑动和持久的负荷转移。

此外，根据本发明的另一个实施例，想象到加工单元具有梁状导向装置，特别是至少部分(局部)由混凝土制成的臂或门架，正如上面已经说明的。这里尤其优选的是，例如导向装置包括可以被设置到混凝土中的至少一个型钢。型钢的设置可以有助于优化导向装置的强度，而且产生改善的负荷点，因为型钢提供用于将成套装置螺接、焊接或以其他方式连接到其上的增加的可能性。此外，型钢有助于最小化混凝土的与时间有关的变形并且提供具有高尺寸精度的导向装置。

在权利要求9中限定了本发明的用于制造本发明的基座主体的方法。其特征在于基座主体由混凝土、尤其是纤维性混凝土的基座部和独立的连接部制成。这里，连接部相对于基座部在参考位置被对准并且被连接、尤其被胶合到基座部上。因此，模块化系统的上述优点能够以特别简单的方式实现，其中在胶合的情况下，胶合连接有利地允许公差补偿。

根据本发明方法的另一个实施例，想象到至少一个连接部通过校准台校准并且准备好与基座部接合。因此，可以实现精加工的基座主体的特别高的尺寸精度，其中校准台尤其利于通过为胶水提供充足的时间固化而将单个部件胶接在一起。

而且，根据另一个实施例，想象到在连接时基座部朝至少一个校准的连接部运动。这使得相应的连接部的特别精确的校准和连接部的简单和无误差制备(例如涂胶)能够实现。

附图说明

图1示意性地显示了根据本发明的第一实施例的加工设备的立体图；

图2示意性地示出了用于制造图1所示的加工设备的本发明的方法；

图3示意性地示出了用于制造图1所示的加工设备的图2的方法；

图4示意性地显示了根据本发明的第二实施例的加工设备的立体图；

图5示意性地显示了图4中所示的加工设备的立体图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

在图1的立体图中示意性地示出了作为本发明的优选实施例的加工设备1。在本实施例中，所示的加工设备1为CNC加工中心，尽管本发明不局限于此并且也可以根据本发明构造各种静态或贯穿进给机器。

在本实施例中，加工设备1用于加工工件(在图1中未示出)，所述工件例如由木头、木质材料、塑料等等制成，诸如在家具和建筑部件工业领域中经常使用的工件。为此，加工设备1包括加工单元4，在本实施例中，加工单元4由移动柱或臂6和设置在其上的一个或多个加工成套装置(未示出)形成。这里，臂6例如可以由钢制成，而且还包括混凝土，特别是型钢可以嵌入其中的纤维性混凝土。

移动柱6沿着下面将详细描述的机床床身10平移。若干控制台8(图1中仅示出了其中一个)被布置在机床床身上，以例如通过真空装置和/或其他夹紧装置(夹持设备)来支撑且保持待加工工件(未示出)。这里，可以以已知的方式沿机床床身10调整控制台8。

机床床身10包括在本实施例中主要由混凝土、优选纤维性混凝土制成的基座主体12，正如最初通过参考DIN1045定义的。

在本实施例中，基座主体12的几何形状实质上为U形以使基座主体12具有平面基座部14和以一定角度设置其上的两个支撑部(侧部)16、18。基座部和支撑部之间的角度可以以很多方式变化，以便例如通过支撑部18的相应的倾角也可以产生三角形横截面或若干其他横截面。

在本实施例中，基座主体12包括设置在基座主体12的混凝土中的两个型钢20。为此，型钢20可以设置有诸如头螺栓(head bolt)、扣环(loop)等的适当的锚固装置。这里，正如从图1中看到的，型钢20设置为使得它们用作基座主体12的支撑表面。而且，型钢20给予基座主体12附加的稳定性和破裂安全性。

而且，在本实施例中，基座主体12包括另外两个分别连接到作为连接部的支撑部16、18的型钢20′。型钢20′以它们能够用作移动柱6或其它可动部件的平移运动的导向装置的方式布置在支撑部16或18的自由端的区域中。在本实施例中，这些型钢20′分别胶合到支撑部16、18上以确保型钢20′的定位的必要精度。

下面将通过参考图2和图3描述用于制造上述基座主体12的本发明的方法的优选实施例。首先，具有其支撑部或连接部16和18的基座部14由混凝土，尤其纤维性混凝土制成。此外，例如可以用作附加导向装置的型钢20′和另外的型钢20＂可以通过校准台30制备和校准在参考位置。为此，校准台30包括多个夹持构件32，通过夹持构件32，可将型钢20′、20＂可释放地保持在参考位置。这里，参考位置例如是指移动柱4的所需位置和所需行程。

随后，将适当的胶水涂覆于在型钢20′、20＂面对基座部14的一侧上，以便立即朝型钢20′、20＂移动具有支撑部16、18的基座部14(例如通过图2和图3所示的滚轴34)并且将其压在上面。因此，将型钢20′、20＂牢固地并且以精确定义的位置接合到混凝土部件14、16、18上。

一旦胶水被固化，型钢20′、20＂能够与校准台30分离以便校准台30立即为下个胶合操作做好准备。

尽管图中没有显示，但是可以采用除了胶合连接之外的其他接合装置，诸如螺钉、螺栓等。

尽管在图1至图3中也没有示出，但是基座主体12还可以由若干部件形成，例如通过紧接着将支撑部16和/或18连接到基座部14上。在这种情况下，为了制造基座主体12，首先在相应的模型中制备独立的基座主体部14、16和18，其中模型优选是具有例如由钢等制成的高强度模型饰面的可重复使用的模型。这里，如在图1所示的实施例中，型钢20已经设置在基座部14中，尽管它们还可以紧接着连接、尤其胶合到相应的部件上。

然后，为随后的接合操作准备了接合表面并且所述接合表面设置有胶合层以便立即将部件14、16、18连接到彼此上。为了独立部件的精确和牢固的连接，还可以采用校准台，正如上面参考图2和图3所描述的。因此独立部件可以保持在所需参考位置，然后胶合层提供公差补偿。这样，可以制造具有高精度尺寸的基座主体，另外基座主体能够仅仅通过结构钢件实现。

然后，部件14、16和18可以被附加地螺接在一起或者以其他的方式非绝对地(non-positively)接合，尽管这不是绝对必要的。在相反的情况下，可以观察到也可以采用诸如部件的纯粹的螺接和/或其他非绝对(non-positive)或绝对(positive)连接的其他连接技术，来替代将单个部件14、16、18胶合在一起。

尽管在图中也未示出，但是根据本发明的基座主体12还可以被“头朝下”直立的布置以形成桌面式机器。因此可以多样化地和灵活地使用根据本发明的基座主体12，以便利用单个模型或一组模型就可以制造出种类繁多的机器。

此外，在本发明的构架中，以不同的找准方式装配基座主体12也是同样可能的，例如基座部14顶角直轧(pointing down)并且支撑部22垂直找准。在这种情况下，用于移动柱或者还可以用于任何其他类型机器构造的适当的导向装置可以连接到支撑部22的自由端。此外，可取的是在该实施例中也将基座部14设计成至少部分中空或者具有使得实现重量、刚度和振动特性之间的最佳比的尺寸。

至少部分地由混凝土制成的机床床身还可以为通过混凝土而随后延长的机床床身(例如通过胶接、螺接等)。

在图4和图5的立体图中示意性地示出了根据本发明的加工设备的第二优选实施例，其中这些图集中在基座主体12的构造上。图4和图5所示的基座主体12的特征在于其可以“一次浇注成型”。不仅基座部14和支撑部16、18整体由混凝土或纤维性混凝土制成，而且型钢20、20′直接地设置在基座部14或支撑部16、18的混凝土中。为此，型钢20形成为具有诸如头螺栓(未示出)等的锚固装置以实现直接接合的U形型材。相反，型材(连接部)20′形成为矩形箱形截面板钢。为了使得混凝土进入箱形截面板钢内部并且相应地与混凝土接合，本实施例的型钢20′设置有径向通孔(未示出)。这里，图5显示基座主体12处于当将混凝土注入模型中时其采取的位置上。相反，图4显示了作为机床床身的基座主体12的可能的位置。然而，可以观察到的是，基座主体12还可以用作在图5所示位置中的机床床身，所述位置主要适于所谓的桌面式机器。

对于所有实施例，可以观察到的是基座主体12还可以设置有多个通孔、导管、锚固点等等，以进一步优化基座主体12例如关于重量、刚度、材料耗用、数据路径选择、加压空气或其他导管、机器部件的连接等的功能性。

Claims (11)

1、一种用于加工工件的加工设备(1)，所述工件优选至少部分由木头、木质材料、塑料等制成，所述加工设备(1)包括：

机床床身(10)和连接到所述机床床身上的至少一个加工单元(4)，其中所述机床床身(10)包括至少部分由可固化混合物制成的基座主体(12)，

其特征在于

所述基座主体(12)和/或至少一部分加工单元(4)至少部分由水泥质的混凝土、尤其纤维性混凝土制成。

2、根据权利要求1所述的加工设备，其特征在于所述基座主体(12)被构造为若干部件，以使得其包括实质上由水泥质的混凝土、尤其纤维性混凝土构成的基座部(14)，以及随后连接到其上的至少一个连接部(16、18；20′)。

3、根据权利要求2所述的加工设备，其特征在于至少一个连接部由混凝土部件(16、18)形成。

4、根据权利要求2或3所述的加工设备，其特征在于至少一个连接部由金属构件(20′)、尤其是导向构件形成。

5、根据权利要求2至4中任一项所述的加工设备，其特征在于所述基座主体(12)的部件被胶合和/或齿接在一起。

6、根据前述权利要求中任一项所述的加工设备，其特征在于所述基座主体(12)包括至少一个、优选至少两个连接部(16、18)以便所述基座主体具有例如选自L形、U形或三角形的横截面。

7、根据前述权利要求中任一项所述的加工设备，其特征在于所述基座主体(12)包括优选设置在混凝土中的至少一个型钢(20)。

8、根据前述权利要求中任一项所述的加工设备，其特征在于所述加工单元(4)包括梁状导向装置(6)，尤其是包括至少部分由混凝土制成并且包括至少一个型钢的臂或门架。

9、一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的加工设备(1)的基座主体(12)的方法，包括以下步骤：

制造混凝土、尤其纤维性混凝土的基座部(14)，

制备待接合到所述基座部上的至少一个连接部(16、18；20′)，

将所述至少一个连接部(16、18；20′)校准在参考位置，

将所述至少一个连接部(16、18；20′)连接、尤其胶合到所述基座部(14)上。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述至少一个连接部(16、18；20′)通过校准台(30)校准并且准备好连接到所述基座部(14)上。

11、根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于在连接时所述基座部(14)朝所述至少一个校准的连接部(16、18；20′)运动。

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