CN107000140A - 机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机床(1)，其包含：框架(2)，其具有两个相对的框架区段；多个腿元件(9)，其被安置在框架上；第一线性轴的第一拖板(4)，其在框架(2)的所述两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；第二线性轴的第二拖板(5)，其在第一拖板(4)上被引导和在方向Y上可移位；第三线性轴的塔形元件(6)，其被保留在第二拖板(5)上；加工元件(12)，其被保留在塔形元件(6)上并且在方向Z上可移位；以及工具主轴(13)，其被安置在加工元件(12)上用于接收工具(15)，其中框架具有整体框架元件(2)，该整体框架元件(2)由纤维增强塑料，尤其是碳纤维增强塑料制成，并且包含两个相对的框架区段。

Description

机床
技术领域
本发明涉及机床或优选地涉及用于加工工件(特别是用于加工大工件或复合组件的表面)的移动机床或移动铣床。本国际专利申请要求2014年9月11日提交的德国实用新型DE202014 007224.8的优先权。
背景技术
根据WO2010/147733A1，已知提出一种用于修复复合组件的表面的方法的通用移动机床。通用移动机床包含具有附接到框架的多个支撑腿的基本上矩形的框架，借助于该框架，移动机床能够被布置或安装在工件的表面上。
通用移动机床的加工头包含具有用于接收和驱动工具(例如，铣削、钻孔等)的工具保持器的工具主轴，其中加工头通过在彼此相辅建立的正交的X、Y和Z方向上的三个线性轴X、Y和Z可移位。在此，框架包含两个相对的框架区段，X轴的引导装置被安置在该框架区段上。
从前述通用移动机床开始，本发明的目的是提供一种用于移动使用的机床，该机床提高加工精度，同时在增加的实用性下提供较广泛的应用，特别是用于大复合组件或纤维增强塑料组件的自动修复，诸如在航空航天和汽车工业中。
为了实现上述目的，根据权利要求1或独立权利要求的机床，特别是移动机床被提出。从属权利要求与本发明的优选实施例相关。
发明内容
根据本发明的第一方面，提出一种机床，其包含：框架，其具有两个相对的框架区段；多个腿元件，其被安置在框架上；第一拖板，其具有第一线性轴，并且在框架的两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；第二拖板，其具有第二线性轴，并且在第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；塔形元件，其具有第三线性轴并且被保留在第二拖板上；加工元件，其被保留在塔形元件上并且在方向Z上(直接地或间接地)可移位；以及工具主轴，其被安置在加工元件上用于接收工具。框架具有整体框架元件，该整体框架元件由纤维增强塑料，尤其是碳纤维增强塑料制成，并且包含两个相对的框架区段。
特别地，这具有以下优点：机床的框架可以拥有非常低的重量并且因而整个机床可以拥有非常低的总重量，使得根据这方面的移动机床能够由几个操作者手动地承载或移动。
例如，考虑到框架的长度和宽度尺寸从0.5米到1.5米，利用这种结构可能提供具有减小的总重量的移动机床，特别是小于100kg的移动机床，该机床能够由两个或三个操作者手动地承载或移动并且能够被手动地布置或安装在大型组件上。
此外，除了非常有利的重量减小之外，根据本发明的框架的结构通过由纤维增强塑料制成的整体框架元件提供，进一步的优点是相比于由金属材料制成的框架和如同现有技术中可能具有多零件结构的框架，可以实现框架的优秀的刚度，以便可以在根据本发明的机床中实现显著提高的加工精度。
上述有点的组合有利地允许用于大复合组件或纤维增强塑料组件的自动修复的移动机床的使用，诸如在航空航天和汽车工业中。
根据优选的示例性实施例，机床进一步包含第一旋转轴和/或第二旋转轴，该第一旋转轴经配置以使加工元件围绕第一旋转轴旋转，该第二旋转轴经配置以使加工元件围绕第二旋转轴旋转，该第二旋转轴横向于或垂直于第一旋转轴安置。
这提供以下优点：机床的加工选项、控制选项和可能的应用可以显著地增加，因为除了相对于根据WO2010/147733A1从现有技术熟知的工件的表面在加工元件处带有三个线性轴的结构具有控制主轴中的工具的三个线性自由度之外，还可以提供两个或更多个旋转自由度，使得运动控制拥有可能的所有五个空间自由度。
为了测量工件的表面并且相对于工件确定工件的工件位置和取向，移动工件优选地包含激光测量设备。此外，移动机床可以例如包含一个或多个照相机，用于工件的表面的视觉检查和/或观察例如由框架或框架的内部形成的加工空间
根据优选的示例性实施例，用于引导第一线性轴的第一拖板的引导装置被直接安装和/或固定在整体框架元件上。这使得进一步提高机床的运动学的刚度成为可能，并且此外机床的总重量能够被进一步减小，因为组件的数量减少。
根据优选的示例性实施例，第一拖板具有两个相对的横向构件，该两个相对的横向构件优选地从框架的两个相对的框架区段中的一个延伸到两个相对的框架区段中的另一个，其中用于引导第二线性轴的第二拖板的引导装置被优选地安置在第一拖板的两个相对的横向构件上。
根据优选的示例性实施例，用于引导第二线性轴的第二拖板的引导装置被安置在第一拖板的侧面上的第一拖板的两个相对的横向构件上，在该侧面上，第一拖板在框架的两个相对的框架区段上被引导，使得机床的第二拖板和框架被安置在第一拖板的相同侧上。
这具有以下优点：机床的总高度可以减小并且机床的手动移动性被提高。此外，工具可以被更好地和更安全地安装在倾斜表面上，因为在倾斜的情况下由于机床的重量，作用在机床上的总扭矩通过机床的较低的重心而减小。
根据优选的示例性实施例，第一拖板具有由纤维增强材料，特别是碳纤维增强塑料制成的整体框架元件。这具有以下优点：机床的总重量能够被进一步减小并且机床主体的刚度可以被进一步提高，以便可以实现更高的加工精度。
根据优选的示例性实施例，第一拖板的整体框架元件包含第一拖板的两个相对的横向构件。这具有以下优点：结构的刚度被进一步提高，以便可以实现更高的加工精度。
根据优选的示例性实施例，用于引导第二线性轴的第二拖板的引导装置被直接安装和/或固定在第一拖板的两个相对的横向构件上。这使得进一步提高机床的运动学的刚度成为可能，并且此外机床的总重量可以进一步减小，因为组件的数量减小。
根据优选的示例性实施例，塔形元件被安置在第一拖板的两个相对的横向构件上。这具有以下优点：甚至可以在机床中实现较高的加工精度，因为塔形元件的重量和由于加工工件而产生的相反的作用力对称地作用在第一拖板上并且因此没有扭矩作用在第一拖板上。
根据优选的示例性实施例，第二拖板包括由纤维增强材料，特别是碳纤维增强塑料制成的整体框架元件。这具有以下优点：机床的总重量可以被进一步减小并且机床主体的刚度可以被进一步提高，以便可以实现更高的加工精度。
根据优选的示例性实施例，第二拖板包括两个相对的横向构件，其中塔形元件优选地被安置在第二拖板的两个相对的横向构件上。这具有以下优点：甚至可以实现机床的较高的加工精度，因为塔形元件的重量和由于加工工件而产生的相反的作用力对称地作用在第一拖板上并且因此没有扭矩作用在第一拖板上。
根据优选的示例性实施例，第二拖板的整体框架元件包含第二拖板的两个相对的横向构件。这具有以下优点：结构的刚度被进一步提高，以便能够实现更高的加工精度。
根据优选的示例性实施例，塔形元件可旋转地支撑在第二拖板上，并且第一旋转轴的直接驱动器优选地被安置在第二拖板上，该直接驱动器旋转地驱动塔形元件。这具有以下优点：机床的总高度能够进一步减小，并且旋转轴的重心更接近第二拖板。因此，在机床倾斜的情况下，能够减小作用的扭矩。由此，能够实现进一步提高的加工精度。
根据优选的示例性实施例，加工元件包括致动器，该致动器经配置以在主轴轴的方向上驱动工具主轴上保持的工具的振动运动，特别优选地以超声范围内的频率。这具有以下优点：加工精度能够被进一步提高。特别地，当由纤维增强塑料制成的复合组件和组件的表面被加工时，加工的表面展现出显著减少的磨损或由纤维增强塑料制成的复合组件或组件的表面上的磨损能够被避免。
根据优选的示例性实施例，致动器包括压电驱动器，该压电驱动器经配置以在主轴轴的方向上驱动工具主轴上保持的工具的振动运动，特别是以超声范围内的频率。
根据优选的示例性实施例，机床进一步包含用于从安置在框架的内部中的加工空间抽取灰尘和加工碎片的吸入装置，其中框架优选地包含面向框架的内部的一个或多个吸入开口。这具有以下优点：没有附加设备必须被提供以从加工空间中移除碎片和灰尘。
此外，吸入开口可以有利地紧密地形成在框架元件中，使得通过附加吸入开口或吸入管，加工空间在空间上未被进一步限制，以便加工元件的移动性在整个框架的内部保持不受限制。
根据优选的示例性实施例，机床进一步包含一个或多个吸入管道，该一个或多个吸入管道被优选地连接到一个或多个吸入开口并且优选地形成在整体框件元件上或中。这具有以下优点：吸入管道能够被紧密地并且以低重量形成在框架元件上或中，其中除此之外，框架的刚度还能够进一步增加，以便也能够提高加工精度
根据优选的示例性实施例，用于连接外部吸入设备的至少一个吸入端口(其连接到吸入管道)被安装或形成在整体框架元件上。这具有以下优点：外部吸入设备能够连接到整体框架元件，优选地在背离加工空间的侧面上，使得通过附加吸入设备或吸入管，加工空间在空间上未被进一步限制，以便加工元件的移动性在整个框架的内部保持不受限制。
根据优选的示例性实施例，框架的两个相对的框架区段包括引导件，该引导件用于覆盖框架的内部的在X方向上可移动的一个或多个辊覆盖元件。这具有以下优点：加工空间能够使用上面简单的装置覆盖。这允许保护操作者不插入东西和密封加工空间。此外，能够提高用于加工空间的吸入装置的效率。
根据优选的示例性实施例，可移动的辊覆盖元件由透明材料形成。这具有以下优点：根据以上所述，加工空间继续可见。
根据优选的示例性实施例，可移动的辊覆盖元件的末端部分被安装在第一拖板上，以便移位第一拖板使可移动的辊覆盖元件移动。这具有以下优点：第一拖板的运动被限制，并且辊覆盖元件的运动遵循第一拖板的运动。
根据优选的示例性实施例，安置在框架上的多个腿元件包括用于附接到待加工的工件的表面的相应的吸盘连接件。这允许腿元件到工件的表面的更简单和更可靠的可释放附接。
根据优选的示例性实施例，安置在框架上的多个腿元件包括相应的中空元件，该中空元件在一端处连接到相应的吸盘连接件和/或在另一端处连接到中间端口。这具有以下优点：能够施加真空，以便将吸入端口可靠地附接和安装在工件的表面上。
根据优选的示例性实施例，安置在框架上的多个腿元件中的一个或多个包括相应的球形接头。这具有以下优点：吸入端口均可以在腿元件上独立地枢转，以便更好地适应工件的不均匀表面。
根据优选的示例性实施例，中空元件包含球形接头，球形接头的球形元件优选地包括用于穿过媒介的管道。这具有以下优点：能够经由球形接头施加真空，以便将吸入端口可靠地附接和安装到工件的表面。
根据优选的示例性实施例，安置在框架上的多个腿元件在高度上可调整。这具有以下优点：吸入端口在腿元件处的高度均能够被独立地改变，以便更好地适应工件的不均匀表面。
根据优选的示例性实施例，机床进一步包含用于连接外部控制设备以便控制机床的控制接口。
根据优选的示例性实施例，控制接口被安置在框架上，并且优选地包括用于以电功率供应机床的外部功率接口和/或用于从外部控制设备接收外部控制信号的外部通信接口。
根据优选的示例性实施例，机床进一步包含用于控制机床的可控轴的相应驱动器的一个或多个驱动控制器，所述驱动控制器中的每一个优选地连接到控制接口的通信接口。这具有以下优点：分散控制配置是可能的，其中单个外部连接件(诸如总线电缆)足以控制所有驱动控制器，因为到驱动控制器的连接件仅从控制接口分支。这允许附加重量和空间节省。
根据优选的示例性实施例，驱动控制器中的每一个连接到控制接口的功率接口。这具有以下优点：单个外部连接件(诸如功率电缆)足以对所有驱动控制器供电，因为到驱动控制器的连接件仅从控制接口分支。这允许附加重量和空间节省。
根据优选的示例性实施例，机床进一步包含用于驱动机床的相应的可控轴的一个或多个驱动器，驱动器中的每一个优选地连接到控制接口的功率接口。这具有以下优点：单个外部连接件(诸如功率电缆)足以对所有驱动器供电，因为到驱动器的连接件仅从控制接口分支。这允许附加重量和空间节省。
根据优选的示例性实施例，一个或多个电缆引导管道形成在框架的整体框架元件上或中。这产生更有效和更简单的结构，其中较少的电缆被公开地布线/路由。此外，框架元件的刚度被有利地增加。
根据优选的示例性实施例，机床进一步包含覆盖元件，该覆盖元件被安置在第一拖板处并且覆盖第一拖板。根据优选的示例性实施例，覆盖元件覆盖塔形元件和/或安置在第一拖板上的第二拖板。这具有以下优点：对操作者提供插入保护。此外，机床的移动零件被保护免受外部干扰。
上面的优选方面或其特征可以被独立地或组合地提供。此外，独立方面在下面描述，其能够独立地或与所有上述方面组合被提供。
根据进一步独立的方面，提出一种机床，其包含：框架，其具有两个相对的框架区段；多个腿元件，其被安置在框架上；第一拖板，其具有第一线性轴，并且在框架的两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；第二拖板，其具有第二线性轴，并且在第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；塔形元件，其具有第三线性轴并且被保留在第二拖板上；加工元件，其被直接地或间接地保留在塔形元件上并且在方向Z上可移位；和/或工具主轴，其被安置在加工元件上用于接收工具，其中加工元件包含致动器，其经配置以在主轴轴的方向上驱动工具主轴上保持的工具的振动运动，特别是以超声范围内的频率。
根据进一步独立的方面，提出一种机床，其包含：框架，其具有两个相对的框架区段；多个腿元件，其被安置在框架上；第一拖板，其具有第一线性轴，并且在框架的两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；第二拖板，其具有第二线性轴，并且在第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；塔形元件，其具有第三线性轴并且被保留在第二拖板上；加工元件，其被直接地或间接地保留在塔形元件上并且在方向Z上可移位；工具主轴，其被安置在加工元件上用于接收工具；和/或吸入装置，其用于从安置在框架的内部的加工空间中抽取灰尘和加工碎片，其中框架包含面向框架的内部的一个或多个吸入开口。
根据进一步独立的方面，提出一种机床，其包含：框架，其具有两个相对的框架区段；多个腿元件，其被安置在框架上；第一拖板，其具有第一线性轴，并且在框架的两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；第二拖板，其具有第二线性轴，并且在第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；塔形元件，其具有第三线性轴并且被保留在第二拖板上；加工元件，其被直接地或间接地保留在塔形元件上并且在方向Z上可移位；工具主轴，其被安置在加工元件上用于接收工具；和/或一个或多个辊覆盖元件，其在X方向上可移位，用于覆盖框架的内部，框架的两个相对的框架区段包括用于辊覆盖元件的引导件。
根据进一步独立的方面，提出一种机床，其包含：框架，其具有两个相对的框架区段；多个腿元件，其被安置在框架上；第一拖板，其具有第一线性轴，并且在框架的两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；第二拖板，其具有第二线性轴，并且在第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；塔形元件，其具有第三线性轴并且被保留在第二拖板上；加工元件，其被直接地或间接地保留在塔形元件上并且在方向Z上可移位；工具主轴，其被安置在加工元件上用于接收工具；和/或控制接口，其用于连接外部控制设备，以便控制机床，其中控制接口被安置在框架上，并且包括用于以电功率供应机床的外部功率接口和/或用于从外部控制设备接收外部控制信号的外部通信接口，和/或其中机床进一步包含用于控制机床的可控轴的相应驱动器的一个或多个驱动控制器，所述驱动控制器中的每一个连接到控制接口的通信接口和功率接口。
在进一步优选的实施例中，在上面描述的机床中的一个下，一个或多个视频记录设备可以被安置在机床的框架处(例如，可以可选地附接到加工单元的用于工件的表面的视觉检查的上述照相机和/或例如，在加工元件的框架上用于监测形成在框架元件内侧的加工空间的一部分或整个加工空间的一个或多个照相机)。
优选地，一个或多个视频记录设备均包含一个或多个固定照相机，该一个或多个固定照相机优选地指向加工元件和/或优选地至少指向由机床的框架形成的加工空间的一部分。这有利地使操作者可能经由可以经由电缆连接件和/或无线通信链路连接到(多个)视频记录设备的显示设备的外部显示器能够监测机床的加工空间中的加工。
替代地或附加地，一个或多个视频记录设备优选地均包括一个或多个可控照相机，该一个或多个可控照相机优选地可指向加工元件和/或至少指向由机床的框架形成的加工空间的一部分。这有利地使操作者可能经由可以经由电缆连接件和/或无线通信链路连接到(多个)视频记录设备的显示设备的外部显示器能够监测机床的加工空间中的加工，并且也能够移动地或可选地(或替代地，例如，在上述固定照相机中)控制照相机的取向以电子地控制缩放水平。
优选地，一个或多个视频记录设备通过功率和/或信号线连接到机床的功率和/或控制接口，经由功率和/或控制接口，视频记录设备优选地可连接到外部显示设备以输出视频信号，优选地用于在外部显示设备的显示器上显示图像，和/或可连接到控制设备，经由控制设备，机床的操作者能够控制一个或多个视频记录设备。
因为机床然后被可选地布置在较大的安装表面上或处，由于机床位于的高度(例如，如果移动机床在大飞行器的机翼处被采用)，该较大的安装表面可能难以被直接地观察到，因为操作者还能够经由来自视频记录设备的信号观察其加工空间或部分，例如经由固定或移动显示设备(诸如平板电脑、笔记本电脑、智能手机或经由外部连接的控制面板的显示器)，所以具有视频记录设备的上述实施例在作为移动机床的配置中特别有用。
在进一步优选的实施例中，在上面描述的机床中的一个中，可以形成一个或多个电光源，特别是形成为具有多个LED的LED单元和/或探照灯，优选地用于照亮由机床的框架形成的加工空间。这具有以下优点：处理或加工监测(可能使用前述的视频记录设备)甚至在低光状况下保持可能或能够被显著地改善。
总之，根据本发明的方面和优选实施例，提出可以有利地以显著的重量节省在移动应用中使用的机床，其中机床的刚度能够增加并且加工精度能够以增强的实用性并且使用较宽的可能应用范围提高。
前述方面有利地实现用于大复合组件或纤维增强塑料组件的自动修复的移动机床的使用，诸如在航空航天和汽车工业中。
在下文参考伴随的示意图以示例的方式描述本发明。
附图说明
图1是从上面倾斜地观察到的根据本发明的实施例的机床的示意性透视图；
图2是根据本发明的实施例的机床的示意性前视图；
图3是根据本发明的实施例的机床的示意性平面视图；
图4是根据本发明的实施例的机床的示意性侧视图；
图5是从下面倾斜地观察到的根据本发明的实施例的机床的示意性透视图；
图6是根据本发明的实施例的机床的示意性底视图；
图7是在无覆盖元件的情况下从上面倾斜地观察到的根据本发明的实施例的机床的示意性透视图；
图8是在无覆盖元件的情况下从上面倾斜地观察到的根据本发明的实施例的机床的另一示意性透视图；以及
图9是根据本发明的实施例的腿元件的示例性详细示意图。
具体实施方式
在下面，将参考附图详细描述本发明的示例。在本文中，相同的元件以附图中的相同参考标记指定。然而，本发明不限于所描述的实施例的特征，而是在独立权利要求的范围内，还包括所描述的实施例的特征的修改和各种示例的特征的组合
图1到图8示出根据本发明的实施例的移动机床1的示意图。图1示出从上面倾斜地观察到的根据本发明的实施例的机床1的示意性透视图、图2示出机床1的示意性前视图、图3示出机床1的示意性平面视图并且图4示出机床1的示意性侧视图。
作为基础框架，机床1包括例如矩形或基本上方形的框架，该框架是由纤维增强塑料，特别是碳纤维增强塑料制成的整体形成的框架元件2的示例，在示例性实施例中，附加元件(诸如附接的覆盖板等)可以可选地安装在框架元件2上。优选地，框架宽度和/或框架长度为大约0.5m到1.5m。
在框架元件2的内部中，机床1具有加工空间，该加工空间完全由整体框架元件2包围(例如，参见图5和图6)。在框架元件2的四个框架区段的两个相对的框架区段上，在用于可控X线性轴(第一线性轴)的X方向上延伸的引导件3a和3b被直接布置在框架元件2的两个相对的框架区段上(例如，参见图1、图3和图4)。
在X方向上可移位的X拖板4由引导件3a和3b引导。优选地，X线性轴包括在引导件3a和3b中的每一个上的两个相对的框架区段中的至少一个和优选地每一个上的相应的长度测量系统，使得X线性轴的X拖板4的位置能够被确定在一侧并且优选地在两侧上。
例如在X拖板的两侧上，X线性轴包括分别具有相应的螺杆轴3c或3d的相应螺杆驱动器。在螺杆轴3c和3d上，驱动器3e和3f被保留，该驱动器3e和3f被侧向地安装或安置在X拖板4处。驱动器3e和3f经配置以在X方向上沿螺杆轴3c和3d移位X拖板4。
因此，X拖板4经由在机床框架的框架元件2上的引导件3a和3b上的X线性轴的控制沿X方向被可移位地引导，并且包含整体形成的框架元件，该框架元件例如由纤维增强材料，特别是碳纤维增强材料制成。
在机床的框架的框架元件2的外侧上，四个腿元件9分别被安置在四个框架区段中的每一个处。腿元件用于在表面上(诸如大工件的表面上)设置机床1。
在图1-图5中，覆盖元件21的示例(罩元件或覆盖物、可选地由塑料制成的覆盖元件)被安装或安置在X拖板4上，以便覆盖和保护底层组件。此外，覆盖元件21导致对机床1的操作者的插入保护。然而，提供没有覆盖元件21的实施例也是可能的。
作为一个示例，图6到图8示出没有这个覆盖元件21的机床1。图6示出机床1的示意性底视图、图7示出在无覆盖元件21的情况下从上面倾斜地观察到的机床1的示意性透视图并且图8是在无覆盖元件21的情况下从上面倾斜地观察到的机床1的另一示意性透视图。
X拖板4的框架元件包括两个横向构件4a和4b，该两个横向构件4a和4b从框架元件2的框架区段上的引导件3a延伸到框架元件2的相对的框架区段和引导件3b。在X拖板4的底部上，Y线性轴(第二线性轴)的Y拖板5被保留，该Y拖板5能够通过未示出的驱动器沿Y方向移位。例如，X方向正交于Y方向，并且X拖板4的横向构件4a和4b的底侧具有在Y方向(未示出)上取向的相应引导件，Y线性轴的Y拖板5在引导件上被引导。
Y拖板5通过在X拖板的框架元件4的底侧上的引导件上的Y线性轴在Y方向上被可移位地引导，并且包含整体形成的框架元件，该框架元件例如由纤维增强材料，特别是碳纤维增强塑料制成。
在这个优选实施例中，X拖板和Y拖板均由纤维增强塑料形成，并且包含纤维增强塑料的相应框架元件。在进一步的实施例中，当然可能由不同的材料形成这些拖板或这些框架元件中的一个或两个，例如，由金属形成，优选地例如，考虑重量原因由铝形成。
在Y线性轴的Y滑块5的中心，塔形元件6被保留，该塔形元件6在Z方向上延伸，该Z方向例如正交地延伸到X线性轴和Y线性轴的X方向和Y方向。旋转直接驱动器7被布置在Y线性轴的Y拖板5上(例如，参见图7和图8)，并且经配置以围绕旋转轴(第二旋转轴，优选地在至少360°上可控)旋转地驱动塔形元件6，该旋转轴以平行于Z方向取向。例如，在中空的塔形元件6内侧，Z线性轴(第三线性轴)的Z拖板8被安置(例如，参见图5、图7和图8)，该Z拖板8通过另一线性驱动器在Z方向上可移位。
在Z拖板8的下端处，加工元件12(加工头或例如，铣头)被安置，例如，参见图5和图6。加工元件12保持具有工具保持器14的工具主轴13，作为一个示例，用于加工工件的铣削工具15被接收在工具保持器14上。在主轴13的主轴外壳中，安置用于驱动主轴的主轴马达。
此外，在本发明的优选实施例中，压电致动器或类似的振动驱动器被附加地提供，以便附加地驱动工具中的振动运动，其中工具在主轴轴的方向上振动。这在由纤维复合材料制成的复合组件和表面的加工中特别地有利，因为加工表面上的磨损或松散(ravel)能够被避免。
加工元件12被定位或保留在Z拖板8的下端处，该Z拖板8的下端突出进入塔形元件6内，该塔形元件6在Y拖板5上通过旋转直接驱动器7围绕Z轴可旋转并且在塔形元件6上在Z方向上可移位地被保持。
在Z拖板8的下端处，另一旋转直接驱动器11通过示例的方式被提供，该旋转直接驱动器11经配置以使用主轴13围绕旋转轴(第二旋转轴，可能形成为枢转轴，优选地在至少180°上可控)旋转地驱动加工元件12，该旋转轴例如垂直于Z方向取向。
作为一个示例，在加工元件12的一侧上，测量设备17被安装，该测量设备17可以包括用于测量工件的表面和用于确定机床1相对于工件的位置的激光测量系统和/或用于检查工件的表面的其它非接触测量系统(例如，具有照相机的光学系统和/或超声测量系统)。这种测量设备(或这种测量设备的部分)也可以被安置在框架2的内侧上。
此外，在进一步的实施例中，机床1优选地包含激光工具测量系统或激光工具测量设备，其能够被安置在加工元件2和/或框架2的内侧上，以便通过激光测量主轴13上接收的工具15或测量其位置。通过示例的方式，在图5和图6中，可选的激光工具测量设备24被布置在框架2的内侧上。这提供通过安装在机床内侧的框架上的工具测量设备24的工具激光测量例如主轴13上接收的工具15的工具长度和直径的可能性。
来自Y拖板5的电缆馈送(未示出)导线能够连接到加工元件12，并且然后提供用于主轴驱动器、直接驱动器11、压电驱动器和/或测量设备17的电功率供应。附加地，控制信号可以经由电缆馈送16被传输11到主轴驱动器和直接驱动器，并且传感器信号可以从测量设备17读出。
另外，电缆引导件(例如，用于致动器信号、传感器信号或电功率供应)在电缆管道中被优选地引导，在优选实施例中，电缆管道形成在整体框架元件2上或中。
作为一个示例，图1、图3、图5和图6示出在框架元件2的拐角处外部地形成的接口开口19，如同在框架元件1中形成的电缆引导管道的末端在向内方向上直接或间接到拖板中的一个或多个和在轴的拖板处的驱动器。
在根据这个优选的实施例的机床的框架元件2的内表面2a上，形成吸入开口18，灰尘和碎片能够通过该吸入开口18从加工空间被抽取(例如，参见图5)。
电缆馈送管道和/或吸入管道优选地形成在机床的框架元件2上和/或中。
此外，机床优选地提供在框架元件2上安置的外端口，例如，用于连接电功率供应的功率连接件和/或用于连接致动器的通信链路和/或来自或到外部控制设备的传感器信号传输的已经提及的控制接口19，和/或用于外部吸入设备的吸入端口20(必要时，优选地通过在框架元件2上或中的内部吸入端口到吸入端口18的连接件)。在此，在优选实施例中，吸入管道或吸入端口20液压地或气动地连接到电缆馈送管道，因为以此方式负压力或真空也作用于电缆馈送管道，并且保护电组件免受带电的灰尘。
图9示出腿元件9的示例性详细示意图，该腿元件9例如均具有相同的设计。腿元件包括优选地由纤维增强塑料，特别是碳纤维增强塑料形成的中空的连杆构件9a。连杆构件9a通过紧固元件10a和10b被固定到机床1的框架的框架元件2的外侧。在这个实施例中，快速释放机构被提供在紧固元件10a和10b处，以便单独地调整腿元件9的角和高度。
在连杆构件9a的上端处，端口或中间端口9d被安装，并且在连杆构件9a的下端处，球形接头9b被安装，吸盘端口9c附接到球形接头9b。经由在球形接头9b的球形元件的内部中的中间管道并且经由在连杆构件9a的内部中的中间管道，吸盘端口9c能够通过以下方式被控制，例如，通过连接液压和/或起动系统(例如，通过到中间管道9d的管连接件)在中间管道内侧施加负压力。
球形接头9b允许枢转吸盘9c以在待加工的工件的不均匀表面上调整吸盘9c的倾斜，机床1通过腿元件被附接在该不均匀表面上。
此外，在其它实施例中，连杆构件9可以例如通过根据伸缩原理的结构(例如，伸缩连杆)在高度上可调整，以便在待加工的工件的不均表面上调整吸盘9c的高估位置。因此，有利地，每个吸盘9c的位置和/或倾斜单独地可调整。
在优选实施例中，经由气动连接件(例如，经由管连接件)将腿元件的中间端口9d连接到框架元件2处的开口，进而例如通过框架元件2处或中形成的管道和/或内部管组件连接到吸入端口20是可能的。这有利地实现通过机床的框架中的喷射器产生用于吸盘9c的负压力或真空。
在特别优选的实施例中，单个外部吸入设备(例如，真空泵等)连接到在框架元件2的外侧上形成的吸入端口20，其中吸入端口经由在框架元件上或中形成的管道分别连接到框架2的内侧上的进气端口18以便从加工空间抽取灰尘和碎片，并且连接到框架元件的外侧上的开口，连接件连接在该开口处，进而连接到中间端口9d，以便控制吸盘9b或从吸盘9b的内侧施加负压力或真空。
在根据图1-图8的实施例中，可选地，辊覆盖元件可以以卷起状态被存储在壳体23a和23b中，该壳体23a和23b被安置在框架2的框架区段上，该框架区段被取向为垂直于X轴。
在进一步的实施例中，这种辊覆盖元件的末端或末端部分可以被安装在X拖板4的侧面上，以便在X拖板移动远离的侧面上的X拖板4的运动的情况下，该末端或末端部分被拉出相应的外壳和/或在X拖板4移动朝向的侧面上被拉到相应的外壳中。可选地，这导致从上面覆盖加工空间。
这种辊覆盖元件优选地由透明材料制成。优选地，引导件3a和3b被安置在框架2的框架区段处，框架2的框架区段平行于X轴延伸，其中外壳23a和23b以及辊覆盖元件优选地被取向为垂直于X轴。
在进一步优选的实施例中，在上面描述的机床中的一个下，一个或多个视频记录设备可以被安置在机床的框架处(例如，可以可选地附接到加工单元的用于工件的表面的视觉检查的上述照相机和/或例如，在框架上用于监测形成在框架元件内侧的加工空间的一部分或整个加工空间的一个或多个照相机)。
优选地，一个或多个视频记录设备均包含一个或多个固定照相机，该一个或多个固定照相机优选地指向加工元件和/或优选地至少指向由机床的框架形成的加工空间的一部分。这有利地使操作者可能经由可以经由电缆连接件和/或无线通信链路连接到视频记录设备的显示设备的外部显示器能够监测机床的加工空间中的加工。
替代地或附加地，一个或多个视频记录设备优选地均包括一个或多个可控照相机，该一个或多个可控照相机优选地可指向加工元件和/或由机床的框架形成的加工空间的至少一部分。这有利地使操作者可能经由可以经由电缆连接件和/或无线通信链路连接到(多个)视频记录设备的显示设备的外部显示器能够监测机床的加工空间中的加工，并且也能够移动地或可选地(或替代地，例如，在上述固定照相机中)控制照相机的取向以电子地控制缩放水平。
优选地，一个或多个视频记录设备通过功率和/或信号线连接到机床的功率和/或控制接口，经由功率和/或控制接口，视频记录设备优选地可连接到外部显示设备以输出视频信号，优选地用于在外部显示设备的显示器上显示图像，和/或可连接到控制设备，经由控制设备，机床的操作者能够控制一个或多个视频记录设备。
在进一步优选的实施例中，在上面描述的机床中的一个中，可以形成一个或多个电光源，特别是形成为具有多个LED的LED单元和/或探照灯，优选地用于照亮由机床的框架形成的加工空间。
在前述实施例的进一步示例性修改中，前述方面被分开和以各种组合提供。根据在附图的描述之前的本发明的概述以及根据随附的独立权利要求和从属权利要求，可能的组合方面和可能的独立方面特别地出现，但不是排他性的
总之，根据本发明的方面和优选实施例，提出一种机床，其能够以显著的重量节省在移动应用中被有利地使用，以便加工大尺寸的组件和工件，其中机床的刚度能够增加并且加工精度能够以增强的实用性并且使用较宽的可能应用范围提高。
所有这一切有利地允许使用根据大复合零件或纤维增强塑料组件的自动修复的上述方面中的一个或多个的移动机床，诸如在航空航天和汽车工业中。

Claims (46)

1.一种机床，其包含：
框架，其具有两个相对的框架区段；
多个腿元件(9)，其被安置在所述框架上；
第一拖板(4)，其具有第一线性轴，并且在所述框架的所述两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；
第二拖板(5)，其具有第二线性轴，并且在所述第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；
塔形元件(6)，其具有第三线性轴并且被保留在所述第二拖板(5)上；
加工元件(12)，其被直接地或间接地保留在所述塔形元件(6)上并且在方向Z上可移位；以及
工具主轴(13)，其被安置在所述加工元件(12)上用于接收工具(15)，
其中所述框架具有整体框架元件(2)，所述整体框架元件(2)由纤维增强塑料，尤其是碳纤维增强塑料制成，并且包含所述两个相对的框架区段。
2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：
所述机床(1)进一步包含第一旋转轴(7、8)和/或第二旋转轴(11、12)，所述第一旋转轴(7、8)经配置以使所述加工元件(12)围绕第一旋转轴旋转，所述第二旋转轴(11、12)经配置以使所述加工元件(12)围绕第二旋转轴旋转，所述第二旋转轴横向于或垂直于所述第一旋转轴安置。
3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于：
用于引导所述第一线性轴的所述第一拖板(4)的引导装置(3a、3b)被直接安装和/或固定在所述整体框架元件(2)上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述第一拖板(4)具有两个相对的横向构件(4a、4b)，所述两个相对的横向构件(4a、4b)从所述框架(2)的所述两个相对的框架区段中的一个延伸到所述两个相对的框架区段中的另一个，
其中用于引导所述第二线性轴的所述第二拖板(5)的引导装置被安置在所述第一拖板(4)的所述两个相对的横向构件(4a、4b)上。
5.根据权利要求4所述的机床，其特征在于：
用于引导所述第二线性轴的所述第二拖板(5)的所述引导装置被安置在所述第一拖板(4)的侧面上的所述第一拖板的所述两个相对的横向构件(4a、4b)上，在所述侧面上，所述第一拖板(4)在所述框架(2)的所述两个相对的框架区段上被引导，使得所述机床的所述第二拖板(5)和所述框架(2)被安置在所述第一拖板(4)的相同侧上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述第一拖板(4)包括由纤维增强材料，特别是碳纤维增强塑料或铝制成的整体框架元件。
7.根据权利要求4所述的机床，其特征在于：
所述第一拖板(4)的所述整体框架元件包含所述第一拖板(4)的所述两个相对的横向构件(4a、4b)。
8.根据权利要求7所述的机床，其特征在于：
用于引导所述第二线性轴的所述第二拖板(5)的所述引导装置被直接安装和/或固定在所述第一拖板(4)的所述两个相对的横向构件(4a、4b)上。
9.根据权利要求4所述的机床，其特征在于：
所述塔形元件(6)被安置在所述第一拖板(4)的所述两个相对的横向构件(4a、4b)上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述第二拖板(5)包括由纤维增强材料或金属，特别是碳纤维增强塑料或塑料制成的整体框架元件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述第二拖板(5)包括两个相对的横向构件(4a、4b)，其中所述塔形元件(6)被安置在所述第二拖板(5)的所述两个相对的横向构件上。
12.根据权利要求10或11所述的机床，其特征在于：
所述第二拖板(5)的所述整体框架元件包含所述第二拖板(5)的所述两个相对的横向构件。
13.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述塔形元件(6)可旋转地支撑在所述第二拖板(5)上，以及
所述第一旋转轴的所述直接驱动器(7)被安置在所述第二拖板(5)上，所述直接驱动器(7)旋转地驱动所述塔形元件(6)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述加工元件(12)包括致动器，所述致动器经配置以在主轴轴的方向上驱动所述工具主轴(13)上保持的工具(15)的振动运动，特别是以超声范围内的频率。
15.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述致动器包括压电驱动器，所述压电驱动器经配置以在所述主轴轴的方向上驱动所述工具主轴上保持的工具(15)的所述振动运动，特别是以超声范围内的频率。
16.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述机床进一步包含用于从安置在所述框架的内部中的加工空间抽取灰尘和加工碎片的吸入装置，其中所述框架(2)包含面向所述框架的内部的一个或多个吸入开口(18)。
17.根据权利要求16所述的机床，其特征在于：
连接到所述一个或多个吸入开口的一个或多个吸入管道形成在所述整体框件元件(2)上或中。
18.根据权利要求17所述的机床，其特征在于：
连接到所述吸入管道的至少一个吸入端口(20)被安装或形成在所述整体框架元件上，用于连接外部吸入设备。
19.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述框架的所述两个相对的框架区段包括引导件，所述引导件用于覆盖所述框架的内部的在X方向上可移动的一个或多个辊覆盖元件。
20.根据权利要求18所述的机床，其特征在于：
所述可移动的辊覆盖元件由透明材料形成。
21.根据权利要求19或20所述的机床，其特征在于：
所述可移动的辊覆盖元件的末端部分被安装在所述第一拖板上，以便移所述位第一拖板使所述可移动的辊覆盖元件移动。
22.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
安置在所述框架上的所述多个腿元件(9)包括用于附接到待加工的工件的表面的相应的吸盘连接件(9c)。
23.根据权利要求22所述的机床，其特征在于：
安置在所述框架上的所述多个腿元件(9)包括相应的中空元件(9a、9b)，所述中空元件在一端处连接到相应的吸盘连接件(9c)和/或在另一端处连接到中间端口(9d)。
24.根据权利要求18或23所述的机床，其特征在于：
经由相应的气动连接件将相应的腿元件(9)的所述中间端口(9d)连接到所述框架元件(2)处的开口，所述开口经由气动管道，特别是经由所述框架的所述框架元件(2)上或中形成的管道连接到输送吸入端口(20)。
25.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
安置在所述框架上的所述多个腿元件(9)中的一个或多个包括相应的球形接头(9b)。
26.根据权利要求23或25所述的机床，其特征在于：
所示中空元件(9a、9b)包含所述球形接头(9b)，并且所述球形接头的所述球形元件包括用于穿过媒介的管道。
27.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
安置在所述框架上的所述多个腿元件(9)在高度上可调整。
28.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述机床进一步包含用于连接外部控制设备以便控制所述机床的控制接口(19)。
29.根据权利要求28所述的机床，其特征在于：
所述控制接口(19)被安置在所述框架上，并且包括用于以电功率供应所述机床的外部功率接口和/或用于从所述外部控制设备接收外部控制信号的外部通信接口。
30.根据权利要求29所述的机床，其特征在于：
所述机床进一步包含用于控制所述机床的可控轴的相应驱动器的一个或多个驱动控制器，所述驱动控制器中的每一个连接到所述控制接口(19)的所述通信接口。
31.根据权利要求30所述的机床，其特征在于：
所述驱动控制器中的每一个连接到所述控制接口(19)的所述功率接口。
32.根据权利要求29至31中一项所述的机床，其特征在于：
所述机床进一步包含用于驱动所述机床的相应的可控轴的一个或多个驱动器，所述驱动器中的每一个连接到所述控制接口的所述功率接口。
33.根据权利要求28至32中一项所述的机床，其特征在于：
一个或多个电缆引导管道形成在所述框架的所述整体框架元件(2)上或中，其中所述电缆引导管道特别地连接到用于所述控制接口的开口(19)，所述开口(19)形成在所述框架元件上或中。
34.根据权利要求18或33所述的机床，其特征在于：
所述电缆引导管道气动地连接到所述吸入端口(20)。
35.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述机床进一步包含覆盖元件(21)，所述覆盖元件(21)被安置在所述第一拖板(4)处并且覆盖所述第一拖板(4)。
36.根据权利要求35所述的机床，其特征在于：
所述覆盖元件覆盖所述塔形元件(6)和/或安置在所述第一拖板(4)上的所述第二拖板(5)。
37.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
所述机床进一步包含工具测量设备(24)，所述工具测量设备(24)被安置在所述机床(1)的所述框架的内侧上，用于特别是通过激光测量所述工具主轴(13)上接收的工具(15)。
38.一种机床，其包含：
框架，其具有两个相对的框架区段；
多个腿元件，其被安置在所述框架上；
第一拖板，其具有第一线性轴，并且在所述框架的所述两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；
第二拖板，其具有第二线性轴，并且在所述第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；
塔形元件，其具有第三线性轴并且被保留在所述第二拖板上；
加工元件，其被保留在所述塔形元件上并且在方向Z上直接地或间接地可移位；以及
工具主轴，其被安置在所述加工元件上用于接收工具，
其中所述加工元件包含致动器，所述致动器经配置以在主轴轴的方向上驱动所述工具主轴上保持的工具的振动运动，特别是以超声范围内的频率。
39.一种机床，其包含：
框架，其具有两个相对的框架区段；
多个腿元件，其被安置在所述框架上；
第一线性轴的第一拖板，其在所述框架的所述两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；
第二线性轴的第二拖板，其在所述第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；
第三线性轴的塔形元件，其被保留在所述第二拖板上；
加工元件，其被直接地或间接地保留在所述塔形元件上并且在方向Z上可移位；
工具主轴，其被安置在所述加工元件上用于接收工具；以及
吸入装置，其用于从安置在所述框架的内部的加工空间中抽取灰尘和加工碎片，其中所述框架包含面向所述框架的内部的一个或多个吸入开口。
40.一种机床，其包含：
框架，其具有两个相对的框架区段；
多个腿元件，其被安置在所述框架上；
第一线性轴的第一拖板，其在所述框架的所述两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；
第二线性轴的第二拖板，其在所述第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；
第三线性轴的塔形元件，其被保留在所述第二拖板上；
加工元件，其被直接地或间接地保留在所述塔形元件上并且在方向Z上可移位；
工具主轴，其被安置在所述加工元件上用于接收工具；以及
一个或多个辊覆盖元件，其在X方向上可移位，用于覆盖所述框架的内部，所述框架的所述两个相对的框架区段包括用于所述辊覆盖元件的引导件。
41.一种机床，其包含：
框架，其具有两个相对的框架区段；
多个腿元件，其被安置在所述框架上；
第一线性轴的第一拖板，其在所述框架的所述两个相对区段上被引导和在方向X上可移位；
第二线性轴的第二拖板，其在所述第一拖板上被引导和在方向Y上可移位；
第三线性轴的塔形元件，其被保留在所述第二拖板上；
加工元件，其被直接地或间接地保留在所述塔形元件上并且在方向Z上可移位；
工具主轴，其被安置在所述加工元件上用于接收工具；以及
控制接口，其用于连接外部控制设备，以便控制所述机床，
其中所述控制接口被安置在所述框架上，并且包括用于以电功率供应所述机床的外部功率接口和/或用于从所述外部控制设备接收外部控制信号的外部通信接口，
并且其中所述机床进一步包含用于控制所述机床的可控轴的相应驱动器的一个或多个驱动控制器，所述驱动控制器中的每一个连接到所述控制接口的所述通信接口和所述功率接口。
42.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
一个或多个视频记录设备被安置在所述机床的所述框架处。
43.根据权利要求42所述的机床，其特征在于：
所述一个或多个视频记录设备均包含一个或多个固定照相机，所述一个或多个固定照相机指向所述加工元件和/或至少指向由所述机床的所述框架形成的加工空间的一部分。
44.根据权利要求42或43所述的机床，其特征在于：
所述一个或多个视频记录设备均包括一个或多个可控照相机，所述一个或多个可控照相机可指向所述加工元件和/或至少指向由所述机床的所述框架形成的加工空间的一部分。
45.根据权利要求42至44中一项所述的机床，其特征在于：
一个或多个视频记录设备通过功率和/或信号线连接到机床的功率和/或控制接口，经由所述功率和/或控制接口，所述视频记录设备可连接到外部显示设备以输出视频信号，用于在所述外部显示设备的显示器上显示图像，和/或可连接到控制设备，经由所述控制设备，所述机床的操作者能够控制所述一个或多个视频记录设备。
46.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其特征在于：
形成一个或多个电光源，特别是形成为具有多个LED的LED单元和/或探照灯，用于照亮由所述机床的所述框架形成的加工空间。
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