CN109153101A - 具有水平滑动件和悬臂式加工头的笛卡尔机床及用于该机床的滑动滑架 - Google Patents
具有水平滑动件和悬臂式加工头的笛卡尔机床及用于该机床的滑动滑架 Download PDFInfo
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Abstract
一种笛卡尔机床(10)，其是具有水平滑动件(11)和通过滑动件(11)以悬臂方式支撑的加工头(12)的类型，该机床包括：滑动滑架(13)，滑动件(11)利用对应的水平平移装置(14)相对于滑动滑架(13)可水平移动；柱(15)，其包括两个相对的导引立柱(16、17)，用于利用竖直平移装置(18)竖直地移动滑动滑架(13)，滑动滑架(13)包括：第一前部分(19)，其利用竖直平移装置(18)联接到柱(15)；第二后部分(20)，其利用平移装置(21)在相对于滑动件(11)相对于滑架(13)的运动方向(X)的横向方向(Y)上联接到第一部分(19)，第一部分(19)和第二部分(20)之间的平移允许滑动件(11)倾斜，以便界定滑动件(11)的最佳使用构型；致动器装置(22)，用于控制第二部分(20)相对于第一部分(19)的平移，以便界定滑动件(11)的最佳使用构型。
Description
本发明涉及一种笛卡尔机床，这种机床是具有水平滑动件和通过滑动件以悬臂方式支撑的加工头的类型。
当前，具有水平滑动件和通过所述滑动件以悬臂方式支撑的加工头的类型的机床是已知的，这种类型的机床通常包括：
-滑动滑架，滑动件可以利用相应的水平平移装置按照第一方向相对于滑动滑架水平移动，
-以及柱，其用于按照第二方向利用竖直平移装置竖直地移动滑动滑架。
此外，柱在垂直于另外两个方向的第三方向上在底座上滑动。
通常，这种大型笛卡尔机床(轴线的偏移大于3米)的精度受到影响支撑框架和滑动件本身的元件的结构变形的限制，并且这些变形根据滑动件的偏移而变化。
为了校正由于滑动件的元件的结构变形导致的定位误差，通过使滑动件的滑动导引件变形来起作用的系统现在是已知的并被使用。
然而，这种系统有严重的缺点，即，它们允许引入几何误差，该几何误差在检测和校正期间却难以控制。
本发明的目的是提供一种笛卡尔机床，其能够恢复加工头的正确构型，而不使滑动件的滑动导引件变形，并且通常不将变形引入到导引机器的可移动元件的装置中。
在这个目的内，本发明的一个目标是提供一种笛卡尔机床，其中可以相对于关于预设位置的任何偏差快速地校正加工头的位置。
本发明的另一个目标是提供一种具有不低于常规笛卡尔机床的操作性能水平的笛卡尔机床。
本发明的另一个目标是提供一种与该主要目的相符的用于笛卡尔机床的滑动滑架。
将在下文中变得更加明显的该目的以及这些目标和其它目标通过根据权利要求1的具有水平滑动件和通过所述滑动件以悬臂方式支撑的加工头的类型的笛卡尔机床以及还有根据权利要求11的滑动滑架来实现。
本发明的另外的特性和优势将从下面的根据本发明的笛卡尔机床的优选但非排他的实施方案的详细描述变得更加明显，该实施方案在附图中出于非限制性示例的目的被示出，在附图中：
-图1是根据本发明的笛卡尔机床的透视图；
-图2是根据本发明的笛卡尔机床的滑架和滑动件的透视图；
-图3是根据本发明的笛卡尔机床的滑动件的透视图；
-图4是根据本发明的滑动件的细节的横截面侧视图；
-图5和图6是根据本发明的笛卡尔机床的滑动滑架的操作示意图；
-图7是滑架和滑动件的纵向横截面侧视图的一部分。
参照各图，根据本发明的笛卡尔机床总体上用参考编号10指示。
笛卡尔机床10是具有水平滑动件11和通过滑动件11以悬臂方式支撑的加工头12的类型。
笛卡尔机床10包括：
-滑动滑架13，滑动件11可以利用相应的水平平移装置14相对于滑动滑架13水平移动，
-柱15，其包括两个相对的导引立柱16和17，用于利用竖直平移装置18竖直地移动滑动滑架13。
本发明的特点在于，如图2中清楚地看出的，滑动滑架13包括：
-第一前部分19，其利用竖直平移装置18联接到柱15，
-第二后部分20，其利用平移装置21在相对于滑动件11相对于滑架13的运动方向X的横向方向Y上联接到第一部分19；第一部分19和第二部分20之间的平移装置21适合于允许滑动件11倾斜，以便界定滑动件11的最佳使用构型，
-致动器装置22，用于控制第二部分20相对于第一部分19的平移，以便界定滑动件11的最佳使用构型。
特别地，方向X是水平方向，并且方向Y是竖直方向。
利用竖直平移装置18联接到柱15的滑动滑架的第一部分19例如由盒状主体23构成，在该盒状主体23内存在用于滑动件11的贯通室。
第二部分20由框架24构成，类似地，滑动件11在框架24内滑动。
水平平移装置14包括至少一个纵向导引件，并且为了示例的目的，对于滑动件11的每一侧(右侧和左侧)包括两个纵向导引件25和26；固定在第一部分19内的至少一个滑块(例如两个滑块27和28)和固定在第二部分20内的至少一个滑块(例如两个滑块29和30)布置成以便在每个纵向导引件25和26上滑动；导引件和滑块在图3中清晰可见。
滑动件11相对于滑动滑架13的水平平移装置14还包括具有导螺杆和蜗杆50的类型的线性致动器，其中导螺杆51固定到滑动件11，如图7中所示，而蜗杆52在前部区域中通过滑架13的第一部分19支撑，例如通过前部轴承支撑件53支撑，并且在后部区域中通过后部轴承支撑件54由该滑架13的第二部分20支撑。
螺杆52借助皮带和滑轮系统61通过齿轮马达60绕其自身主轴线旋转。
齿轮马达60由与第二部分20成一体的对应的尾部支架63支撑。
第二部分20相对于第一部分19的平移装置21包括两个线性导引系统31，用于一个部分20的右侧和左侧32中的每一个相对于另一个部分19的对应的右侧和左侧33的平移。
每个线性导引系统31例如由平面辊子导引件构成。
平移装置21包括方向Y上的行程限制器34。
行程限制器34包括，例如，对于滑架13的两个部分19和20的每一侧，固定在例如第二部分的每一侧的两个第一块体35和36，以及固定到第一部分19的面对侧的第二中间块体37，并且第二中间块37定位成在第一两个块体之间具有间隙，如图2中所示。
例如，间隙可以是约0.5毫米。
行程限制器34阻止两个部分(第一部分19和第二部分20)之间的过度相对平移，从而将滑动件1和导引件25和26上发生的变形限制在安全限度内。
出于示例的目的，致动器装置22由两个竖直轴线性推力致动器38和39构成，致动器38和39固定到第一部分19的后部40，并且布置成从上方向下推动第二部分20的上表面41。
竖直轴线性推力致动器38和39各自包括电马达45，电马达45固定到第一部分19的后部40，并且适合于旋转从动的第二级轴46，该从动的第二级轴46又通过螺纹联接支撑推动器主体47，第二级轴46的旋转导致推动器主体47按照从动的第二级轴46的旋转方向升高或降低。
对应的居中凹部48界定在第二部分20的上表面41处，推动器主体47在该上表面41上推动。
被自动指令的线性推力致动器38和39相对于加工头12的悬臂位置成比例地起作用，即，滑动件11从滑动滑架13中抽出得越远，则线性致动器38和39施加在第二部分20上的竖直下降越多。
图5和图6清楚地和示意性地示出了根据本发明的机器10的操作。
图5示意性地示出了由于滑动件11的弯曲而降低加工头12的情况。
图6示意性地示出了如何通过致动器装置22的动作恢复加工头12的正确操作位置，该动作由该装置施加的力F的箭头表示，其产生第二部分20相对于第一部分19向下的平移，该平移是几分之一毫米(fractions of a millimeter)的量级，并且在由行程限制器34施加的限度内。
力F的作用通过第二部分20的滑块29和30以及与滑动件11成一体的对应纵向导引件25和26从第二部分20传递到滑动件11。
为了自动恢复第二部分20相对于第一部分19的起始构型，存在例如由金属材料制成的弹性板70，弹性板70横跨两个部分(第一部分19和第二部分20)被固定。
例如，可以有四个对称布置的弹性板，两个在上方，并且两个在下面。
本发明还涉及一种用于机床的滑动滑架13，这样类型的机床具有水平滑动件11和通过滑动件11以悬臂方式支撑的加工头12，滑动件11能够利用相应的水平平移装置14水平移动；这种滑动滑架13的特征在于，如上面所描述的，它包括：
-第一前部分19，其利用竖直平移装置18联接到柱15，
-第二后部分20，其利用平移装置21在相对于滑动件11相对于滑架13的运动方向X的横向方向Y上联接到第一部分19，第一部分19和第二部分20之间的平移装置21适合于允许滑动件11倾斜，以便界定滑动件11的最佳使用构型，
-致动器装置22，用于控制第二部分20相对于第一部分19的平移，以便界定滑动件11的最佳使用构型。
在实践中，已经发现，本发明完全实现了预期的目的和目标。
事实上，为了实现补偿滑动件11的下落，滑动滑架13被分成两部分，第一前部分19和第二后部分20，该两个部分用于通过相对于彼此竖直移动来补偿滑动件11的下落。
特别地，第一部分19通过竖直平移装置18的再循环滚珠螺杆移动，这建立了主轴轴杆的操作位置，而第二部分20通过致动器装置22相对于第一部分19移动，如上面所描述的。
如已经看出的，第二部分20通过适合的竖直滑动导引机构联接到第一部分19。
因为在任何情况下这些都是小的补偿，但是它们的确引起滑动件11的变形，所以可以根据滑动件向外行进来连续补偿滑动件前部的位置。
该系统的中心还有致动器装置22，该致动器装置22在滑架13的第一部分19内的滑动27和28处产生滑动件11相对于瞬时旋转点P的旋转运动。
关于已知技术，其中滑架在单侧上通过由单个立柱构成的柱支撑，根据本发明的笛卡尔机床10在两侧包围滑架13，因此仅产生对称变形，为系统提供易于计算和预测的变形构型。
由根据本发明的笛卡尔机床10界定的、与数控集成的系统通过将难以控制的几何误差限制到最低限度实现了校正由于滑动件11的元件的结构变形导致的定位误差的目的，并且克服了常规系统的缺点。
平移装置18和柱15的立柱16和17的对称性在优化本发明的功能性方面有效地协作。
因此，利用本发明，设计了一种笛卡尔机床，其能够恢复加工头的正确构型，将滑动件的滑动导引件的变形限制到最低限度，并且通常不将变形引入到导引机器的可移动元件的装置中。
此外，利用本发明，已经设计了一种笛卡尔机床，其中可以相对于关于预设位置的任何偏差快速地校正加工头的位置。
此外，利用本发明，已经设计了一种笛卡尔机床，其操作性能水平不低于常规的笛卡尔机床。
此外，利用本发明，已经设计了一种用于笛卡尔机床的合适的滑动滑架。
如此设想的本发明容许多种修改和变型，所有修改和变型都在所附的权利要求的范围内。此外，所有细节可由其它技术上等效的元素来替代。
在实践中，所采用的部件和材料(只要其与具体应用相容)以及因情况而异的尺寸和形状，可以是根据需求和根据技术现状的任何部件、材料、尺寸和形状。
本申请要求第102016000027888(UA2016A001742)号意大利专利申请的优先权，该意大利专利申请的公开内容通过引用并入本文。
在任何权利要求中提及的技术特征后面是附图标记的情况下，这些附图标记已经被包括以用于增加权利要求的可理解性的唯一目的，并且因此，此类附图标记对通过由此类附图标记以示例方式识别的每个元件的解释不具有任何限制作用。
Claims (11)
1.一种笛卡尔机床(10)，其是具有水平滑动件(11)和通过所述滑动件(11)以悬臂方式支撑的加工头(12)的类型，所述笛卡尔机床包括：
-滑动滑架(13)，所述滑动件(11)能够利用相应的水平平移装置(14)相对于所述滑动滑架(13)水平移动，
-柱(15)，其包括两个相对的导引立柱(16、17)，用于利用竖直平移装置(18)竖直移动所述滑动滑架(13)，
其特征在于，所述滑动滑架(13)包括：
-第一前部分(19)，其利用所述竖直平移装置(18)联接到所述柱(15)，-第二后部分(20)，其利用平移装置(21)在相对于所述滑动件(11)相对于所述滑架(13)的运动方向(X)的横向方向(Y)上联接到所述第一部分(19)，所述第一部分(19)和所述第二部分(20)之间的平移允许所述滑动件(11)倾斜，以便界定所述滑动件(11)的最佳使用构型，
-致动器装置(22)，其用于控制所述第二部分(20)相对于所述第一部分(19)的平移，以便界定所述滑动件(11)的最佳使用构型。
2.根据权利要求1所述的笛卡尔机床，其特征在于，利用所述竖直平移装置(18)联接到所述柱(15)的所述滑动滑架的所述第一部分(19)由盒状主体(23)构成，在所述盒状主体(23)内具有用于所述滑动件(11)的贯通室。
3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的笛卡尔机床，其特征在于，所述第二部分(20)由框架(24)构成，所述滑动件(11)在所述框架(24)内滑动。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的笛卡尔机床，其特征在于，所述水平平移装置(14)包括用于所述滑动件(11)的每一侧，即左侧和右侧的至少一个纵向导引件(25、26)、固定在所述第一部分(19)内的至少一个滑块(27、28)以及固定在所述第二部分(20)内的至少一个滑块(29、30)，固定在所述第二部分(20)内的所述至少一个滑块(29、30)布置成以便在每个纵向导引件(25、26)上滑动。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的笛卡尔机床，其特征在于，所述第二部分(20)相对于所述第一部分(19)的所述平移装置(21)包括至少一个线性导引系统(31)，用于一个部分(20)的右侧和左侧(32)中的每一个相对于另一个部分(19)的对应的右侧和左侧(33)的平移。
6.根据权利要求5所述的笛卡尔机床，其特征在于，所述线性导引系统(31)由平面辊子导引件构成。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的笛卡尔机床，其特征在于，所述平移装置(21)包括在所述方向(Y)上的行程限制器(34)。
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的笛卡尔机床，其特征在于，所述致动器装置(22)由至少一个竖直轴线线性推力致动器(38)构成，被固定到所述第一部分(19)的后部(40)，并且被布置成从上方向下推动到所述第二部分(20)的后表面(41)上。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的笛卡尔机床，其特征在于，所述滑动件(11)相对于所述滑动滑架(13)的所述水平平移装置(14)包括具有导螺杆和蜗杆(50)的类型的线性致动器。
10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的笛卡尔机床，其特征在于，所述导螺杆(51)固定到所述滑动件(11)，而所述蜗杆(52)在前部区域中利用前部轴承支撑件(53)由所述第一部分(19)支撑，并且在后部区域中利用后部轴承支撑件(54)由所述第二部分(20)支撑。
11.一种用于机床的滑动滑架(13)，所述机床是具有水平滑动件(11)和通过所述滑动件(11)以悬臂方式支撑的加工头(12)的类型，所述滑动件(11)能够利用对应的水平平移装置(14)水平移动，所述滑动滑架(13)的特征在于，所述滑动滑架(13)包括：
-第一前部分(19)，其利用所述竖直平移装置(18)联接到所述柱(15)，-第二后部分(20)，其利用用于在相对于所述滑动件(11)相对于所述滑架(13)的运动方向(X)的横向方向(Y)上平移的平移装置(21)联接到所述第一部分(19)，所述第一部分(19)和所述第二部分(20)之间的所述平移装置(21)适合于允许所述滑动件(11)倾斜，以便界定所述滑动件(11)的最佳使用构型，
-致动器装置(22)，其用于控制所述第二部分(20)相对于所述第一部分(19)的平移，以便界定所述滑动件(11)的最佳使用构型。
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