CN116194703B - 用于加工工具的机器框架以及加工工具 - Google Patents

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Abstract

一种用于加工工具的机器框架(100)和加工工具。用于加工工具的机器框架(100)具有：‑两个纵向构件(101)和两个横向构件(102)，该纵向构件沿第一方向(X)延伸，该横向构件连接纵向构件(101)并且沿横向于第一方向(X)延伸的第二方向(Y)延伸，其中，纵向构件(101)和横向构件(102)限定用于加工工具(200)的加工空间(103)，‑至少两个、优选地至少四个第一地板紧固单元(104)，该第一地板紧固单元用于将第一方向(X)上的力主要传输到基础部中，其中，第一地板紧固单元(104)紧固至纵向构件(101)的端部，以及‑至少两个第二地板紧固单元(105)，该第二地板紧固单元用于将第二方向(Y)上的力主要传输到基础部中，其中，第二地板紧固单元(105)在其中央区域处紧固至纵向构件(101)中的至少一个纵向构件，其中具有第二地板紧固单元(105)的一个、优选地恰好一个纵向构件(101)具有用于在第二方向(Y)上传递主要力的横截面几何形状。

Description

用于加工工具的机器框架以及加工工具
技术领域
本发明涉及用于加工工具的机器框架和具有机器框架的加工工具。特别地，本发明涉及根据权利要求1所述的用于加工工具的机器框架和根据权利要求7所述的加工工具。
背景技术
加工工具用于使用工具来制造工件并对工件进行机加工。在此，加工工具例如是激光加工工具，特别是用于切割板状形状或圆柱形工件的激光切割工具。为了清楚起见，下面参照激光切割工具。
所有已知的机器框架都具有将框架固定在第一方向、X方向和第二方向、Y方向上的地板紧固件。多个这样的地板紧固件附接至框架。在X方向上，所有的地板紧固件都将力传递到基础部上，无论机器在该点处切割的位置如何。另一方面，在Y方向上，这些地板紧固件主要传输机器的桥接件当前所在位置的力。这是由于侧部部分的长而窄的形状。
在具有较少的地板紧固件的短机器的情况下，X方向上的固定通常不够充分。然而，在非常长的机器的情况下，那么X方向上的地板紧固件会过大。
文献US4989826A公开了一种用于将装备支承在大致水平的屋顶状部上的框架。该框架包括通过若干个横向构件连接的两个纵向构件，该横向构件具有带基部元件的腿部，该基部元件紧固在屋顶状部处。
文献WO2004/090413A1公开了一种用于支承单元的由纵梁和横梁构成的框架。
文献DE102007028446A1描述了一种用于支承传动马达单元的框架，该框架具有纵向异型管。异型管的每端部与横向片材连接。异型管包括用于将框架紧固在安装表面上的紧固单元。
发明内容
本发明的目的是避免现有技术的缺点并且提供一种改进的用于加工工具的机器框架或一种改进的加工工具。
该目的通过根据权利要求1所述的用于加工工具的机器框架和根据权利要求7所述的加工工具来实现。
用于加工工具的机器框架，该机器框架包括：
两个纵向构件和两个横向构件，两个纵向构件沿第一方向延伸，两个横向构件连接纵向构件并且沿横向于第一方向延伸的第二方向延伸，其中，纵向构件和横向构件限定用于加工工具的加工空间，
-至少两个、优选地至少四个第一地板紧固单元，该第一地板紧固单元用于将第一方向上的力主要传输到基础部中，其中，第一地板紧固单元紧固至纵向构件的端部，以及
-至少两个第二地板紧固单元，该第二地板紧固单元用于将第二方向上的力主要传输到基础部中，其中，第二地板紧固单元在其中央区域处紧固至纵向构件中的至少一个纵向构件，其中
第二地板紧固单元所紧固至的一个、优选地恰好一个纵向构件具有用于在第二方向上传递主要力的横截面几何形状，
横截面几何形状具有三角形横截面，该三角形横截面具有成角度的外面板和/或成角度的内面板，其中，表面元件以力配合的方式插入到该横截面中，
第二地板紧固单元具有布置在加工空间中的内地板紧固件和布置在加工空间外部的外地板紧固件，其中，表面元件连接两个地板紧固件并且其中地板紧固件和表面元件布置在与纵向构件垂直的平面中。
纵向构件通常具有比横向构件更长的延伸部，从而跨越矩形加工空间。具有相同长度的纵向构件和横向构件的方形加工空间也是可能的。通常，纵向构件和横向构件可以被称为沿第一方向和第二方向延伸的第一构件和第二构件。第一方向或X方向和第二方向或Y方向形成水平面。
在具有较低激光功率的激光切割工具的情况下，例如，机器框架可以具有位于加工空间中的附加的内部横向构件。此处的术语加工空间既包括自由加工空间、即没有内部横向构件，又包括具有一个或多个内部横向构件的加工空间。
针对将力传递至脚部或地板紧固件来优化机器框架，该力特别是在Y方向上力。两个不同的地板紧固单元用于将优选的方向(X，Y)上的力和/或扭矩主要传输到基础部或地板中，并且因此设计用于在特定方向上尽可能刚性地固定。主要的传输或力传递是指超过50％、优选地超过80％、更优选地大于或等于90％的力在特定方向(X，Y)上的传输。同时，另一方向(Y，X)上的力可以传输成较小的程度，例如10％至20％。特别地在主要传输大于或等于90％的情况下，即在其他力的比率只有10％或更少的情况下，可以针对相应的力极大地优化地板紧固单元。这使整个机器框架的优化结构成为可能。关于第一方向、X方向的扭矩也主要由第二地板紧固单元吸收。对于扭矩，术语主要是指关于特定X方向的超过80％、优选地大于或等于85％的扭矩由第二Y地板紧固单元传输。
根据本发明的用于加工工具的机器框架具有的优点在于，能够提高加工工具的零件精度，因为机器框架本身和其地板紧固件的刚度对零件精度具有相当大的影响。此外，增加的刚度避免了对最大控制增益的限制，否则这可能导致共振问题和振动。
在基础部不平整的情况下，机器框架的结构可以防止将高应力施加至机器框架，并防止所述机器框架在其旋拧到地板中时发生变形。如果机器框架在组装后没有所需的平直度，也可以将问题最小化。然后必须通过装置将机器框架推动到正确的位置中。
可以设置的是，横截面几何形状具有三角形横截面，该三角形横截面具有成角度的外面板和/或成角度的内面板，并且表面元件以力配合的方式插入到该横截面中。通过将纵向构件的基部加宽，这种横截面几何形状特别适合于优选地在特定的第二方向或X方向上转移力。这种结构提供了最大的几何惯性矩，并且因此提供了最大的刚度。这也导致用于最佳扭转刚度的闭合轮廓。外面板和/或内面板的斜面可以与竖向方向(Z方向)具有15度与45度之间的角度。斜坡可以在整个长度上形成，或者也可以只在出现较大力的地方形成。根据本发明的Y地板紧固件的结构允许最佳的动力传输。表面元件是诸如板或肋之类的全表面元件并且在平面中延伸。
可以设置的是，至少一个表面元件以结构加强的方式布置在内面板与外面板之间。这种表面元件允许最大化的刚度和最佳的扭转刚度。
还可以设置的是，第二地板固定单元具有布置在加工空间中的内地板紧固件和布置在加工空间外部的外地板紧固件，其中，至少一个表面元件连接两个地板紧固件并且其中地板紧固件和表面元件布置在与纵向构件垂直的平面中。
可以设置的是，地板紧固件具有能够旋拧至纵向构件的腿部(第一腿部)。螺钉连接件允许更容易的生产和处理。
此外，可以设置的是，地板固定件布置在表面元件的腿部(第二腿部)上，其中，该腿部从纵向构件突出。表面元件超过纵向构件的外表面的延伸可以进一步增加刚度。
可以设置的是，腿部连接至地板元件，该地板元件可以经由两个长形的孔和对应的螺钉连接件紧固至基础部。可以通过形成在一个零件中的长形的孔来调节高度，优选地在Z方向上调节高度。这种连接还允许调节(关于X)角度，使得可以补偿不平整的地板。不必单独调节关于Y的角度，因为腿部由于其相对弹性的特性(腿部的厚度与机器框架的尺寸相比很薄)而允许围绕Y进行一定量的旋转。
此外，可以设置的是，在腿部的两侧设置有调节螺钉，该调节螺钉与可以紧固至基础部并且紧固至腿部的地板元件接触。例如，外腿部可以包括两个螺钉，所述两个螺钉能够在两个方向上推动纵向构件以用于对准。两个调节螺钉可以布置在腿部主表面的左侧和右侧，或者换句话说，是在Y方向上运行和作用。
根据本发明的加工工具设计用于在加工空间中对工加进行工件并且包括如上所述的机器框架。与上面所描述的相同的优点和修改是适用的。对于所有的机器尺寸，第一地板紧固件或X地板紧固件的数目可以相同，因为X方向的力总是发生在相同的Y点上，并且纵向构件在X方向上本质上是非常坚硬的。可以基于机器尺寸和/或计算的扭矩和力来限定第二地板紧固件或Y地板紧固件的数目和/或位置。例如，第二地板紧固件或Y地板紧固件之间的距离为1000mm至1500mm。
此外，可以设置的是，加工工具具有入口元件，该入口元件可以在加工空间中沿X方向和Y方向移动。特别是具有可移动的桥接部或入口的情况下，通过在此提出的机器框架或加工工具可以很好地吸收产生的动态扭矩和力，从而提高零件精度。
还可以设置的是，加工工具是激光加工工具并且入口元件是布置在桥接部上的激光切割头。在激光加工中，例如激光切割需要高水平的精度和准确度。机器框架或加工工具可以通过机器框架本身及其地板紧固件的刚度来保证这一点。
通过从属权利要求中提到的其余特征，本发明的其他优选实施方式将变得明显。
除非在个别情况下另有说明，否则本申请中提到的本发明的各种实施方式可以有利地彼此组合。
附图说明
下面将参照附图在示例性实施方式中解释本发明。在附图中：
图1示出了用于加工工具的机器框架的俯视图；
图2示出了机器框架的纵向构件的立体截面图；
图3示出了具有腿部的地板紧固件的立体图；
图4示出了具有腿部的地板紧固件的俯视图；以及
图5示出了具有机器框架的加工工具的立体图。
具体实施方式
图1示出了用于加工工具的机器框架100的俯视图。机器框架100具有沿着第一方向或X方向延伸的两个平行的纵向构件101。两个纵向构件101各自在其端部区域经由横向构件102连接，其中，横向构件102沿第二方向或Y方向延伸。这四个构件在X-Y平面中跨越用于加工工具的加工空间103。为了清楚起见，坐标X用于第一方向，以及坐标Y用于第二方向。
机器框架100形成用于诸如激光切割工具形式的加工工具的基部。下面参照图1描述具有机器框架100的加工工具。
机器框架100包括至少两个X地板紧固单元104，X地板紧固单元104用于将X方向上的力和/或扭矩主要传输到诸如工厂地板之类的基础部中。X地板紧固单元104中的四个X地板紧固单元被紧固在纵向构件101的端部区域中。X地板紧固单元104优选地布置在横向构件102的区域中的靠近引入力的位置。其他的X地板紧固单元104可以布置在纵向构件101的中央区域和/或端部区域中。
机器框架100还包括至少两个Y地板紧固单元105，Y地板紧固单元105用于将Y方向上的力和/或扭矩主要传输到基础部中，其中，Y地板紧固单元105在其中央区域处紧固至纵向构件101中的至少一个纵向构件。Y地板紧固单元105优选地布置在加工工具的加工区域或切削区域中。Y地板紧固单元105优选地仅紧固至纵向构件101中的一个纵向构件；仅该纵向构件101具有固定位置，而第二纵向构件101则弹性地连接。在图1的视图中，靠下的纵向构件101具有固定位置。
例如，具有激光切割头等的入口或桥接部的移动产生了力和/或扭矩，这些力和/或扭矩经由机器框架100转移到基础部中。
根据机器框架100，这些力和/或扭矩是特别地转移的。这意味着X地板紧固单元104主要消散X方向的力，而Y地板紧固单元105主要消散Y方向的力。这种分开允许对加工工具进行优化和模块化设计。地板紧固单元104和地板紧固单元105优选地吸收第一(X)方向或第二(Y)方向上的相应力的至少90％。
图2示出了机器框架100的纵向构件101的立体截面图。纵向构件101示出为具有Y地板紧固单元105。
纵向构件101具有带三角形横截面的横截面几何形状，并且在此具有成角度的外面板106和阶梯形的内面板107。内面板107可以包括一个或多个零件并且还沿着从纵向构件101的梢部108开始至纵向构件101的基部109的成角度的线。外面板106、内面板107和基部109形成至少近似三角形。
外面板106优选地形成为一件式并且与竖向(Z方向)或中心、即与纵向构件101的竖向加强肋110成15度与45度之间的角度延伸。
Y地板紧固单元105包括或由布置在加工空间中的内地板紧固件111、布置在加工空间外部的外地板紧固件112以及连接两个地板紧固件的表面元件113构成。地板紧固件和表面元件113布置在与纵向构件101垂直的平面中。表面元件113以力配合的方式插入纵向构件101的横截面中。
表面元件113优选地是面板并且可以被称为横向肋。
外地板紧固件112包括能够旋拧至纵向构件101的(第一)腿部114。腿部114沿Y方向延伸并且紧固在纵向构件101的基部109的区域中。因此，腿部114延伸了纵向构件101的基部或接触表面。
内地板紧固件111布置在表面元件113的(第二)腿部115上，其中，腿部115从纵向构件101突出。因此，腿部115也延伸了纵向构件101的基部或接触表面。外地板紧固件112和内地板紧固件111能够分别具有能够旋拧的腿部或布置在表面元件113的腿部115上。
地板紧固件用于将纵向构件101的力和/或扭矩引入基础部中或用于紧固和保持机器框架或加工工具。在纵向构件101的梢部108的区域中引入的力首先被分成两个部分的力A和B，并且然后在纵向构件101中传输至纵向构件的基部109。这特别是通过外面板106和内面板107来完成，但也通过表面元件113完成。
然后两个部分的力A和B经由腿部114、115或内地板紧固件111和外地板紧固件112转移到基础部(未示出)中。
图3示出了具有腿部114的外地板紧固件112的立体图，其中，地板元件119紧固至腿部114。例如，地板元件119能够用螺钉和销钉紧固至基础部。
腿部114和地板元件119经由两个长形的孔116和对应的螺钉连接件117紧固至彼此。长形的孔116沿Z方向延伸，使得能够调节机器框架的高度(Z方向)。这种连接还允许调节关于X的角度以补偿不平整的地板。
图4示出了具有腿部114的外地板紧固件112的俯视图，其中，地板元件119紧固至腿部。
与紧固至腿部114的地板元件119接触的调节螺钉118设置在腿部114的两侧。两个调节螺钉118能够在两个方向上推动侧部部分以用于对准。为此目的，例如，能够在地板元件119上形成有竖向突起部，该竖向突起部作为调节螺钉118的配伍支承部。
图5示出了具有机器框架100的呈激光切割工具200形式的加工工具的立体图。机器框架100具有两个纵向构件101和两个横向构件102。
激光切割机200包括激光切割头201，该激光切割头201构造成用于从在这种情况下为板状形状的金属工件202切割零件。为此目的，提供在通常至少1kW范围内、优选地大于或等于3kW的激光切割功率。激光切割头201布置在桥接部203上，桥接部203可以在加工空间103中沿X方向和Y方向移动。
能够在加工空间103或工件区域中设置用于对至少一个工件202进行接纳的激光切割工具200的更换台。此处的更换台能够对应加工空间，或者激光切割工具200的加工空间或机器框架100受限于更换台的尺寸。
桥接部203或入口能够在两个纵向构件101上移动或向两个纵向构件101移动。可移动的入口能够在附接至纵向构件101的轨道上移动。
根据本发明的用于加工工具的机器框架具有的优点在于，能够提高加工工具的零件精度，因为机器框架本身和其地板紧固件的刚度对零件精度具有相当大的影响。

Claims (11)

1.一种用于加工工具的机器框架(100)，所述机器框架具有：
-两个纵向构件(101)和两个横向构件(102)，所述纵向构件(101)沿第一方向(X)延伸，所述横向构件(102)连接所述纵向构件(101)并且沿横向于所述第一方向(X)延伸的第二方向(Y)延伸，其中，所述纵向构件(101)和所述横向构件(102)限定用于所述加工工具(200)的加工空间(103)，
-至少两个第一地板紧固单元(104)，所述第一地板紧固单元(104)用于将所述第一方向(X)上的力主要传输到地板中，其中，所述第一地板紧固单元(104)紧固至所述纵向构件(101)的端部，以及
-至少两个第二地板紧固单元(105)，所述第二地板紧固单元(105)用于将所述第二方向(Y)上的力主要传输到地板中，其中，所述第二地板紧固单元(105)在所述第二地板紧固单元的中央区域处紧固至所述纵向构件(101)中的至少一个纵向构件，其中
所述第二地板紧固单元(105)所紧固至的一个纵向构件(101)具有用于在所述第二方向(Y)上传递主要力的横截面几何形状，
所述横截面几何形状具有三角形横截面，所述三角形横截面具有成角度的外面板(106)和/或成角度的内面板(107)，其中，表面元件(113)以力配合的方式插入到所述横截面中，
所述第二地板紧固单元(105)具有布置在所述加工空间(103)中的内地板紧固件(111)和布置在所述加工空间外部的外地板紧固件(112)，其中，所述表面元件(113)连接两个所述地板紧固件(111、112)并且其中所述地板紧固件(111、112)和所述表面元件(113)布置在与所述纵向构件(101)垂直的平面中。
2.根据权利要求1所述的用于加工工具的机器框架(100)，其特征在于，至少一个表面元件(113)以结构加强的方式布置在所述内面板(107)与所述外面板(106)之间。
3.根据权利要求1所述的用于加工工具的机器框架(100)，其特征在于，所述地板紧固件(111、112)具有能够旋拧至所述纵向构件(101)的腿部(114、115)。
4.根据权利要求1所述的用于加工工具的机器框架(100)，其特征在于，所述地板紧固件(111、112)布置在所述表面元件(113)的腿部(114、115)上，其中，所述腿部(114、115)从所述纵向构件(101)突出。
5.根据权利要求3或4所述的用于加工工具的机器框架(100)，其特征在于，所述腿部(114、115)经由两个长形的孔(116)和对应的螺钉连接件(117)连接至地板元件(119)，所述地板元件(119)能够紧固至所述地板。
6.根据权利要求3或4所述的用于加工工具的机器框架(100)，其特征在于，在所述腿部(114、115)的两侧设置有调节螺钉(118)，所述调节螺钉(118)与能够紧固至所述地板并且紧固至所述腿部(114、115)的地板元件(119)接触。
7.根据权利要求1所述的用于加工工具的机器框架(100)，其特征在于，所述机器框架具有至少四个所述第一地板紧固单元(104)。
8.根据权利要求1所述的用于加工工具的机器框架(100)，其特征在于，所述第二地板紧固单元(105)紧固至恰好一个纵向构件(101)。
9.一种设计用于在加工空间(103)中对工件进行加工的加工工具，所述加工工具具有根据权利要求1至8中的一项所述的机器框架(100)。
10.根据权利要求9所述的加工工具，其特征在于，所述加工工具具有入口元件，所述入口元件能够在所述加工空间(103)中沿所述第一方向(X)和所述第二方向(Y)移动。
11.根据权利要求10所述的加工工具，其特征在于，所述加工工具是激光加工工具(200)，并且在于所述入口元件是布置在桥接部(203)上的激光切割头(201)。
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