DE102004034873B3

DE102004034873B3 - Machine tool with one-piece bridge for machining has bridge closed by wall element made in one piece with bridge

Info

Publication number: DE102004034873B3
Application number: DE200410034873
Authority: DE
Inventors: Jürgen Röders
Original assignee: P&L GmbH and Co KG
Current assignee: P&L GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-07-20

Abstract

the machine tool has a machine table (1), on which at least one bridge (2) is fitted. This includes a traverse (3) on side mountings (4, 5). The bridge is made in one piece. It is closed by a rear wall element (6) made in one piece with the bridge. The bridge and the wall element may be of ribbed lattice structure.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches.The The invention relates to a machine tool according to the features the preamble of the main claim.

Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Werkzeugmaschine, welche einen Maschinentisch aufweist, auf welchem zumindest ein Portal angeordnet ist. Das Portal umfasst eine Traverse, die auf seitlichen Ständern gelagert ist.in the In particular, the invention relates to a machine tool, which has a machine table, on which at least one Portal is arranged. The portal includes a crossbeam on top lateral uprights is stored.

Für eine wirtschaftliche Bearbeitung mit Werkzeugmaschinen sind dynamische und genaue Maschinen erforderlich. Dabei werden die erreichbare Dynamik und Präzision sehr wesentlich von der Maschinenkonstruktion bestimmt. Für das Hochgeschwindigkeitsfräsen mit drei oder mehr Achsen ist die Portalbauweise Stand der Technik und wird am häufigsten eingesetzt.For an economic Machining with machine tools are dynamic and accurate machines required. At the same time, the achievable dynamics and precision become very high significantly determined by the machine design. For high speed milling with three or more axes is the portal design prior art and becomes most common used.

Werkzeugmaschinen in Portalbauweise haben eine Achse im Maschinentisch und zwei Achsen in der Hauptspindel. Diese drei Achsen bilden ein kartesisches Koordinatensystem und definieren abhängig vom Verfahrweg der einzelnen Achsen den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine. Zusätzliche Rundachsen für die Bearbeitung können in den Maschinentisch oder die Hauptspindel integriert sein. Die Portalbauweise ist relativ kompakt und steif im Verhältnis zur Größe des Arbeitsraumes der Maschine. Das Portal besteht dabei aus zwei Ständern, über denen eine Traverse befestigt ist. Längs dieser Traverse kann ein Schlitten verfahren und bildet so eine Achse. An diesem Schlitten ist eine weitere Achse (meist Z-Achse genannt) befestigt, die senkrecht zur Verfahrbewegung des Schlittens nach oben und unten verfahren werden kann. Unten an dieser Z-Achse befindet sich die Bearbeitungsspindel und gegebenenfalls weitere Drehschwenkachsen.machine tools in gantry design have one axis in the machine table and two axes in the main spindle. These three axes form a Cartesian coordinate system and define dependent from the travel of the individual axes the working space of the machine tool. Additional rotary axes for the Editing can be integrated in the machine table or the main spindle. The Portal construction is relatively compact and stiff in relation to Size of the working space the machine. The portal consists of two stands, over which a crossbeam is attached. Along This truss can move a carriage and thus forms an axis. At this slide is another axis (usually called Z-axis) attached, the perpendicular to the movement of the carriage after can be moved above and below. At the bottom of this z-axis is the machining spindle and, if necessary, further rotational pivot axes.

Eine Portal-Werkzeugmaschine muss die Kräfte aus der Bearbeitung und aus dem dynamischen Verfahren der Achsen aufnehmen können und sollte sich dabei möglichst wenig verformen bzw. nicht zu Schwingungen angeregt werden. Bei modernen Hochgeschwindigkeitsfräsmaschinen sind insbesondere die Kräfte aus dem dynamischen Verfahren der Baugruppen der Werkzeugmaschine von Bedeutung. Um eine möglichst hohe Steifigkeit zu erreichen, sollten die Ständer des Portals möglichst breit und stabil ausgeführt werden. Das hat jedoch den Nachteil, dass mit zunehmender Breite der Ständer der Platzbedarf für die Werkzeugmaschine größer wird und die Kosten steigen.A Portal machine tool needs the forces of machining and from the dynamic movement of the axes can and should as possible deform little or not be excited to vibrate. at modern high-speed milling machines are in particular the forces from the dynamic process of the assemblies of the machine tool significant. To one as possible To achieve high rigidity, the stands of the portal should be as possible wide and stable become. However, this has the disadvantage that with increasing width the stand of the Space required for the machine tool gets bigger and the costs go up.

Die DE 199 45 567 A1 beschreibt das Portal einer Portalschneidmaschine. Diese umfasst ein aus Blech gefertigtes Maschinengrundgestell, auf welchem mehrere Laufschuhe verfahrbar gelagert sind. Die Laufschuhe werden nachfolgend mit einem Portal verbunden, so dass das Portal relativ zu dem Maschinentisch verfahrbar ist.The DE 199 45 567 A1 describes the portal of a gantry cutting machine. This comprises a machine base made of sheet metal, on which several running shoes are movably mounted. The running shoes are subsequently connected to a portal, so that the portal is movable relative to the machine table.

Die DE 2 042 912 B1 beschreibt eine programmgesteuerte Koordinatenmaschine, bei welcher ein U-förmiges Portal längs Führungsbahnen über einem Schlitten angeordnet ist.The DE 2 042 912 B1 describes a program-controlled coordinate machine in which a U-shaped portal is arranged along guideways on a carriage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und sich durch eine hohe Steifigkeit auszeichnet.Of the Invention is based on the object, a machine tool of to create the aforementioned type, which with a simple structure and easier, cheaper Manufacturability avoids the disadvantages of the prior art and is characterized by a high rigidity.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention Problem solved by the feature combination of the main claim, the under claims show further advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass das Portal, welches die Traverse sowie die seitlichen Ständer umfasst, einstückig ausgebildet ist.According to the invention is thus provided that the portal, which the traverse as well as the lateral stand includes, in one piece is trained.

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Werkzeugmaschinen. Dies können NC- oder CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen oder Bearbeitungszentren sein, die insbesondere zum Fräsen oder Schleifen eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine kann dabei Teil eines Bearbeitungszentrums sein. Es versteht sich, dass zusätzliche Komponenten, beispielsweise für den Werkzeugwechsel, für den Werkstückwechsel oder Ähnliches vorgesehen sein können. Es ist auch möglich, mehrere Portale an einer Werkzeugmaschine vorzusehen und/oder zusätzliche Baugruppen oder Bauelemente zu integrieren.The The invention relates generally to machine tools. This can NC or CNC-controlled machine tools or machining centers be, especially for milling or Loops are used. The machine tool according to the invention can thereby Be part of a machining center. It is understood that additional Components, for example the tool change, for the workpiece change or similar can be provided. It is also possible, provide several portals on a machine tool and / or additional To integrate assemblies or components.

Die Erfindung basiert somit auf einer sehr steifen Portalkonstruktion. Die Traverse und die beiden Ständer werden als ein Teil gefertigt. Zusätzlich werden die Ständer in Verfahrrichtung des Maschinentisches nach hinten so weit verlängert, dass diese auf der Rückseite mit einer steifen Platte (Wandelement) verbunden werden können.The Invention is thus based on a very rigid portal construction. The traverse and the two stands are made as a part. In addition, the stands in Travel direction of the machine table extended to the rear so far that this on the back can be connected to a rigid plate (wall element).

Erfindungsgemäß wird keine separate Platte eingesetzt, sondern diese wird bei der Herstellung des Portals gleich mit vorgesehen, beispielsweise beim Gießen. Das Portal erhält so eine massive Rückwand. Ständer, Traverse und Rückwand bilden ein Teil, das sich durch eine hohe Eigensteifigkeit auszeichnet, insbesondere wenn die Verrippung fachmännisch und gegebenenfalls durch Berechnung mit Finiten Elementen optimiert ausgeführt wird. Durch die geschlossene Bauweise können besonders die Beschleunigungskräfte aus den beiden Achsen in der Bearbeitungsspindel, längs und senkrecht zu der Traverse sehr gut aufgenommen werden. Die geschlossene Bauweise reduziert auch die Eigenschwingungen der Werkzeugmaschine ganz erheblich.According to the invention, no separate plate is used, but this is provided with the same during the production of the portal, for example when casting. The portal gets a massive back wall. Stand, traverse and rear wall form part, which is characterized by a high inherent rigidity, especially if the ribbing executed expertly and optionally optimized by calculation with finite elements becomes. Due to the closed design especially the acceleration forces from the two axes in the machining spindle, along and perpendicular to the traverse can be very well absorbed. The closed design also reduces the natural vibrations of the machine tool quite considerably.

Die Rückwand (Wandelement), die das Portal hinten schließt, muss nicht notwendiger Weise nur als einfache Platte vorgesehen werden. Selbstverständlich sind auch verrippte Ausführungen mit Durchbrüchen und andere Konstruktionsprinzipien denkbar. Wesentlich ist die Funktion eine Versteifung des Portals, insbesondere gegen Scherung auf Grund der durch Beschleunigungen eingeleiteten Kräfte.The rear wall (Wall element), which closes the rear portal, does not have to be necessary Way be provided only as a simple plate. Of course they are also ribbed versions with breakthroughs and other design principles conceivable. Essential is the function a stiffening of the portal, especially against shear on the ground the forces introduced by accelerations.

Ein weiterer Vorteil dieses Konstruktionsprinzips besteht darin, dass die grundsätzlichen Vorteile der Portalkonstruktion erhalten bleiben. Das betrifft das Verfahren des Maschinentisches zwischen den Ständern. Für die Bearbeitung eines Werkstückes ist kein langer Ausleger oder Ähnliches erforderlich. Die Z-Achse kann direkt von oben das Werkstück bearbeiten und wird direkt oberhalb des Werkstückes sehr stabil geführt. Dadurch sind die Hebelarme kurz, die erreichbaren Genauigkeiten entsprechend gut.One Another advantage of this design principle is that the fundamental Advantages of the portal construction are preserved. That concerns the procedure of the machine table between the stands. For the processing of a workpiece is no long boom or similar required. The Z-axis can process the workpiece directly from above and is guided very stable directly above the workpiece. Thereby the lever arms are short, the achievable accuracies accordingly Good.

Für die Führung des Schlittens längs der Traverse sind erfindungsgemäß unterschiedliche Lösungen möglich. Die Führung kann senkrecht, waagerecht oder unter einem Winkel ausgelegt sein. Alle bekannten Lösungen lassen sich auch an dem erfindungsgemäßen Portal realisieren.For the leadership of the Sled along the traverse are different according to the invention solutions possible. The leadership can be vertical, horizontal or at an angle. All known solutions can also be realized on the portal according to the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:in the Below, the invention is based on an embodiment in connection described with the drawing. Showing:

1 eine vereinfachte perspektivische Rückansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, und 1 a simplified perspective rear view of a machine tool according to the invention, and

2 eine perspektivische Vorderansicht der in 1 gezeigten Werkzeugmaschine. 2 a front perspective view of the 1 shown machine tool.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Maschinentisch 1 dargestellt, welcher an seiner Oberseite Führungsbahnen 7 aufweist, auf welchen ein Schlitten 8 verfahrbar ist. Die Ausgestaltung der Führungsbahnen 7 sowie des Schlittens 8 entsprechen dem Stand der Technik, sodass auf weitere Beschreibungen verzichtet werden kann. Gleiches gilt für den Antrieb des Schlittens 8. Auch die Dimensionierung und Ausgestaltung des Maschinentisches ist im Wesentlichen aus dem Stand der Technik zu entnehmen.In the embodiment is a machine table 1 represented, which on its upper side guideways 7 having on which a carriage 8th is movable. The design of the guideways 7 as well as the sled 8th correspond to the state of the art, so that can be dispensed with further descriptions. The same applies to the drive of the carriage 8th , The dimensioning and configuration of the machine table can be seen essentially from the prior art.

Auf den Maschinentisch 1 ist erfindungsgemäß ein Portal 2 aufgesetzt und an diesem befestigt. Das Portal 2 umfasst eine Traverse 3, welche einstückig mit seitlichen Ständern 4, 5 versehen ist. Die Traverse 3 sowie die Ständer 4, 5 bilden somit einen Arbeitsraum 9, in welchen der Schlitten 8 zumindest zum Teil einfahrbar ist, Es versteht sich, dass auf den Schlitten 8 ein nicht dargestelltes Werkstück befestigbar ist.On the machine table 1 is a portal according to the invention 2 put on and attached to this. The portal 2 includes a crossbar 3 , which are integral with side uprights 4 . 5 is provided. The traverse 3 as well as the stands 4 . 5 thus form a working space 9 in which the sled 8th It is at least partially retractable, It is understood that on the sled 8th an unillustrated workpiece can be fastened.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Arbeitsraum 9 rückseitig durch ein Wandelement 6 verschlossen, welches ebenfalls einstückig mit den Ständern 4, 5 und der Traverse 3 verbunden ist. Es ergibt sich somit eine in sich biegesteife Konstruktion, welche in geeigneter Weise, so wie dies in den Figuren dargestellt ist, verrippt und/oder verstrebt ist.In the embodiment shown, the working space 9 at the back by a wall element 6 closed, which also integrally with the stands 4 . 5 and the traverse 3 connected is. This results in an inherently rigid structure, which is suitably ribbed and / or braced, as shown in the figures.

Am oberen Bereich der Traverse 3 sind Führungsbahnen 10 vorgesehen, auf welchen ein Querschlitten 11 verfahrbar ist. Dieser wiederum lagert einen vertikal verfahrbaren Vertikalschlitten 12, an welchem wiederum eine Spindel 13 gelagert ist. Diese ist mit einem im Einzelnen nicht dargestellten Antrieb gekoppelt und kann ein Werkzeug aufnehmen, welches somit in Rotation versetzt werden kann.At the top of the crossbar 3 are guideways 10 provided, on which a cross slide 11 is movable. This in turn stores a vertically movable vertical slide 12 , on which again a spindle 13 is stored. This is coupled to a drive not shown in detail and can accommodate a tool, which thus can be set in rotation.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich somit eine in sich steife, schwingungsdämpfende Konstruktion, welche, wie oben stehend erläutert, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine hochpräzise Bearbeitung eines Werkstücks ermöglicht.By the embodiment of the invention results thus a rigid, vibration-damping construction, which, as explained above, avoids the disadvantages of the prior art and a high-precision machining a workpiece allows.

11: Maschinentischmachine table
22: Portalportal
33: Traversetraverse
44: Ständerstand
55: Ständerstand
66: Wandelementwall element
77: Führungsbahnguideway
88th: Schlittencarriage
99: Arbeitsraumworking space
1010: Führungsbahnguideway
1111: Querschlittencross slide
1212: Vertikalschlittenvertical slide
1313: Spindelspindle

Claims

Machine tool with a machine table ( 1 ) on which at least one working space ( 9 ) forming portal ( 2 ), which is a traverse ( 3 ) on lateral uprights ( 4 . 5 ), characterized in that the portal ( 2 ) is integrally formed and by a rear wall element ( 6 ), which is integral with the portal ( 2 ) is trained.

Machine tool according to claim 1, characterized in that the portal ( 2 ) is designed as a ribbed truss construction.

Machine tool according to claim 1, characterized in that the wall element ( 6 ) is designed as a ribbed truss construction.