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Die
Erfindung betrifft die Zuführung
von Energie zur Bearbeitung von Werkstücken oder den Antrieb von Werkzeugen
und/oder Werkstücken
auf Trägerbauteilen
von Maschinen gemäß dem Oberbegriff
in Anspruch 1.
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Bei
derartigen Maschinen sind Bearbeitungseinrichtungen, Werkzeuge und/oder
Werkstücke
auf einem Trägerkörper angeordnet.
Durch ein Verdrehen des Trägerkörpers um
die zentrale Achse (= schalten) gelangen die Bearbeitungseinrichtungen (=
Ort, wo sich ein oder mehrere Werkzeuge und/oder ein oder mehrere
Werkstücke
befinden und/oder eine Bearbeitung von Werkstücken stattfindet) in die nächste Arbeitsposition.
Bearbeitungseinrichtungen für
z.B. Laserbearbeitung oder Induktionshärten muss Energie zugeführt werden.
Des weiteren gibt es Anwendungen bei denen die auf dem Trägerkörper angeordneten
Werkzeuge oder Werkstücke
relativ zum Trägerkörper bewegt
werden, wozu Energie zugeführt
werden muss. Hierbei wird unterschieden zwischen Dreh- und Vorschubbewegungen.
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Derartige
Energiezuführungen
sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Zum
einen werden stationäre
Energiequellen über
Kabel oder Schläuche
mit dem rundschaltenden Trägerbauteil
verbunden. Ein Verdrehen des Trägerbauteiles
führt zu
einem Aufwickeln oder Verdrillen der elastischen zuführenden
Leitungen.
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Zum
anderen werden Drehverteiler eingesetzt, welche auf der zentralen
Achse des Trägerbauteiles
angeordnet sind. Die Zuführung
der Energie zum Drehverteiler kann starr ausgeführt werden, ebenso kann nach
dem Drehverteiler die Energie über
starre Leitungen auf dem Trägerbauteil
weitergeleitet werden. Die Drehverteiler sind je nach Energieform
unterschiedlich ausgeführt.
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Besonders
zur Übertragung
von rotativer Energie sind viele Lösungen bekannt, die mit mechanischen
Kupplungen arbeiten. Viele von diesen sind spielbehaftet, um ein
dynamisches Ein- und Auskuppeln beim Schalten des Trägerbauteiles
zu ermöglichen.
Es werden auch spielfreie Lösungen
eingesetzt. Hierbei wird nach dem Schalten über eine Zusatzbewegung die
Spielfreiheit erreicht, welche vor der nächsten Bewegung des Trägerbauteiles
wieder durch eine Zusatzbewegung gelöst wird.
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Nachteilig
bei den Verfahren mit elastischen Leitungen ist das notwendige Reversieren
nach einer maximalen Aufwicklung oder Verdrillung der Leitungen,
der Platzbedarf (z.B. in
EP
0 811 464 B1 thematisiert) sowie der Verschleiß der elastischen
Leitungen.
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Nachteilig
bei den Verfahren mit Drehverteilern ist der hohe Platzbedarf in
axialer Richtung, da für
jede zu versorgende Einrichtung eine oder mehrere eigene Spuren
notwendig sind und diese nebeneinander seien müssen. Des weiteren liegt bei
Drehverteilern mit mechanischen Berührungen (z.B. Schleifringen)
ein Verschleißproblem
vor.
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Bei
beiden Verfahren sind Motoren, welche fest mit dem Trägerbauteil
verbunden sind, notwendig, um elektrische Energie in rotative Energie
zu wandeln. Hierbei ist es nachteilig, dass Elektromotoren schwere
Bauteile sind, die zusätzliche
rotatorische Massen für
das Trägerbauteil
darstellen. Außerdem
erzeugen sie Verlustwärme,
die abgeführt
werden muß.
Sofern dies nicht über
Luftkühlung
möglich ist,
muß den
nicht ortsfesten Motoren Flüssigkeit
zugeführt
werden, was erheblichen Aufwand darstellt. Die Probleme der zusätzlichen
rotatorischen Massen und der Kühlung
nehmen mit dem Leistungsbedarf stark zu.
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Demgegenüber gibt
es bei den mechanisch gekuppelten Systemen die Möglichkeit, die Motoren ideal
zu versorgen und diese können
unabhängig
von ihrer Masse dimensioniert werden. Jedoch ist in vielen Anwendungen
eine genaue Positionierung des Werkzeuges und/oder des Werkstückes notwendig. Dies
ist mit einer spielbehafteten Kupplung nicht möglich. Die Varianten, in denen
Zusatzbewegungen das Spiel eliminieren (z. B.
DE 35 30 860 ) haben den Nachteil,
dass sie hierfür
zusätzliche
Aktoren und Zeit außerhalb
des eigentlichen Schaltvorgang brauchen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, platzsparend und verschleißfrei Energie
auf ein Trägerbauteil
zu übertragen,
die Energieübertragung
so auszuführen,
dass die Schaltung des Trägerbauteils
ohne Reversion oder andere Restriktionen (wie z.B. Zusatzbewegungen
an den Kupplungen) beliebig erfolgen kann, und insbesondere bei Anwendungen
mit Bedarf an rotativer Energie diese spielfrei und mit geringen
rotatorischen Massen für das
Trägerbauteil
zuzuführen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Lösung eröffnet die Möglichkeit,
die Einrichtungen auf dem Trägerbauteil einfach
und platzsparend mit Energie zu versorgen. Gemäß dem Bedarf kann hiermit auf
elektromagnetischem Weg Energie übertragen
werden, der Einsatz von Hydraulik und Pneumatik ist möglich, auch
die Übertragung
von Energie mittels Licht ist ohne Probleme realisierbar. Ein besonderer
Vorteil besteht darin, dass bei jeder Statorbauteil-Gegenstück-Kombination
die Steuerung unterschiedliche Programme fahren kann. So ist bei
geringem für
die Übertragung benötigtem Bauraum
eine hohe Flexibilität
der Prozesse auf dem Trägerbauteil
möglich.
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Um
eine Schaltung ohne Restriktionen zu ermöglichen, werden der oder die
Statorbauteile derart aufgebaut und angeordnet, dass die Gegenstücke beim
Schalten berührungslos
an ihnen vorbeifliegen. Im einfachsten Fall gibt es pro Bearbeitungseinrichtung
des Trägerbauteiles
ein Gegenstück
und in jeder Lage, in der die hineingeschaltete Bearbeitungseinrichtung
Energie benötigt,
wird ein Statorbauteil passend montiert und an die Steuerung angeschlossen.
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Des
weiteren können
die Bauteile geometrisch so gestaltet werden, dass in einer Ebene
mehrere Statorbauteile und ihre Gegenstücke pro Bearbeitungseinrichtung
möglich
sind. Hierdurch ist es z.B. in einer Bearbeitungsposition möglich, sowohl die
Energie eines Laserstrahls als auch die Energie für die Drehung
eines zu bearbeitenden Werkstückes zuzuführen. Sollten
die verschiedenen Gegenstücke einer
Bearbeitungseinrichtung nicht kompatibel sein, so ist es möglich, die
zugehörigen
Statorbauteile auf 2 Ebenen aufzuteilen. Dies bedeutet zwar zusätzlichen
axialen Platzbedarf, hat aber im Verhältnis zu den Drehverteilern
immer noch den großen
Vorteil, dass für
alle Bearbeitungseinrichtungen zusammen nur 2 Spuren gebraucht werden.
Bei den Drehverteilern hingegen braucht jede Bearbeitungseinrichtung und
jede Energiezuführung
ihre eigene Spur, so dass die Anzahl der Spuren um den Faktor „Anzahl
Bearbeitungseinrichtungen" größer ist,
als bei der erfindungsgemäßen Lösung. Des
weiteren muss unabhängig
von der Anzahl der Bearbeitungseinrichtungen jede Verbindung von
der Steuereinheit zur Maschine nur 1 mal geschaffen werden. Sollte
in einer Bearbeitungsposition eine Energiequelle nicht benötigt werden,
so entfällt
hier der Anschluss. Beispielsweise kann so der Lichtstrahl eines
Lasers immer zum Statorbauteil Nummer 3 und somit zur aktuell zugehörigen Bearbeitungseinrichtung
gelenkt werden. Ein Schalten der Lichtwege außerhalb der Maschine entfällt ebenso
wie die elastischen Lichtkabel von diesem Schalter zu den Bearbeitungseinrichtungen.
Zusätzlich
ist ein ungewolltes Aktivieren des Laserstrahls in der falschen
Bearbeitungseinrichtung ausgeschlossen.
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Ein
wesentliches Merkmal der Trägerbauteile
ist heutzutage ihre sehr exakte Führung und ihre sehr exakte
Positionierung. So ist es ohne Schwierigkeiten möglich Abstände zwischen Statorbauteilen und
Gegenstücken
zu erzielen, die weit unter 1 mm liegen. Dies ermöglicht auch
den Einsatz von Hydraulik und Pneumatik, wobei hier die Spalte zwischen
Statorbauteil und Gegenstück
als Drossel wirken, während
die eigentliche Energieübertragung durch
den Bereich stattfindet, der eine unreduzierte Druckübertragung
ermöglicht.
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Besonders
vorteilhaft ist hierbei eine zweiseitige Beaufschlagung des Gegenstückes. Hierdurch
wirkt auf die Lagerung des Trägerbauteils
nur die Resultierende der beiden Kräfte. Diese ist im Idealfall
= 0. Dies gilt für
alle Energieübertragungen,
die Kräfte
in die Lagerung des Trägerbauteiles
leiten.
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Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich durch die
Teilung von Elektromotoren in einen zum Trägerbauteil ortsfesten Stator und
mehrere mittaktende Läufergegenstücke. Der geringe
Luftspalt, der sich nach dem Schalten des Trägerbauteiles zwischen dem Stator
und dem neu hinzugekommenen Läufer
ausbildet, ist geeignet um über
ein elektromagnetisches Feld den Läufer anzutreiben. Hierdurch
ist es problemlos möglich,
den somit stationären
Stator zu kühlen.
Zudem muß das Trägerbauteil
den Stator nicht mitbewegen. Hier ist nochmals zu bedenken, dass,
unabhängig
davon ob ein Antrieb in allen Positionen gebraucht wird, bei bisherigen
Lösungen
in allen Bearbeitungseinrichtungen ein kompletter Motor und die
damit verbundene rotatorische Masse nötig war. Besonders vorteilhaft für den rotatorischen
Antrieb sind scheibenförmige Rotoren.
Hierdurch sind 2 elektromagnetische Felder möglich, die sich in ihrer Kraftwirkung
bezüglich
der Lagerung des Trägerbauteils
aufheben. Die Verwendung von Axialfeldmotoren (z.B.
EP 1 153 469 ) eröffnet die Möglichkeit hohe Leistungen bei
verschiedenen Drehzahlen zu übertragen.
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Ebenfalls
möglich
ist die Aufteilung von Linearmotoren in ortsfeste Statoren und mitschwenkende Läufer, welche
senkrecht zur Hauptachse beweglich sind. Hierbei ist es sinnvoll,
die Läufer
zweiseitig mit Permanentmagneten zu versehen.
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Zur
Regelung der derart aufgeteilten rotierenden bzw. linear verschiebbaren
Elektromotoren ist es zweckdienlich, auch die Geber in stationäre und mitschwenkende
Bauteile aufzuteilen. Eine besonders vorteilhafte Ausführung sieht
vor, die Maßverkörperung
der geregelten Achsen mit der Achse beweglich auf dem Trägerkörper zu
befestigen, die Sensoren jedoch ortsfest gegenüber dem Trägerbauteil zu montieren. Durch
das Schalten des Trägerbauteiles
wird somit jedem Sensor eine neue Maßverkörperung zugeführt. Da
in der Steuerung Werte zur Kennzeichnung jeder Sensor-Maßverkörperungs-Kombination
hinterlegt sein können,
kann sofort nach der Schaltung die zugeführte Achse geregelt gefahren
werden. Auch hier ist es vorteilhaft, dass Sensoren nur an den Bearbeitungspositionen montiert
werden müssen,
an denen die entsprechende Achse geregelt werden soll; es ist also
möglich, die
Anzahl der stationären
Bauteile und ihrer Verkabelungen kleiner als die Anzahl der Bearbeitungseinrichtungen
zu halten. Bei allen bisherigen Lösungen war pro Bearbeitungseinrichtung
und pro geregelter Achse ein Sensor plus Anbindung an die Steuerung zwingend
notwendig.
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Auch
die Bereitstellung von Strom auf dem Trägerbauteil ist mit der erfindungsgemäßen Lösung möglich. Dies
ist z.B. notwendig zum Antrieb von Motoren, die nicht parallel zur
Haupachse liegen. Auch bei kleineren Motoren ist dies eine interessante
Lösung,
da hierbei nur geringe rotatorische Massen durch die Motoren auf
dem Trägerbauteil
hinzukommen, die Motoren dafür
aber als Standardbauteile gekauft werden können. Die Übertragung der Energie geschieht über das
transformatorische Prinzip: im feststehenden Läuferbauteil wird die Primärspule untergebracht,
die einschwenkenden Gegenstücke
enthalten die Sekundärspule.
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Eine
weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, die Statorbauteile
derart auszuführen,
dass auch während
dem Schaltvorgang des Trägerbauteiles
Energie auf die schwenkenden Gegenstücke übertragen werden kann. So ist es
z.B. bei rotativen Antrieben möglich
auf dem Umfang des Läufergegenstückes Magnete
zu positionieren. Die Statorbauteile sind derart zu gestalten, dass diese
Magnete mit ihrem Schwenkradius dicht an einer Fläche der
Statorbauteile vorbeifliegen, und diese Fläche über Spulen mit einem elektromagnetischen
Feld beaufschlagt wird. Wenn dieses Feld konstant ist, so wälzen sich
die Läufergegenstücke daran ähnlich wie
Planeten eines Planetengetriebes am Hohlrad ab. Über eine Steuerung des elektromagnetischen
Feldes können
den Läufergegenstücken beliebige
Geschwindigkeiten aufgeprägt
werden. Hierbei muss die Schaltgeschwindigkeit des Trägerbauteiles
berücksichtigt
werden. Es gelten die Drehzahlgesetze von Planetengetrieben. Es
ist vorteilhaft die Läufergegenstücke nach
der Schaltung wieder über axiale
Felder anzutreiben, da hier größere Flächen zur
Kraftübertragung
zur Verfügung
stehen.
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Bei
der Übertragung
von Laserstrahlen können
Verfahren mit und ohne Lichtleitungen unterschieden werden. Bei
den CO2 Lasern leitet ein Spiegel auf den
Gegenstücken
den ortsfesten Strahl des Statorbauteiles auf die gewünschte Position
des Trägerbauteiles,
um von hier zur jeweiligen Bearbeitungseinrichtung weitergeleitet
zu werden. Bei Laserstrahlen, die per Lichtleitung zum Stator gelangen, muss
die Optik in Stator und Gegenstück
derart gestaltet sein, dass der Lichtstrahl möglichst verlustfrei aus dem
einen Kabel austritt, den Luftspalt überbrückt und in die mit dem Trägerbauteil
verbundene Lichtleitung eintritt. Von hier kann er auf dem üblichen Weg
zum Prozess geleitet werden.
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Im
folgenden werden mögliche
Ausführungen
gemäß der Erfindung
beschrieben:
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1 zeigt
eine räumliche
Ansicht auf eine erfindungsgemäße Maschine.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf die in 1 mit „A" bezeichnete Seite.
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3 zeigt
einen Schnitt längs
Linie I-I in 2.
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4 zeigt
die gleiche Ansicht wie 1 jedoch mit einer anderen Stellung
des Trägerkörpers.
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5 zeigt
die Draufsicht wie 2 mit einem 1. Ausführungsbeispiel.
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6 zeigt
einen Schnitt längs
Linie II-II in 5.
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7 zeigt
einen Schnitt wie 6 mit einem 2. Ausführungsbeispiel.
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8 zeigt
einen Schnitt wie 6 mit einem 3. Ausführungsbeispiel.
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9 zeigt
einen Schnitt wie 6 mit einem 4. Ausführungsbeispiel.
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10 zeigt
einen Schnitt wie 6 mit einem 5. Ausführungsbeispiel.
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11 zeigt
eine räumliche
Darstellung eines Ausschnittes eines 6. Ausführungsbeispiels.
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12 zeigt
die gleiche Ansicht wie 1 unter Hinzufügung weiterer
Bauteile.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Maschine,
dargestellt in 1, zeigt eine rundschaltende
Maschine mit dem Maschinengestell 90 und dem um Hauptachse 79 drehbar
gelagerten Trägerbauteil 70. 13, 53, 63 stellen
Bearbeitungseinrichtungen dar. Sie befinden sich auf der Bearbeitungsseite
B des Trägerkörpers. Auf
der Anschlussseite A des Trägerkörpers sind
die Gegenstücke 11, 21, 31, 41, 51, 61 zu
sehen. Die Energie wird von der Steuereinheit 100 bereitgestellt.
In 1 sind 2 Statorbauteile 91, 93 zu
sehen. Sie werden über
die Leitungen 101 und 103 von der Steuereinheit 100 mit Energie
versorgt. Diese Energie wird in der gezeigten Stellung von dem Statorbauteil 91 an
das Gegenstück 11 übergeben
und über
die Leitung 12 zur Bearbeitungseinrichtung 13 weitergeleitet.
Der genaue Ablauf dieser Energieübertragung
wird von der Steuereinheit speziell für die Kombination Statorbauteil 91 zu
Gegenstück 11 festgelegt.
Dieser Ablauf wird im folgenden als Programm 91/11 bezeichnet.
Desgleichen überträgt das Statorbauteil 93 Energie
an das Gegenstück 31.
Der Ablauf dieser Energieübertragung
ist speziell für
die Kombination Statorbauteil 93 zu Gegenstück 31 festgelegt.
Dieser Ablauf wird im folgenden als Programm 93/31 bezeichnet. Über die Gegenstück 21, 41, 51, 61 wird
in der dargestellten Stellung des Trägerbauteiles keine Energie
zugeführt.
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In 2 sieht
man den Flugkreis 78, den die Gegenstücke beim Schalten des Trägerbauteiles 70 beschreiben.
Alle Statorbauteile müssen
entsprechend ausgenommen sein, damit keine Kollision entsteht.
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3 zeigt,
dass auch in Richtung der Hauptachse zwischen dem Statorbauteil 91 und
den Gegenstücken 11, 21, 31, 41, 51, 61 genügend Luft ist,
damit die Gegenstücke
und das Statorbauteil sich beim Schalten des Trägerbauteiles nicht berühren.
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Am
Ende eines Bearbeitungszyklusses dreht das Trägerbauteil 70 mit
allen an ihm befestigten Einrichtungen 13, 23, 33, 43, 53, 63,
Gegenstücken 11, 21, 31, 41, 51, 61 und
Verbindungsleitungen 12, 22, 32, 42, 52, 62 um
die Achse 79 in eine neue Stellung. Ein neuer Bearbeitungszyklus
beginnt. Wenn das Trägerbauteil
z.B. um 120° im
Uhrzeigersinn gedreht hat (4), so kann
nun Statorbauteil 91 Energie an das Gegenstück 31 übergeben.
Es ist möglich,
dass das zugehörige
Programm 91/31 für die Energieübertragung
gleich ist mit dem Programm 91/11 aus dem letzten
Zyklus; es kann aber auch anders sein. Somit können in der gleichen Bearbeitungsposition nacheinander
unterschiedliche Bearbeitungseinrichtungen gleiche oder unterschiedliche
Funktionen ausführen.
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5 zeigt
eine Maschine mit 6 Statorbauteilen 111, 112, 113, 114, 115, 116,
welche über
die Leitungen 101, 102, 103, 104, 105, 106 von
der Steuereinheit 100 mit Strom versorgt werden. In dem
dargestellten Beispiel sind sie als Statoren von drehenden Elektromotoren
ausgebildet. Die zugehörigen Gegenstücke, in
ihrer jeweiligen Gesamtheit als 14, 24, 34, 44, 54, 64 bezeichnet,
sind als Rotoren ausgebildet und sind jeweils mit einer Spindel
fest verbunden. Die zum Gegenstück 14 gehörige Spindel mit
ihrer Lagerung und dem Werkzeug ist in 6 mit 15 benannt.
Spindel und Rotor sind drehbar fest mit dem Trägerbauteil verbunden. Der Rotor,
bestehend aus Trägerstück 14a und
den beidseitig angeordneten Magnetenreihen 14b und 14c wird
von den elektromagnetischen Feldern, welche im Stator 111 von den
Spulen 111a erzeugt werden, angetrieben. Ein Weiterschalten
des Trägerbauteiles
löst die
elektromagnetische Verbindung von Statorbauteil 111 und Gegenstück 14.
Durch ein Drehen des Trägerbauteiles
um Achse 79 kann jedes andere Gegenstück so zu Statorbauteil 111 positioniert
werden, dass dies nun von den elektromagnetischen Feldern des Stators
angetrieben wird.
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Des
weiteren sind in 5 und 6 beispielhaft
die Sensoren 151, 152, 153, 154, 155, 156 gezeigt.
Sie sind, wie die Statorbauteile, ortsfest gegenüber dem Trägerbauteil montiert und mit
der Steuereinheit verbunden. Die zugehörigen Maßverkörperungen sind auf den Stirnflächen der
Gegenstücke 14, 24, 34, 44, 54, 64 zu
sehen. Jede Maßverkörperung-Sensor-Kombination
ermöglicht
die Regelung einer numerisch gesteuerten Achse. Durch das Schalten
des Trägerkörpers werden
neue Kombinationen gebildet. In der Steuerung hinterlegte Werte
für jede
Kombination machen es möglich,
direkt nach dem Schalten des Trägerkörpers jede
Achse geregelt weiter zu betreiben.
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7 zeigt
einen Linearmotor, der ein Werkzeug senkrecht zur Achse 79 bewegt,
bestehend aus dem feststehenden Stator als Statorbauteil, in seiner Gesamtheit 121 genannt,
und den in seiner Gesamtheit 314 genannten Läufer als
Gegenstück.
Der Läufer
ist senkrecht zur Achse 79 beweglich fest mit dem Trägerbauteil
verbunden. Mit dem Läufer
ist der Werkzeughalter und das Werkzeug, in seiner Gesamtheit 315 genannt,
starr verbunden, so dass die Bewegung des Läufers der Bewegung des Werkzeuges
entspricht. Zur Erzeugung der elektromagnetischen Felder enthält der Stator 121 die
Spulen 121a. Diese elektromagnetischen Felder wirkt auf
die Magnetreihen 314b und 314c, die fest mit dem
Läufer verbunden
sind. Ein Weiterschalten des Trägerbauteiles
löst die
elektromagnetische Verbindung von Statorbauteil 121 und
Gegenstück 314.
Durch ein Drehen des Trägerbauteiles
kann jedes andere Gegenstück
so zu Statorbauteil 121 positioniert werden, dass dies
nun von den elektromagnetischen Feldern des Stators angetrieben
wird.
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8 zeigt
beispielhaft die Übertragung
von Energie in Form von Druck. Die Steuerung- und Versorgungseinheit ist über die
Leitung 101 mit dem Statorbauteil 131 verbunden.
Dieses ist so ausgeführt, dass
das Medium auf 2 Seiten verteilt wird, damit die resultierenden
Kräfte
sich aufheben. Nachdem das Gegenstück 16, welches über die
Leitung 12 mit der Bearbeitungseinheit 13 verbunden
ist, eingeschwenkt ist kann im System Druck aufgebaut werden. Da
zwischen dem Gegenstück 16 und
dem Statorbauteil 131 ein schmaler Spalt ist, tritt hier
etwas von dem Druckmedium aus. Diese Spalte wirken wegen ihrer geringen
Höhe und
möglichst
großen
Länge als
Drossel, so dass das Druckmedium in Leitung 12 und somit
in der Bearbeitungseinheit 13 nahezu den von der Steuerung
vorgegeben Druck erhält.
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9 zeigt
beispielhaft die Energieübertragung
in Form von Licht. Nachdem das Gegenstück, in seiner Gesamtheit 17 genannt,
eingeschwenkt ist, wird der von der Steuer- und Versorgungseinheit kommende
Laserstrahl 301 dem Statorbauteil, in seiner Gesamtheit 141 genannt,
zugeführt.
In dem Statorbauteil 141 trifft des Strahl auf einen Spiegel 141a, der
das Licht in Richtung Gegenstück
umlenkt. Im Gegenstück 17 wird
der Strahl von den Spiegeln 17a und 17b derart
umgelenkt, dass er passend der Bearbeitungseinrichtung 13 zugeführt wird.
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10 zeigt
beispielhaft die Energieübertragung
mittels des transformatorischen Prinzips. Nachdem das Gegenstück, in seiner
Gesamtheit 18 genannt, eingeschwenkt ist, wird der von
der Steuer- und Versorgungseinheit kommende Strom dem Statorbauteil,
in seiner Gesamtheit 171 genannt, über die Leitung 101 zugeführt. Mittels
der Spulen 171a und 171b werden magnetische Felder
erzeugt. Diese überbrücken die
kleinen Luftspalte zwischen dem Statorbauteil 171 und dem
Gegenstück 18 und
werden von den Spulen 18a in Strom gewandelt. Von dort
wird er über
Leitung 12 der Bearbeitungseinheit 13 zugeführt.
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11 zeigt
beispielhaft den Aufbau eines Statorbauteiles, in seiner Gesamtheit 160 genannt, mit
einem seiner Gegenstücke,
in seiner Gesamtheit 19 genannt, die derart aufgebaut sind,
dass auch während
der Schaltung des Trägerkörpers eine
Kraftübertragung
mittels elektromagnetischer Felder möglich ist. In der Darstellung
ist der Trägerkörper und damit
auch das Gegenstück 19 um
die Achse 79 derart gedreht, dass sich das Gegenstück außerhalb
der üblichen
Bearbeitungspositionen befindet. Wie in 6 besitz
der Stator Spulen 160a, 160b, um ein axiales Feld
für den
Antrieb in der Ruheposition des Trägerkörpers zu erzeugen. Hierbei übertragen
die Spulen 160a für
eine Bearbeitungsposition das elektromagnetische Feld, die Spulen 160b für eine andere
Bearbeitungsposition. Wie in 6 ist der
Rotor 19 mit Magnetenreihen 19b und 19c ausgestattet, um
die vom Stator erzeugten Felder in eine Drehbewegung zu wandeln.
Zusätzlich
hat der Rotor 19 eine Magnetenreihe 19d, die auf
dem Umfang angeordnet ist. Diese Magnete stehen in Wechselwirkung
mit den Spulen 160x. Die Spulen sind derart angeordnet, dass
sie ein Feld erzeugen, dass zwischen den Bearbeitungsstationen auf
die am Umfang angeordneten Magnete wirkt, so dass die Drehzahl des
Rotors auch in diesem Bereich gesteuert werden kann.
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12 zeigt
nochmals die Anordnung von 1. Hinzugefügt ist eine
2. Reihe von Gegenstücken 211, 221, 231, 241, 251, 261.
Sie dienen der Übertragung
eines 2. Energiestromes pro Bearbeitungseinrichtung. Da die Gegenstücke und
Statorbauteile des 2. Energiestromes (211, 221, 231, 241, 251, 261 und 291, 295)
geometrisch ähnlich
aufgebaut sind wie die des 1. Energiestromes (11, 21, 31, 41, 51, 61 und 91, 93)
lassen sich alle Bauteile in einer Ebene unterbringen. Die dargestellte
Anordnung zeigt außerdem,
dass trotz zunehmender Anzahl von Gegenstücken pro Bearbeitungseinrichtung
die Flexibilität
bei der Ansteuerung der einzelnen Bearbeitungseinrichtungen gleich
bleibt. So gibt es eine Bearbeitungsposition mit 2 Statorbauteilen 91, 291,
eine Bearbeitungsposition mit einem Statorbauteil 93 für den Energiestrom
1 und eine Bearbeitungsposition mit einem Statorbauteil 295 für den Energiestrom
2. Die Bearbeitungseinrichtungen 13, 23, 33, 43, 53, 63 mit
den zugehörigen
Gegenstücken
für Energiestrom 1
(11, 21, 31, 41, 51, 61)
und 2 (211, 221, 231, 241, 251, 261)
können
wie in bisher beschriebener Weise die Bearbeitungspositionen wechseln.