DE102010050974A1 - Machine tool, particularly chipping machine tool for milling machine, has machine table to accommodate workpieces, where guides are provided for supporting table assembly - Google Patents

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Abstract

The machine tool has a machine table to accommodate workpieces, where guides (2) are provided for supporting a table assembly (1). A measuring system (3,5) is associated for detecting rectilinear relative movements of components. The measuring system is arranged in the region of the table assembly in a thermo-symmetric manner.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine spanende Werkzeugmaschine, bestehend aus mindestens einem Maschinenbett, einem Maschinentisch zur Aufnahme von Werkstücken, Führungen zur Abstützung der Tischbaugruppe und einem zugeordneten Messsystem zum Erfassen von geradlinigen Relativbewegungen an Bauteilen, wobei das Messsystem als ein Längenmesssystem mit Tastkopf und einem an einem Maschinenteil befestigten Maßstab ausgestaltet ist.The invention relates to a machine tool, in particular a cutting machine tool, comprising at least one machine bed, a machine table for receiving workpieces, guides for supporting the table assembly and an associated measuring system for detecting rectilinear relative movements of components, wherein the measuring system as a length measuring system with probe and a scale attached to a machine part is designed scale.

Messsysteme an spanenden Werkzeugmaschinen, vorzugsweise an Fräsmaschinen oder Bearbeitungszentren, werden üblicherweise an Tischbaugruppen oder mit etwas Abstand zu diesen an anderen Baugruppen angebracht, die möglichst nahe zu den das Werkstück aufnehmenden Baugruppen liegen.Measuring systems on cutting machine tools, preferably on milling machines or machining centers, are usually mounted on table assemblies or with some distance to them on other modules that are as close as possible to the workpiece receiving assemblies.

Das thermische Verhalten einer Werkzeugmaschine wird wesentlich durch die Einwirkung von Wärmequellen beeinflusst. Derartige Wärmequellen können der Arbeitsprozess der Werkzeugmaschine selbst sein (Wärme beim Zerspanen oder Umformen), die Maschinenkomponenten (Antriebsmotoren, Lager, Führungen), die Anordnung und Temperierung von Fluiden (z. B. Luft, Kühlschmiermittel) und die Umgebung der Aufstellung. Infolge dieser thermischen Veränderungen an einer Werkzeugmaschine kommt es zu maßlichen Verschiebungen am Werkstück. Diese temperaturbedingten Änderungen wirken sich umso stärker aus, je länger der Fahrweg der Maschinenteile ist. Zur Minimierung von thermischen Veränderungen nutzen bekannte Lösungen Temperaturkompensationen mittels Dehnmaßstäben und gekapselter Längenmesseinrichtungen zur Minderung der Längenänderungen.The thermal behavior of a machine tool is significantly influenced by the action of heat sources. Such heat sources can be the working process of the machine tool itself (heat during machining or forming), the machine components (drive motors, bearings, guides), the arrangement and temperature control of fluids (eg air, cooling lubricant) and the environment of installation. As a result of these thermal changes on a machine tool it comes to dimensional shifts on the workpiece. These temperature-related changes are more pronounced the longer the travel of the machine parts. To minimize thermal changes, known solutions utilize temperature compensation by means of strain gauges and encapsulated length measuring devices to reduce length changes.

So wird in DE 31 16 827 C2 zur Minderung des Einflusses der Wärmedehnung der Einsatz von speziellem Material für einen Dehnstab und einen Wärmeleitbolzen vorgeschlagen.So will in DE 31 16 827 C2 proposed to reduce the influence of thermal expansion of the use of special material for a Dehnstab and a Wärmeleitbolzen.

Gemäß DE 34 19 527 C2 wird eine Kompensation von unterschiedlichen thermischen Längenänderungen durch eine starre Befestigung des Maßstabes am zu messenden Objekt angestrebt.According to DE 34 19 527 C2 a compensation of different thermal changes in length by a rigid attachment of the scale is aimed at the object to be measured.

Bei der technischen Lösung nach DE 101 64 405 A1 wird ein Längenmeßsystem von einem geregelten Kühlmedium umgeben, indem Sperrluft den Maßstab im Gehäuse temperiert und zum gezielten Beeinflussen der Maßverkörperung des Maßstabes eingesetzt wird.At the technical solution after DE 101 64 405 A1 a length measuring system is surrounded by a controlled cooling medium by tempering air is the scale in the housing and used for targeted influencing the measuring scale of the scale.

Die bisherigen Anordnungen der Messeinrichtungen, insbesondere der Längenmesssysteme mit Maßstab und Tastkopf, können dennoch die maßlichen Verschiebungen am Werkstück nicht ausreichend bzw. nur mit hohem Aufwand verhindern.The previous arrangements of the measuring devices, in particular the length measuring systems with scale and probe, yet can not sufficiently prevent the dimensional displacements on the workpiece or only with great effort.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine technische Lösung für lineare Messsysteme zum Einsatz an Werkzeugmaschinen zu schaffen, mit der auftretende Temperaturschwankungen der für die Messung relevanten Baugruppen niedrig gehalten werden können, so dass die Messgenauigkeit des gesamten Messsystems erhöht wird.The object of the invention is to provide a technical solution for linear measuring systems for use on machine tools, with which occurring temperature fluctuations of the assemblies relevant for the measurement can be kept low, so that the measurement accuracy of the entire measuring system is increased.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem das Messsystem im Bereich der Tischbaugruppe derart thermosymmetrisch angeordnet ist, dass sich thermisch bedingte Änderungen der geometrischen Abmessungen der Bauteile weitgehend gegenseitig aufheben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren Merkmale in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.This object is achieved by arranging the measuring system in the area of the table module in such a thermosymmetrical manner that thermally induced changes in the geometric dimensions of the components largely cancel each other out. Advantageous embodiments are the subject of dependent claims whose features are explained in more detail in one embodiment.

Durch die hier als „thermosymmetrisch” bezeichnete Anordnung des Messsystems zwischen den Führungen des Maschinentisches und der Anordnung des Tastkopfes mittig am Maschinentisch heben sich temperaturbedingte Ausdehnungen der Bauteile weitgehend gegenseitig auf. Diese Eigenschaft wird zur Werkstückmessung genutzt. Die Anordnung des Tastkopfes erfolgt in einer Öffnung, vorzugsweise im mittleren Drittel der Länge und Breite der Tischbaugruppe.Due to the arrangement of the measuring system between the guides of the machine table and the arrangement of the probe centered on the machine table, referred to herein as "thermo-symmetrical", temperature-induced expansions of the components largely cancel each other out. This property is used for workpiece measurement. The arrangement of the probe takes place in an opening, preferably in the middle third of the length and width of the table assembly.

Eine Tischbaugruppe wird von mindestens zwei Führungen geführt. Ein Messsystem kann längs oder quer zur Führung thermosymmetrisch angeordnet werden, um die thermischen Fehler zu reduzieren. Die Datenauswertung erfolgt in der Steuerung der Maschine oder in einer Auswerteinheit.A table assembly is guided by at least two guides. A measuring system can be arranged thermosymmetrically along or transversely to the guide in order to reduce the thermal errors. The data evaluation takes place in the control of the machine or in an evaluation unit.

Mit einfachen Mitteln kann durch die Öffnung im Tisch und die Anbringung des Tastkopfes eine hohe Messgenauigkeit erzielt werden. Damit werden Messungenauigkeiten infolge von Temperaturschwankungen und unterschiedlichen Wärmedehnungen der Messsysteme und des Werkstückes bei der Bearbeitung von Werkstücken erheblich reduziert. Insbesondere an großen Fräsbearbeitungszentren kann mit dieser technischen Lösung eine hohe Genauigkeit erreicht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Maßstab auch auf einer zur Führung beliebigen Ebene angeordnet werden.With simple means, a high measurement accuracy can be achieved through the opening in the table and the attachment of the probe. This considerably reduces measurement inaccuracies due to temperature fluctuations and different thermal expansions of the measuring systems and the workpiece during the machining of workpieces. In particular, at large milling centers can be achieved with this technical solution, a high accuracy. According to a preferred embodiment, the scale can also be arranged on an arbitrary level to guide.

Der Tastkopf des Messsystems ist zur Montage bzw. Servicezwecken von oben durch eine Öffnung zugänglich. Andererseits kann die Öffnung im Tisch auch durch einen Deckel bündig verschlossen werden.The probe of the measuring system is accessible for installation or service purposes from above through an opening. On the other hand, the opening in the table can also be closed flush by a lid.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt die einzige 1 die Anordnung der Messeinrichtung an einem Tisch einer Werkzeugmaschine.The invention will be explained below with reference to a preferred embodiment. In the accompanying drawing shows the only one 1 the Arrangement of the measuring device on a table of a machine tool.

In 1 wird beispielsweise für eine Universalfräsmaschine der Grundaufbau einer Tischbaugruppe 1 dargestellt. Zur Aufnahme von Werkstücken wird diese Tischbaugruppe 1 mit mindestens zwei Führungen 2 geführt. Die Bewegungsrichtung ist mit dem Pfeil ”X” gekennzeichnet. Die Führungen 2 sind entweder auf gleichen oder auch unterschiedlichen Ebenen angeordnet.In 1 For example, for a universal milling machine, the basic structure of a table assembly 1 shown. For receiving workpieces, this table assembly 1 with at least two guides 2 guided. The direction of movement is marked with the arrow "X". The guides 2 are arranged either on the same or different levels.

Ein Messsystem besteht aus einem Maßstab 3 und einem Tastkopf 5. Dieses Messsystem 3 und 5 kann grundsätzlich auf einer zur Führung 2 beliebigen Ebene angeordnet werden. Ferner kann die Anschraubfläche des Maßstabs 3 vom Messsystem parallel oder alternativ rechtwinklig zur Oberfläche der Tischbaugruppe 1 angeordnet werden. Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ist der Maßstab 3 längs zur Führung 2 und der Tastkopf 5 im Bereich der Öffnung 4 der Tischbaugruppe 1 thermosymmetrisch angeordnet. Somit heben sich thermisch bedingte Änderungen der geometrischen Abmessungen der Bauteile weitgehend gegenseitig auf.A measuring system consists of a scale 3 and a probe 5 , This measuring system 3 and 5 can basically be on a for leadership 2 be arranged at any level. Furthermore, the mounting surface of the scale 3 from the measuring system parallel or alternatively at right angles to the surface of the table module 1 to be ordered. In the arrangement shown in the drawing is the scale 3 along the guide 2 and the probe 5 in the area of the opening 4 the table assembly 1 arranged thermosymmetrically. Thus, thermally induced changes in the geometric dimensions of the components largely cancel each other.

Die Befestigung des Tastkopfes 5 an der Tischbaugruppe 1 ist durch eine geometrisch beliebige Öffnung 4 von oben zugänglich. Diese Öffnung 4 ist vorzugsweise im mittleren Drittel der Länge 6 und im mittleren Drittel der Breite 7 der Tischbaugruppe 1 ausgestaltet und kann bündig oder nicht bündig zur Oberfläche der Tischbaugruppe 1 durch einen geometrisch beliebigen Deckel verschlossen werden.The attachment of the probe 5 at the table assembly 1 is through a geometrically arbitrary opening 4 accessible from above. This opening 4 is preferably in the middle third of the length 6 and in the middle third of the width 7 the table assembly 1 configured and may be flush or not flush with the surface of the table assembly 1 be closed by a geometrically arbitrary cover.

Das zu messende Objekt (z. B. ein hier nicht näher dargestelltes Werkstück) wird auf der Tischbaugruppe 1 befestigt. Zur Positionsbestimmung der Werkstückoberflächen bzw. zur Messung des Werkstückes wird die Tischbaugruppe 1 in Richtung der Führungen 2 verfahren und die Daten werden in der Maschinensteuerung ausgewertet.The object to be measured (eg a workpiece not shown in detail here) is placed on the table module 1 attached. For determining the position of the workpiece surfaces or for measuring the workpiece is the table assembly 1 in the direction of the guides 2 procedure and the data are evaluated in the machine control.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Tischbaugruppetable assembly
22
Führungguide
33
Messsystem, MaßstabMeasuring system, scale
44
Öffnungopening
55
Messsystem, TastkopfMeasuring system, probe
66
Länge der TischbaugruppeLength of the table assembly
77
Breite der TischbaugruppeWidth of the table assembly
XX
Bewegungsrichtung der TischbaugruppeDirection of movement of the table assembly

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3116827 C2 [0004] DE 3116827 C2 [0004]
  • DE 3419527 C2 [0005] DE 3419527 C2 [0005]
  • DE 10164405 A1 [0006] DE 10164405 A1 [0006]

Claims (9)

Werkzeugmaschine, insbesondere spanende Werkzeugmaschine, bestehend aus mindestens einem Maschinenbett, einem Maschinentisch zur Aufnahme von Werkstücken, Führungen zur Abstützung der Tischbaugruppe und einem zugeordneten Messsystem zum Erfassen von geradlinigen Relativbewegungen an Bauteilen, wobei das Messsystem als ein Längenmesssystem mit Tastkopf und einem an einem Maschinenteil befestigten Maßstab ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (3; 5) im Bereich der Tischbaugruppe (1) derart thermosymmetrisch angeordnet ist, dass sich thermisch bedingte Änderungen der geometrischen Abmessungen der Bauteile weitgehend gegenseitig aufheben.Machine tool, in particular cutting machine tool, consisting of at least one machine bed, a machine table for holding workpieces, guides for supporting the table assembly and an associated measuring system for detecting rectilinear relative movements of components, wherein the measuring system as a length measuring system with probe and attached to a machine part Scale is designed, characterized in that the measuring system ( 3 ; 5 ) in the area of the table assembly ( 1 ) is arranged so thermosymmetrical that cancel thermally induced changes in the geometric dimensions of the components largely mutually. Werkzeugmaschine mit Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tischbaugruppe (1) eine Öffnung (4) aufweist.Machine tool with measuring system according to claim 1, characterized in that the table assembly ( 1 ) an opening ( 4 ) having. Werkzeugmaschine mit Messsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastkopf (5) des Messsystems im Bereich der Öffnung (4) der Tischbaugruppe (1) angeordnet ist.Machine tool with measuring system according to claim 1 and 2, characterized in that the probe head ( 5 ) of the measuring system in the region of the opening ( 4 ) of the table assembly ( 1 ) is arranged. Werkzeugmaschine mit Messsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Tastkopfes (5) an der Tischbaugruppe (1) durch eine geometrisch beliebige Öffnung (4) von oben zugänglich ist.Machine tool with measuring system according to claim 3, characterized in that the attachment of the probe ( 5 ) on the table assembly ( 1 ) through a geometrically arbitrary opening ( 4 ) is accessible from above. Werkzeugmaschine mit Messsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4) im mittleren Drittel der Länge (6) und im mittleren Drittel der Breite (7) der Tischbaugruppe (1) ausgestaltet ist.Machine tool with measuring system according to claim 2, characterized in that the opening ( 4 ) in the middle third of the length ( 6 ) and in the middle third of the width ( 7 ) of the table assembly ( 1 ) is configured. Werkzeugmaschine mit Messsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4) bündig oder nicht bündig zur Oberfläche der Tischbaugruppe (1) durch einen geometrisch beliebigen Deckel verschlossen ist.Machine tool with measuring system according to claim 2, characterized in that the opening ( 4 ) flush or not flush with the surface of the table assembly ( 1 ) is closed by a geometrically arbitrary cover. Werkzeugmaschine mit Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (2) auf gleicher oder unterschiedlicher Ebene angeordnet sind.Machine tool with measuring system according to claim 1, characterized in that the guides ( 2 ) are arranged on the same or different plane. Werkzeugmaschine mit Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (3; 5) auf einer zur Führung (2) beliebigen Ebene angeordnet ist.Machine tool with measuring system according to claim 1, characterized in that the measuring system ( 3 ; 5 ) on one to the leadership ( 2 ) is arranged at any level. Werkzeugmaschine mit Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschraubfläche vom Maßstab (3) des Messsystems parallel oder rechtwinklig zur Oberfläche der Tischbaugruppe (1) angeordnet ist.Machine tool with measuring system according to claim 1, characterized in that the mounting surface of the scale ( 3 ) of the measuring system parallel or perpendicular to the surface of the table assembly ( 1 ) is arranged.
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