DE102011119211A1

DE102011119211A1 - Bewegungseinrichtung mit kombiniert rotorischer und translatorischer Bewegung einer redundant wirksamen Zusatzachseneinheit als Teil einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102011119211A1
Application number: DE102011119211A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-05-23

Abstract

Gemäß der Erfindung soll eine Werkzeugmaschine, vorzugsweise zur Bearbeitung von Flachmaterialien, bei vergleichbarem Aufwand gegenüber gebräuchlichen Maschinen, sowohl bezüglich der Arbeitgeschwindigkeit als auch betreffend der Flexibilität bei Materialfluss und Automatisierung, deutliche Vorteile bieten. Hierzu ist als Teil einer Werkzeugmaschine eine Bewegungseinrichtung zur kombiniert rotorischen und translatorischen Bewegung mit einer redundant wirksamen Zusatzachseneinheit (20) vorgesehen, wodurch ein Endeffektor (30) oder Werkzeugträger, als Teil besagter Zusatzachseneinheit (20), über einen oder mehrere Arbeitsbereiche (1, 2, 3) besagter Werkzeugmaschine hinweg, mittels mindestens teilweise redundant wirksamer Achsen besagter Einrichtung und besagter Zusatzachseneinheit (20), positionierbar ist. Erfindungsgemäß besteht besagte Bewegungseinrichtung aus einem in einer vertikalen Achse gelagerten und entsprechend über dem jeweils zu bearbeitenden Material verschwenkbaren Ausleger (12, 15), an dem entlang besagte redundant wirksame Zusatzachseneinheit (20) translatorisch verschiebbar ist.

Description

Technisches Gebiet und Stand der Technik
Die Fortentwicklung neuer Materialbearbeitungs-, -verbindungs- oder -aufbauverfahren wie Laserschneiden und -schweißen, Hochgeschwindigkeitsfräsen, Rapid Prototyping oder von Nachbearbeitungsverfahren beispielsweise Härten, Beschichten oder Polieren haben zu einer wachsenden Anzahl von Werkzeugmaschinen mit hohen Bewegungsgeschwindigkeiten ihrer Werkzeug- oder Werkstück tragenden Elemente geführt. Auch bei Messmaschinen werden hohe Geschwindigkeiten angestrebt.
Werkzeuge und Messeinrichtungen werden im weiteren als Endeffektoren bezeichnet. Bewegungsvorrichtungen einer Mess- oder Werkzeugmaschine, die jeweils eine translatorische oder rotatorische Bewegung eines Endeffektors relativ zu einem Werkstück in einer Achse eines Referenzkoordinatensystems des Arbeitsraumes der Maschine erlauben, werden im weiteren als Achsen bezeichnet.
Als Maschinenachsen werden solche Teilbewegungsvorrichtungen bezeichnet, die eine translatorische oder rotatorische Bewegung eines Maschinenelementes gegenüber einem in der Hierachie der Gesamtstruktur der Maschine höher stehenden Maschinenelement erlauben, wobei die Hierachie beim Maschinengestell als höchste Stufe beginnt und bei den Maschinenachsen zur direkten Bewegung eines Endeffektors als niedrigste Stufe endet.
Achsen und Maschinenachsen können identisch sein, aber es können auch Achsbewegungen, in Bezug zum besagten Referenzkoordinatensystem, aus den Bewegungen mehrerer Maschinenachsen zusammengesetzt sein.
Damit die hohen angestrebten Geschwindigkeiten auch bei kompliziert gestalteten Werkstücken genutzt werden können, sind hohe Beschleunigungen der bewegten Elemente notwendig.
In vielen Anwendungen ist es notwendig einen Endeffektor kontinuierlich und mit möglichst hoher konstanter Relativgeschwindigkeit, an einem mindestens teilweise kompliziert geformten Werkstück entlang zu führen, dass relativ zum besagten Endeffektor eine wesentlich höhere Masse und/oder wesentlich größere Abmessungen hat.
Dies setzt eine relativ-massive und/oder langwegige Führungsstruktur voraus.
Je massiver die bewegten Elemente sind, umso höher sind die Kräfte die einerseits notwendig sind um die erwünschten hohen Beschleunigungen zu erzielen und die anderseits entsprechende Rückwirkungen auf tragende oder führende Strukturen verursachen.
Dies führt zu unerwünschten, meist elastischen, Verformungen dieser Strukturen, was wiederum häufig zu Schwingungen auf den Resonanzfrequenzen aller beteiligten Maschinenelemente führt.
All diese Verformungen und Schwingungen führen zur Abweichung zwischen Soll- und Ist-Weg bei der Bewegung eines Endeffektors relativ zum Werkstück.
Es sind verschiedene Lösungsansätze bekannt, um dieses Problem zu mindern. Grundsätzlich unterscheidbar sind zwei Hauptzweige, die jedoch in der konkreten Anwendung durchaus gemeinsam zum Einsatz kommen können.
Ein Zweig befasst sich mit der möglichst vorwegnehmenden oder schnell reagierenden Korrektur einer vorausberechenbaren oder festgestellten Bewegungsabweichung, also die Fehlerkompensation.
Ein anderer Zweig, mit dem sich die hier vorliegende Patentanmeldung befasst, versucht die Bewegungsabweichungen von vornherein klein zu halten, also Fehlervermeidung.
Die Fehlervermeidung kennt wiederum grundsätzlich drei Unterzweige von Lösungen. 1. Stabilität, 2. Reduktion der bewegten Massen und 3. Impulsausgleich.
Fehlervermeidung durch Rigidität der Strukturen und Dämpfung von Schwingungen führt zu massiven Maschinen, die hohe Antriebskräfte benötigen, was somit hohe Anschaffungs- und Aufstellungskosten, hohen Energieverbrauch und in vielen Fällen auch hohen Verschleiß bedeutet, also zu hohen Anschaffungs- und Betriebskosten führt.
Diese Kasten übersteigen bei den angestrebten Beschleunigungen häufig den erzielbaren Produktivitätsvorteil.
Zur Fehlervermeidung durch Reduktion der bewegten Massen sind ebenfalls eine ganze Reihe von Lösungsansätzen bekannt.
Neben der Verwendung neuartiger Werkstoffe, beispielsweise Kohlefaserverbundstoffe, kommt es auch zum Einsatz alternativer Achskonfigurationen.
Eine besonders leistungsfähige Gruppe von Achskonfigurationen, enthalten als wesentliches Merkmal in ihren Hauptbewegungsrichtungen sogenannte ”redundante Achsen”.
Als ein frühes Beispiel hierfür lehrt EP 594699 B1 die parallel überlagerte (redundante) Bewegung von längeren Basisachsen und kürzeren Zusatzachsen, wobei die Zusatzachsen durch ihre kleineren Wege und Spannweiten sehr viel kleiner bauen und damit leichter sind, also mit weniger Kraft zu beschleunigen.
Dies führt, je nach Abwägung, eher zu höheren Beschleunigungen bei gleichen Kräften, oder geringeren Rückwirkungen bei gleichen Beschleunigungen, so dass sowohl Genauigkeit, als auch Geschwindigkeit hiervon profitieren können.
Weitere wichtige Entwicklungsschritte in dieser Richtung sind durch EP 1 294 544 B1 und EP 1 724 054 B1 erzielt worden, indem zunächst eine besondere orthogonalparallelkinematische Zusatzachsenkonfiguration gelehrt wurde, die zu dem zusätzlichen Vorteil führt, dass in beiden Hauptbewegungsrichtungen einer derart realisierten Maschine insoweit vergleichbar günstige kinematische Verhältnisse herrschen, und mittels der in EP 1 724 054 B1 veröffentlichten Lehre wird dargestellt wie eine derartige Zusatzachseneinheit mittel Impulsausgleich nochmals um eine Größenordnung an Präzision bei zugleich extrem hoher Beschleunigung gewinnen kann.
Jener Stand der Technik wurde sowohl bezüglich der erzielbaren Beschleunigungen und Genauigkeiten als auch bezüglich seiner vielseitigeren Anwendbarkeit, durch die in den internationalen Patentanmeldung WO 2011/023185 A1 veröffentlichte Lehre nochmals wesentlich verbessert und WO 2011/023186 A1 fügte dem Stand der Technik bezüglich derartiger Achsenkonfigurationen noch die Option hinzu, Reaktionskräfte aus hohen Beschleunigungen mittels der Methode der Impulsentkopplung zu kompensieren.
Das primäre Ziel auf diesem Weg war es die jeweils höchstmögliche Beschleunigung des Endeffektors gegenüber einem Werkstück zu erzielen, insbesondere unter Beibehaltung hoher Bewegungspräzision.
Gegenüber ”klassischen” Achskonfigurationen ohne redundante Zusatzachsen ergibt sich jedoch ein nicht unerheblicher Zusatzaufwand, wegen der komplexen Struktur, sowie der zahlreichen zu verbauenden und zu koordinierenden Antriebe und die hieraus resultierende komplexe Führung von elektrischen Kabeln, sonstigen Versorgungsleitungen und in einigen Anwendungsfällen, beispielsweise dem CO2-Laserschneiden, auch der teilweise technisch aufwendigen Strahlführung.
Bei genauer Betrachtung des Standes der Technik bezüglich redundanter Zusatzachsenkonfigurationen fällt auf, dass es fast immer um eine ergänzende Modifikation einer schon zuvor für eine bestimmte Anwendung geeigneten Achskonfiguration ging.
Etwas vereinfacht ausgedrückt, wurden jeweils bestehende und an ihr jeweiliges Anwendungsgebiet schon zuvor recht gut angepasste Maschinekonzepte, lediglich mittels ”Zusatzachsen” im Sinne des Wortes, um redundante Bewegungsmöglichkeiten erweitert. Dies gilt besonders auch für Bearbeitungsmaschinen, die auf eher großflächige und flache Werkstücke ausgelegt sind, im Extremfall also plattenförmige Materialien bearbeiten, wie beispielsweise Flachbettlaserschneidanlagen.
Zunächst erschien es daher naheliegend und folgerichtig, derartige, grundsätzlich schon bewährte Maschinenkonzepte, und entsprechend ohnehin schon relativ aufwendige Maschinen, um redundante Bewegungsmöglichkeiten zu erweitern.
Jedoch ist die Großzahl der zu fertigenden Produkte über Jahre hinaus schon so geplant, dass genau die Schwächen der vorhandenen Systeme möglicht wenig in Erscheinung treten, so dass für Maschinenhersteller der Markt für wesentlich verbesserte Maschinen eher unbedeutend erscheint. Weil daher keine entsprechenden Maschinen in großer Serie gebaut werden, einer wichtigen Voraussetzung um sie zu günstigen Preisen anbieten zu können, bleiben die neuen Möglichkeiten weithin unbekannt oder gelten oft als unwirtschaftlich, was wiederum bewirkt, dass Produkte die auf den neuen Möglichkeiten basieren, weder geplant noch hergestellt werden.
Der Zusatzaufwand, der nach der Stand der Technik für Zusatzachsen notwendig war, wurde, soweit für einen Mehraufwand die Mittel vorhanden waren, entsprechend eher in Verbesserungen von Materialfluss und Automatisierung investiert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Maschinenkonzept zu lehren, dass bei flexibelster Nutzbarkeit, inklusive der für hohe Beschleunigung unabdingbar notwendigen Zusatzachsen, mit ähnlichem oder möglichst geringerem Aufwand realisierbar ist, wie aktuell gebräuchliche Basismaschinentypen mit ähnlichem Arbeitsraum.
Möglichst sollte eine Maschine gemäß der Erfindung, bei vergleichbarem Aufwand gegenüber gebräuchlichen Maschinen, nicht nur bezüglich der Arbeitgeschwindigkeit, sondern auch betreffend der Flexibilität bei Materialfluss und Automatisierung, deutliche Vorteile bieten.
Beschreibung der Erfindung
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, ist als Teil einer Werkzeugmaschine eine Bewegungseinrichtung zur kombiniert rotorischen und translatorischen Bewegung mit einer redundant wirksamen Zusatzachseneinheit vorgesehen, wodurch ein Endeffektor oder Werkzeugträger, als Teil besagter Zusatzachseneinheit, über einen oder mehrere Arbeitsbereiche besagter Werkzeugmaschine hinweg, mittels mindestens teilweise redundant wirksamer Achsen besagter Einrichtung und besagter Zusatzachseneinheit, positionierbar ist.
Erfindungsgemäß besteht besagte Bewegungseinrichtung aus einem in einer vertikalen Achse gelagerten und entsprechend über dem jeweils zu bearbeitenden Material verschwenkbaren Ausleger, an dem entlang besagte redundant wirksame Zusatzachseneinheit translatorisch verschiebbar ist.
Derartige Achskonfigurationen, die eine Bewegung eines Endeffektors oder Werkzeugträgers über einer Fläche mit Hilfe der Kombination von rotorischen und translatorischen Achsen bewirken, besitzen gegenüber Kombinationen aus rein translatorisch oder rotorisch bewegbaren Achsen einige interessante Vorzüge:
Durch die Kombination von rotorischen und translatorischen Achsen lässt sich der Bauraum und die Masse einer solchen Achskonfiguration im Vergleich zum überstreichbaren Arbeitsraum relativ klein halten.
Besonders in der Bewegung kann eine kompaktere Anordnung von Bewegungselementen erreicht werden, als dies bei Konfigurationen der Fall ist, die ausschließlich aus aneinandergereihten rotorisch bewegbaren Teilen bestehen, bei vergleichsweise erheblich höherer Agilität.
Das Durchführen von elektrischen und sonstigen Leitungen, Antriebsleistungen Strahlungsenergie usw. in Richtung des Endeffektors, gestaltet sich einfacher, besonders gegenüber ausschließlich translatorischen Konfigurationen.
Beispielsweise kann beim CO2-Laserschneiden gegenüber beiden alternativen Fällen jeweils ein Umlenkspiegel für den Laserstrahl eingespart werden und gegenüber einer rein translatorischen Konfiguration ein Kabelschlepp, so dass auch hierdurch der Bauraum und die bewegten Massen sinken.
Gegenüber einer Konfiguration aus rein rotorischen Achsen ergäbe sich in diesem Beispiel zwar der Nachteil eines zusätzlichen Kabelschlepps oder einer ähnlichen Einrichtung.
Dies wird jedoch durch eine weitaus höhere Stabilität der Gesamtkonfiguration gegenüber ruckartigen Bewegungsabläufen, bezüglich der meisten Anwendungen bei weitem überkompensiert, insbesondere dort wo hohe Geschwindigkeiten angestrebt werden.
Besagter verschwenkbarer Ausleger kann aus einer Mehrzahl längst des Auslegers zueinander verschiebbarer Elemente bestehen, derart dass dessen erstes Element mit besagter Schwenkachse verbunden ist und an dem jeweils letzten Element, in gleicher Richtung, besagte Zusatzachseneinheit translatorisch bewegbar ist.
Ein solcher Ausleger könnte beispielsweise in der Art eines ausziehbaren Teleskoparms ausgeführt sein, aus einer Mehrzahl, zur besagten Zusatzachseneinheit hin, in Volumen und Masse abgestuften Einzelelementen.
Bei der Führung der Einzelelemente eines derartigen Auslegers aneinander, ist eine möglichst spielarme und biegesteife Gesamtkonfiguration anzustreben, wobei bezüglich der Steifigkeit jedoch die Anforderungen, wegen des Einsatzes besagter Zusatzachsen, nicht besonders hoch sind, und sogar niedrige Resonanzfrequenzen des Auslegers bevorzugt sein können, wenn ein Ausgleich der aus der Beschleunigung der Basisachsen entstehenden temporären Verformungen durch Bewegungen der Zusatzachsen kompensiert werden kann, neben ihrer eigentlichen Funktion der hochbeschleunigten Eigenbewegung.
Letzteres gilt sinngemäß selbstverständlich auch für einteilige Ausleger, nur dass hier die Anforderung zur Spielfreiheit lediglich bezüglich der Führung der Zusatzachseneinheit besteht und Biegesteifigkeit wesentlich einfacher definiert und erzielt werden kann.
Unabhängig von der Bauart des besagten Auslegers enthält besagte Zusatzachseneinheit mindestens eine Achse beliebiger Bauart, mit der besagter Endeffektor oder Werkzeugträger transversal zur Ausrichtung des besagten Auslegers über besagtem Arbeitsbereich in einem ausreichenden Bewegungsspielraum bewegbar ist, vorzugsweise so, dass passend zur Beschleunigungsmöglichkeit der gesamten besagten Zusatzachseneinheit mittels besagtem schwenkbaren Ausleger, mindestens anwendungsspezifisch und für kontinuierliche Bewegungen, durch synchrone Kombination der Bewegung des besagten Auslegers als Basisachse und besagter mindestens einen transversal bewegbaren Zusatzachse, das Beschleunigungspotential der Zusatzachsen maßgeblich ist.
Sinngemäß gilt dies selbstverständlich auch für die Veränderung der Beschleunigung über die Zeit, den sogenannten Ruck, beispielsweise bedingt durch Induktivitäten in elektrischen Antrieben oder mechanische Schwingungsneigung, soweit dies jeweils relevant sein sollte.
Der Bewegungsspielraum der Zusatzachsen muss hierzu ausreichend lang gewählt sein, um zu vermeiden, dass eine Zusatzachse während einer Beschleunigungsphase in eine Endlage gerät, bevor die Basisachse, hier insbesondere besagter verschwenkbarer Ausleger, schon die angestrebte Bewegungsgeschwindigkeit erzielt hat.
Hierfür zu beachtende Regeln und Möglichkeiten lassen sich beispielsweise aus der Lehre der internationalen Patentanmeldungen WO 2008/148558 A1 , WO 2008/151810 A1 , WO 2009/000466 A2 und WO 2009/027006 A1 ableiten, wobei zu beachten ist, dass die Beschleunigungsmöglichkeiten der Basisachsen hier variabel von der jeweiligen Position der Zusatzachseneinheit am besagten verschwenkbaren Ausleger abhängig ist und im Gegensatz zu den genannten Dokumenten, hier die Schwenkbewegung des besagten Auslegers als Basisachse genutzt und beispielsweise über einen bestimmten Bewegungsabschnitt hinweg als translatorische Bewegung einer Basisachse aufgefasst werden kann, was in den genannten Dokumenten nicht vorgesehen war und daher dort auch noch nicht berücksichtigt ist.
Besagte Zusatzachsen sollten einen, gegenüber der sie jeweils tragenden Struktur, von den Bewegungen des besagten Endeffektors oder Werkzeugträgers weitgehend unabhängigen Schwerpunkt und weitgehende Freiheit von entsprechenden Reaktionskräften gegenüber den jeweils tragenden Strukturen aufweisen, beispielsweise indem in besagter Zusatzachse ein Impulsausgleich vorgesehen ist.
Eine besonders bevorzuge Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine impulsentkoppelte Bewegung besagter Zusatzachseneinheit entlang des besagten Auslegers vorgesehen ist.
Dies kann insbesondere in zwei bevorzugten Varianten ausgeführt sein:

1. Der Ausleger ist an seiner Aufhängung nicht nur rotorisch bewegbar, sondern zugleich auch tranlatorisch, vorzugsweise seine Drehachse zentral schneidend, verschiebbar. Bei der Beschleunigung besagter Zusatzachseneinheit entlang des Auslegers, durch einen beliebigen Antrieb der zwischen Zusatzachseneinheit und Ausleger wirksam ist, kann die Reaktionskraft aus der Beschleunigung der Zusatzachseneinheit durch eine entgegengesetzte Bewegung des Auslegers, mindestens teilweise aufgenommen werden, was schädliche Anregungsimpulse der tragenden Strukturen sehr wirksam mindert. Dabei ist, insbesondere je nach Masseverhältnis zwischen Ausleger und daran bewegbarer Zusatzachseneinheit und den sich daraus ergebenden Bewegungsspielraum des Auslegers, bei eher kleinem translatorischem Bewegungsspielraum des Auslegers eine Kombination aus Federmittel und Dämpfung oder, bei eher längerem Bewegungsspielraum ein entsprechender Antrieb zwischen Aufhängung und Ausleger vorgesehen, der die Aufgabe des Federmittels und der Dämpfung übernimmt, den Bewegungsspielraum des Auslegers und den Aufbau von unerwünschter Bewegungsenergie im System zu begrenzen.
2. Bei einem mehrteiligen, vorzugsweise teleskopisch verlängerbaren Ausleger ist vorgesehen, dass der Teil des Auslegers, an dem letztlich besagte Zusatzachseneinheit geführt und bewegt wird, die Rolle der verschiebbaren Ausgleichsmasse bei der Aufnahme der Reaktionskraft übernimmt.

Dies vereinfacht den Aufbau einer stabilen und präzisen Aufhängung des besagten Auslegers in seiner Drehachse wesentlich und erlaubt zugleich eine flexible Anpassung der Auslegerlänge an die Geometrie der jeweiligen Arbeitsbereiche.
Bezüglich der Auslegung und dem Zusammenspiel mit den transversal zur Längsrichtung des Auslegers bewegbaren Zusatzachsen, kann in diesem Fall besonders vorteilhaft die technische Lehre aus Dokument WO 2011/023186 A2 , dort für orthogonal ausgerichtete Basisachskonfigurationen, hier entsprechend angepasst für die polar ausgerichteten Basisachskonfigurationen der vorliegenden Erfindung genutzt werden.
Eine derartige Konfiguration ist auch Gegenstand des illustrierten Anwendungsbeispiels.
Besagte Arbeitsbereiche können aus einer oder einer Mehrzahl von Auflageflächen für vorzugsweise plattenförmigem Material bestehen, über denen besagter Ausleger verschwenkbar ist, wobei Auflageflächen sowohl zur Bearbeitung und/oder zur (Zwischen)Lagerung von Roh- und Fertigteilen nutzbar sein können.
Dies ist insbesondere bei einer Ausführung der Erfindung von Bedeutung, die eine variable Funktion des besagten Auslegers, sowohl als Träger des Bearbeitungswerkzeuges, wie auch als Träger von Vorrichtungen zur Bewegung von Roh- und Fertigteilen zwischen besagten Auflageflächen vorsieht.
Derart ist sehr kostensparend Bearbeitung auf mehreren Auflageflächen im Wechsel möglich, so dass ein manuelles Be- und Entladen besagter Auflageflächen problemlos hauptzeitparallel stattfinden kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mindestens eine, vorzugsweise mehrere unterschiedliche, entsprechende Be- und Endladevorrichtungen auf hierfür vorgesehenen Parkpositionen während der Materialbearbeitung abgestellt sind und bei Bedarf am Ausleger, vorzugsweise durch entsprechende Kommandos einer zur besagten Bearbeitung genutzten numerischen Steuerung, mit dem Ausleger gekoppelt und, entsprechend ihrer jeweiligen Funktion, bewegt und genutzt werden können.
Soweit notwendig, werden bei der Kopplung auch benötigte, beispielsweise elektrische und pneumatische, Verbindungen zu besagten Be- und Endladevorrichtungen vorgesehen.
Zur Realisierung der mechanischen Kopplung und für mechanische Funktionen können erfindungsgemäß auch entsprechend angepasste oder erweitert bewegbare Elemente eines besagten Auslegers oder besagten Zusatzachsen genutzt werden.
Derart kann, bedingt durch die erfindungsgemäße Achskonfiguration, sehr kostengünstig eine Automatisierung der Be- und Entladung von- und zu verschiedenen besagten Auflageflächen realisiert werden, beispielsweise für einen mannlosen Nachtbetrieb.
Bei der Auslegung einer erfindungsgemäßen Achskonfiguration ist jedoch zu beachten, dass die Belastung durch derartige Zusatzfunktionen nicht zu Beschädigungen oder einem übermäßig erhöhten Verschleiß führt.
Eine Automatisierung durch Bewegungselemente einer erfindungsgemäßen Einrichtung eignet sich daher vorzugsweise eher für relativ leichte und/oder kleine Rohmaterialteile.
Eine nochmals gesteigerte Flexibilität kann erfindungsgemäß erreicht werden, indem die Lagerung des besagten verschwenkbaren Auslegers gegenüber besagten Auflageflächen relativ bewegbar ist, entweder indem besagte Lagerung, und somit die gesamte erfindungsgemäße Achskonfiguration mittels einer zusätzlichen übergeordneten Bewegungseinrichtung gegenüber besagtem Auflageflächen bewegbar ist und/oder indem besagte Auflageflächen mittels eigener Bewegungsvorrichtungen gegenüber besagter Lagerung bewegbar sind.
Besonders Auflageflächen die zur Bearbeitung genutzt werden, sollten möglichst mit entsprechenden Vorrichtungen zur Entfernung von Rest- und Schadstoffen des jeweiligen Fertigungsprozesses ausgestattet sein und mit Sicherheitseinrichtungen zur Vermeidung von Unfällen.
Anstelle besagter Auflageflächen können auch durch besagte numerische Steuerung in ihrer Bewegung steuerbare Spanneinrichtungen für drehbare Profile, wie beispielsweise rohrförmige Werkstücke, vorgesehen sein, vorzugsweise derart, dass die Längsachse besagter rohrformiger Werkstücke während ihrer Bearbeitung parallel zur jeweiligen Stellung des besagten Auslegers ausgerichtet sind.
Dies ermöglicht unter anderem den Betrieb mit einer relativ einfachen Steuerung.
Obwohl, wie aus vorstehenden erkennbar ist, dank erfindungsgemäßer Achskonfiguration eine zugleich leistungsfähige und flexible Werkzeugmaschine mit sehr geringem Aufwand realisierbar ist, ist auch bezüglich hoher Bearbeitungsqualität ein hoher Standard erzielbar.
Neben der schon erwähnten Möglichkeit während der Bewegungsabläufe entstehende dynamische Abweichungen vom Sollweg des Auslegers, durch entsprechende Bewegungen der Zusatzachsen auszugleichen, kann zum Beispiel eine elastische Durchbiegung von Strukturen durch eine allmähliche Bewegung von größeren Massen recht gut tabellarisch über eine Steuerung kompensiert werden, die beispielsweise die Referenzdaten mit Hilfe eines maschinenunabhängigen Messsystems und entsprechenden Messfahrten erzeugt.
Schwingungen auf unterschiedlichen, möglicherweise geschwindigkeitsabhängigen Frequenzen, machen im Gegensatz dazu jede hochgenaue Steuerung bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten, insbesondere die dann unvermeidliche Regelung bei einem entsprechend hohen Regeltakt, der selbst nahe oder sogar im Frequenzbereich der auftretenden Störungen liegt, praktisch unmöglich.
Ein wesentlicher Nutzen des Einsatzes von Zusatzachsen in der vorliegenden Erfindung ist es, die Regelbarkeit einer hoch beschleunigt angetriebenen komplexen mechanischen Konfiguration in der für hohe Präzision notwendigen Weise zu ermöglichen, da der Unterschied zwischen Soll- und Istwert, resultierend aus der durch Vorsteuerung erzeugten Bewegung, hierdurch wesentlich reduziert werden kann.
Da zugleich auch die Anregungen aus der Mechanik geringer sind, insbesondere beim erfindungsgemäßen Einsatz der Impulsentkopplung, ergibt sich ein wesentlich besser vorhersehbareres Systemverhalten, was wiederum langsam wirkende Regelkreise, beispielsweise zur allmählichen Optimierung von Ansteuerungsparametern der Vorsteuerung, besser wirksam werden lässt.
Angetrieben werden die Basisachsen gewöhnlich durch Direktantriebe in Form von Linear- und Torquemotoren, oder mittels Kugelgewindespindeln und Getriebemotoren.
Je nach anwendungspezifischen Anforderungen, benötigtem Bewegungsspielraum der Gesamtmaschine und zu bewegenden Massen können auch andere elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch wirksame Antriebe erfindungsgemäß genutzt werden.
Für Zusatzachsen, bzw. Antriebe die Teil einer impulsentkoppelten Achskonfiguration sind, sollten vorzugsweise lineare Direktantriebe zur Anwendung kommen.
Eine Mess- oder Werkzeugmaschine kann erfindungsgemäß beispielsweise für den Schiff- oder Flugzeugbau zur Bearbeitung größter Bauteile in höchster Detailkomplexität vorteilhaft konzipiert werden, oder für häufiger auftretende Dimensionen, beispielsweise in der Größe von Autokarosserien, Waschmaschinen oder kleineren Gebrauchsgegenständen, bis hinunter in die Dimensionen von wenigen Zentimetern.
Die Grundproblematik – die Größe eines möglichst ununterteilten Arbeitsraumes im Verhältnis zu den zu berücksichtigenden Details einerseits und immer höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten bei zugleich hoher Genauigkeit nimmt tendenziell immer mehr zu und damit zugleich der Bedarf für höchstmögliche Beschleunigungen, ohne dass dabei Maschinenelemente unerwünschte bewegt oder verformt werden.
Dies ermöglicht die Erfindung mit weitaus geringerem Aufwand, als es nach dem bisherigen Stand der Technik bekannt ist.
Bearbeitungsmethoden für die sich eine erfindungsgemäße Maschine eignet, sind unter anderem das Schneiden mit Laser oder Wasserstrahl, das Schweißen, Fräsen, Gravieren, Markieren, Aufbringen von komplexen Konturen und Strukturen auf Materialien, wie Blech, Kunststoff, Glas, Keramik, Holz und Textilien.
Ebenso ist das Rapid Prototyping eine geeignete Anwendung, insbesondere Verfahren in denen Schichten zugeschnitten, Material kleinräumig aufgetragen wird oder aus sonstigen Gründen mit einem möglichst senkrecht zum Material ausgerichteten Energiestrahl gearbeitet werden muss.
Ferner sind das präzises Bearbeiten kleinster Strukturen oder das präzise Auf- und Abtragen feinster Details mit hoher Geschwindigkeit genauso mögliche Anwendungen der vorliegenden Erfindung, wie auch das Messen und Kontrollieren in den genannten Bereichen, wobei diese nur als Beispiele zu verstehen sind und keine in irgend einer Weise abschließende Aufzählung von Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung darstellen sollen.
Abschließend soll die Erfindung nochmals an einem illustrierten Beispiel erläutert werden.
1 zeigt die Totalansicht einer erfindungsgemäß gestalteten Laserschneidmaschine, bestehend aus drei separaten Arbeitsbereichen (1), (2) und (3), einer Steuerung (5), und einem entlang der Arbeitsbereiche (2) und (3) fahrbaren Maschinenständer (11), der mit einem am besagten Maschinenständer (11) in der Höhe bewegbaren und über den Arbeitsbereichen schwenkbaren Ausleger (12, 15), sowie einer zur Bewegung des Auslegers redundant wirksamen Zusatzachseneinheit (20), die entlang besagtem Ausleger (12, 15), translatorisch verschiebbar ist, eine erfindungsgemäße Bearbeitungseinrichtung bildet.
Das vorliegende Beispiel sieht als Endeffektor (30) einen Laserschneidkopf mit einer hochdynamisch um einige Zentimeter in der Höhenlage verstellbaren Schneiddüse vor.
Eine Besonderheit der dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung, besteht darin, dass besagter verschwenkbarer Ausleger aus zwei in Längstrichtung des Auslegers zueinander verschiebbaren Elementen besteht, derart dass ein äußeres Element (12) mit der Schwenkachse fest verbunden ist und an dem inneren Element (15) in gleicher Richtung besagte Zusatzachseneinheit (20) translatorisch bewegbar ist.
Neben dem hierdurch erzielten Effekt, dass die Länge des Auslegers (12, 15), je nach Schwenkrichtung und Aufgabe an den Bedarf angepasst werden kann, und sich somit der Platzbedarf der Gesamtkonfiguration entsprechend reduziert, wird gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das letzte Element (15) des Auslegers während Beschleunigungsphasen der Zusatzachseinheit (20) in Richtung des Auslegers, als Ausgleichsmasse zur Impulsentkopplung genutzt.
Hierdurch ist eine gegenüber dem Auslegerelement (12) und dem Maschinenständer (11) praktisch rückwirkungsfreie und hohe Beschleunigung der Zusatzachseneinheit (20) möglich, so dass innerhalb der Zusatzachseneinheit (20) auf eine spezielle hochbeschleunigte Bewegungsmöglichkeit des Endeffektors (30), in Richtung des Auslegers (12, 15) verzichtet werden kann.
Innerhalb der Zusatzachseneinheit (20) ist in dieser Ausführungsvariante daher nur eine Bewegungsmöglichkeit des Endeffektors (30) quer zur Richtung des Auslegers (12, 15) vorgesehen, wobei der Bewegungsspielraum der Zusatzachse mit 50 cm so ausgelegt ist, dass eine effektive Beschleunigung von etwa 2(!) m/s² durch Rotation des Auslegers ausreicht, um bei Schneidgeschwindigkeiten von bis zu 60 m/min in nahezu jeder Betriebssituation die Beschleunigung der Zusatzachse von etwa 60 bis 80 m/s² kontinuierlich in beliebig komplexen abzufahrenden Konturen nutzen zu können.
Dabei ist der Aufbau der Zusatzachseneinheit verhältnismäßig unkompliziert:
Der Endeffektor (30) wird, entlang der dem Betrachter zugewandten Vorderseite der Zusatzachseneinheit (20), an einer Linearführung mittels eines passend ausgelegten Lineardirektantriebs bewegt.
Das trapezförmig sich nach hinten verjüngende Gehäuse der Zusatzachseneinheit (20) stellt den Bewegungsspielraum für eine am hinteren Ende des Gehäuses drehbar gelagerte Spiegelhalterung und/oder Führung her, durch und an der sowohl ein Laserstrahl mittels Spiegeln und alle notwendigen Zuleitungen, robust, präzise und zugleich materialschonend zum Endeffektor (30) geführt werden können.
Ein durch Spiegel umzulenkender Laserstrahl wird dabei durch einen längenveränderlichen Tubus übertragen, der die besagte drehbar gelagerte Spiegelhalterung und eine dieser gegenüberstehenden drehbaren Spiegelhalterung im Endeffektor (30) verbindet.
Besagte Zuleitungen werden mit ausreichend Spiel verlegt und vorzugsweise passenden Federelement vorgespannt und mit Gleitelementen innerhalb ihres Bewegungsraumes so umgeben, dass definierte Bewegungsabläufe und Kraftwirkungen eingehalten werden.
Bei derartigen räumlichen Gegebenheiten ist ein alternativer mechanischer Aufbau möglich, bei dem der Endeffektor (30) an einer bogenförmigen Führung entlang bewegt wird, so dass der Abstand zur besagten drehbar gelagerte Spiegelhalterung und Führung immer konstant bleibt, was zwar einen aufwendigeren Antrieb und Führung, sowie eine etwas kompliziertere Achskoordination in der Steuerung voraussetzt, aber nochmals verbesserte Robustheit, Präzision und Materialschonung innerhalb der Zusatzachseneinheit (20) bedeuten kann.
Die Zusatzachseneinheit (20) kann weiterhin einen (nicht dargestellten) Impulsausgleich enthalten, der zumindest die Spitzen(reaktions)kräfte aus der Beschleunigung des Endeffektors (30), quer zum Ausleger (12, 15), von diesem wirksam fern hält.
Im Gegensatz zu den Raumverhältnissen in gängigen orthogonal orientierten Achskonfigurationen, stört es bei erfindungsgemäß ausgeführten Achskonfigurationen nicht, wenn zwischen dem Maschinenständer (11) und der inneren Randposition der Zusatzachseneinheit (20) mit dem Endeffektor (30), eine relativ große, zur Bearbeitung nicht nutzbare, Lücke entsteht, sondern ist wegen der Bewegungsgeometrie unvermeidlich.
Diese wurde hier genutzt, um die Führung in und für die Zusatzachseneinheit (20) entlang des Auslegerelementes (15) derart zu verlängern, dass viel Raum für einen besonders leistungsfähigen Lineardirektantrieb (nicht dargestellt) und eine entsprechend stabile Führung vorhanden ist, so dass auch längs des Auslegers (12, 15) eine entsprechend hohe Beschleunigung der gesamten Zusatzachseneinheit (20) möglich wird.
Damit die hierbei auftretenden Reaktionskräfte, die eine Größenordnung höher liegen als jene aus dem Antrieb des Endeffektors (30), innerhalb der Zusatzachseneinheit (20) keine schädliche Wirkung auf die dynamische Genauigkeit und Langlebigkeit der Gesamtmaschine ausüben, stützt sich hierbei der besagte besonders leistungsfähige Lineardirektantrieb auf das Teilelement (15) des Auslegers (12, 15) ab, das sich somit, überwiegend entsprechend seiner Massenträgheit, entlang des Auslegerelementes (12) bewegt, ohne dass schädliche Anregungen vom Auslegerelement (12) aufgenommen und/oder an andere Maschinenteile weiter geleitet werden womit eine erfindungsgemäße Impulsentkopplung hergestellt ist.
Der Antrieb (16) des Auslegerelements (15) entlang dem Auslegerelement (12) kann entsprechend relativ schwach ausgelegt sein, wobei vorzugsweise die technische Lehre aus dem Dokument WO 2011/023186 A2 , bezüglich der Auslegung derartiger Antriebe entsprechend zu beachten ist, um eine einwandfreie Impulsentkopplung und Überlagerung der Bewegungsanteile von Zusatzachseneinheit (20) und Auslegerelement (15), entlang dem Auslegerelement (12), zu gewährleisten.
Um eine möglichst hohe Stabilität des beweglichen Auslegerelements (15) zu erzielen, wird dies am Auslegerelement (12) an drei möglichst weit voneinander beabstandeten Stellen geführt und ist daher innerhalb des Auslegergehäuses gabelförmig geteilt, so das es rechts und links am äußersten Gehäuserand, parallel zu der deshalb dort ebenfalls angebrachten Statorreihe des schon erwähnten Antriebs (16) geführt wird.
Der Antrieb (16) kann, auch wegen seiner geringen dynamischen Beanspruchung, durchaus einseitig angeordnet werden, aber ein doppelseitiger Antrieb (16) kann Vorteile bieten, beispielsweise bezüglich der Verminderung eines indirekten Umkehrspiels, durch Hebelwirkung in der dritten (vorderen) Führung.
Diese dritte Führung des bewegbaren Auslegerelementes (15) ist unter dem im Bild aufgerissenen Faltenbalg, an der vorderen Spitze des Auslegerelementes (12) erkennbar.
Da das Gehäuse des Auslegerelementes (12) derart auch bei höchsten Bearbeitungsgeschwindigkeiten weitgehend frei von scharfen Beschleunigungs- und Ruckspitzen bewegt werden kann, ist es auch ohne weiteres möglich und sinnvoll empfindliche Teile einer Bearbeitungsvorrichtung in besagtem Gehäuse zu integrieren.
In dem hier dargestellten Beispiel einer Laserschneidmaschine könnte dies ein Lasergenerator mitsamt notwendigen Kühlelementen sein, der vorzugsweise im hinteren Teil des besagten Gehäuses installiert sein sollte, wobei, bezüglich der Lagerung des Auslegerelementes (12) am Maschinenständer (11), zugleich ein gewisser statischer Gewichtsausgleich zu dem zur Bearbeitungsseite hin auskragenden Ausleger entsteht.
Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die optischen Wege vom Auskoppelelement der Laserquelle bis hin zur Bearbeitungsstelle kurz und optisch stabil gehalten werden können, was der Genauigkeit und Langzeitstabilität zugute kommt.
Darüber hinaus ist es somit möglich, sämtliche in ihrer Lage zueinander besonders empfindlichen Komponenten einer Laserschneidmaschine in einem kompakten und leicht transportablen Gehäuse unterbringen zu können, was sowohl die Vormontage als auch den Aufbau von entsprechenden Maschinen am Einsatzort sehr vereinfacht und verbilligt.
Während eine erfindungsgemäß ausgeführte Laserschneidmaschine leicht den obersten Leistungsbereich der Maschinen nach dem Stand der Technik erreicht, und zwar bei einem deutlich reduzierten Aufwand, sowohl was Komponenten, Aufbau und Service betrifft, ist ein ganz wesentlicher Vorzug die völlig einzigartige Flexibilität, die ohne besondere Schwierigkeiten einen modularen Auf- und Umbau einer Laserschneidmaschine, entsprechend jeweils wechselnden Erfordernissen, ermöglicht.
So ist schon aus der hier zu betrachtenden 1 leicht zu erkennen, dass mittels einer im Realisierungsaufwand eher mit typischen ”Kleinformatmaschinen” vergleichbaren erfindungsgemäßen Laserschneidmaschine, vielseitige Kombinationen mit verschieden ausgestatteten Arbeitsbereichen (1, 2, 3) denkbar sind, die aufeinander aufbauen können.
Schon ohne einen fahrbaren Maschinenständer (11), also beispielsweise einer fest mit ein oder zwei Arbeitsbereichen verbundenen Variante, die lediglich eine Höhenbewegung des schwenkbaren Auslegers (12, 15) vorsieht, entsteht eine enorm leistungsfähige und flexible Laserschneidmaschine mit 2 × 6 m² nutzbaren Arbeitsflächen, die auch schon ahne jede weitere Automatisierungskomponente im Wechsel hauptzeitparallel ver- und entsorgt werden können.
Entsprechend stabile Ausführung der Lagerung des Maschinenständers vorausgesetzt, kann das Auslegerelement (12) auch genutzt werden, um vorzugsweise den Transfer von Rohmaterial zwischen verschiedenen Arbeitsbereichen auszuführen.
So ist in 1, auf dem Arbeitsbereich (3) ein Hebezeug (40) dargestellt, dessen Verbindungsdorne (41) und (42) pneumatische und elektrische Kopplungselemente enthalten, deren passendes Gegenstück sich jeweils im vorderen Teil der Unterseite des Auslegerelementes (12) befinden.
Vor dem Verbinden wird im dargestellten Beispiel der Fahrständer (11) bis zum hinteren Anschlag bewegt und der zuvor auf Maximalhöhe angehobene Ausleger (12, 15) mit der in die hintere Position bewegten Zusatzachseneinheit (20) passend ausgerichtet. Dann wird der Ausleger (12, 15) soweit abgesenkt, bis eine sichere Verbindung der Verbindungsdorne (41, 42) und besagter Kopplungselemente in den dafür vorgesehenen Öffnungen auf der Unterseite des Auslegerelementes (12) erreicht ist.
Wenn dies sicher gestellt ist, wird die Verbindung, vorzugsweise elektrisch oder pneumatisch angetrieben, mechanisch verriegelt.
Sodann können die Funktionen des Hubzeugs (40) entsprechend genutzt werden.
Die Position der Verbindungselemente wäre im dargestellten Beispiel vorzugsweise in jedem Arbeitsbereich (1, 2, 3) identisch und ergibt sich gewöhnlich ganz zwanglos, indem die Maschine das Hebezeug immer wieder dort aufnimmt, wo es zuletzt abgestellt wurde.
Selbstverständlich sind zahlreiche Methoden bekannt und denkbar einen solchen Vorgang möglichst flexibel und automatisierungssicher und auch völlig anders, als hier beispielhaft dargestellt, zu gestalten, was aber nicht Gegenstand dieser Beschreibung sein soll.
In der hier dargestellten Weise kann eine einzelne Person schon ohne jede weitere Automatisierungskomponente ein erhebliches Bearbeitungsvolumen bewältigen, wenn man davon ausgeht, dass auf den in diesem Beispiel zum Schneiden eingerichteten Arbeitsbereichen (1) und (2) die jeweils ausgeschnittenen Teile und Reste ohne große Anstrengung manuell zu entnehmen sind.
Wiederum können die Möglichkeiten zur Automatisierung durch bekannte Einrichtungen und Verfahren erweitert werden, was aber ebenso nicht Gegenstand dieser Beschreibung ist.
Auch nicht Gegenstand dieser Beschreibung ist es, darzustellen welche Steuerungen und Sicherheitsmaßnahmen zum praktischen Betrieb einer erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung vorzusehen wären und wie diese auszuführen sind, beispielsweise um den prinzipiell kreisrunden maximalen Arbeitsbereich einer erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung auf die erfindungsgemäß dargestellten Arbeitsbereiche (1, 2, 3), je nach ablaufender Bearbeitung, sicher zu begrenzen. Hierzu kann auf einen umfangreichen Stand der Technik zum Thema des Einsatzes von Handhabungsautomaten, Industrierobotern und ähnlichem zurückgegriffen werden.
Es ist dem Fachmann auch leicht ersichtlich, dass eine Vielzahl weiterer Konfigurationen aus beliebig zu gestaltenden und nutzbaren Arbeitsbereichen und erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtungen denkbar sind, wie beispielsweise mit einem längeren oder komplizierter gestalteten Fahrbereich für besagten Maschinenständer (11) entlang einer Vielzahl von Arbeitsbereichen, oder mit mehreren unabhängig voneinander bewegbaren erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtungen oder auch durch eine Führung von besagten Bewegungseinrichtungen in anderen Höhen, also beispielsweise oberhalb der besagten Arbeitsbereiche mit hängend montierten Auslegern, oder indem doppelseitige symmetrische erfindungsgemäße Ausleger zugleich über zwei Arbeitsbereichen bewegt werden usw., die in keiner Beschreibung abschließend darstellbar wären.
Die vorliegende Erfindung schafft somit, durch und neben den geschilderten Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik, auch noch viele weitere Möglichkeiten, Bearbeitungsprozesse, insbesondere an relativ großformatigen Flachmaterialien, und dafür geschaffene Gebäude, Anlagen und Maschinen neuartig zu gestalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 594699 B1 [0020]
EP 1294544 B1 [0022]
EP 1724054 B1 [0022, 0022]
WO 2011/023185 A1 [0023]
WO 2011/023186 A1 [0023]
WO 2008/148558 A1 [0048]
WO 2008/151810 A1 [0048]
WO 2009/000466 A2 [0048]
WO 2009/027006 A1 [0048]
WO 2011/023186 A2 [0053, 0098]

Claims

Bewegungseinrichtung zur kombiniert rotorischen und translatorischen Bewegung mit redundant wirksamer Zusatzachseneinheit, als Teil einer Werkzeugmaschine wobei ein Endeffektor (30) direkt oder mittels eines Werkzeugträgers durch besagte Zusatzachseneinheit (20), mit relativ hoher Beschleunigung über kurze Distanzen hinweg, bewegbar ist und besagte Zusatzachseneinheit (20) mittels weitreichenderer Basisachsen, mit relativ geringer Beschleunigung über einen oder mehrere Arbeitsbereiche (1, 2, 3) besagter Werkzeugmaschine hinweg bewegbar ist dadurch gekennzeichnet, dass besagte Bewegungseinrichtung aus einem verschwenkbaren Ausleger (12, 15) besteht, dessen feste oder zusätzlich entlang besagter Arbeitsbereiche (1, 2, 3) verschiebbare vertikale Schwenkachse sich neben und/oder zwischen besagten Arbeitsbereichen befindet und einer, mindestens teilweise, zur Bewegung des Auslegers (12, 15) redundant wirksamen Zusatzachseneinheit (20), die entlang besagtem verschwenkbaren Ausleger (12, 15), translatorisch verschiebbar ist.
Bewegungseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Zusatzachseneinheit (20) mindestens eine translatorisch oder rotorisch bewegbare Achse enthält, mit der besagter Endeffektor (30) oder Werkzeugträger, transversal zur Ausrichtung des besagten Auslegers (12, 15) über besagtem Arbeitsbereich (1, 2, 3) in einem ausreichenden Bewegungsspielraum bewegbar ist, so dass passend zur Beschleunigungsmöglichkeit besagter Zusatzachseneinheit (20), mittels besagtem verschwenkbaren Ausleger (12, 15) als Basisachse, mindestens anwendungsspezifisch, jeweils eine mindestens überwiegend kontinuierliche redundant synchron überlagerte Bewegung, von besagter Zusatzachse (20) und besagtem verschwenkbaren Ausleger (12, 15) als Basisachse, möglich ist.
Bewegungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass besagter verschwenkbarer Ausleger (12, 15) aus einer Mehrzahl in einer Richtung zueinander verschiebbarer Elemente (12, 15)) besteht, derart dass dessen erstes Element (12) mit besagter vertikaler Schwenkachse verbunden ist und an dem jeweils letzten Element, (15) in gleicher Richtung, besagte Zusatzachseneinheit (20) translatorisch bewegbar ist.
Bewegungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass entweder besagter Ausleger (12, 15) insgesamt, oder besagtes die Zusatzachseneinheit tragendes Element (15) des besagten Auslegers, als Ausgleichsmasse zur mindestens teilweisen Impulsentkopplung bei der Beschleunigung besagter Zusatzachseneinheit (20) entlang des besagten Auslegers (12, 15) dient.
Bewegungseinrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen von Feder- und Dämpfungselementen zu Verwendung im Rahmen besagter Impulsentkopplung auf der Elastizität von Festkörpern und Gasen sowie Reibung an Oberflächen, in Gasen oder Flüssigkeiten basieren, als auch alternativ oder zusätzlich durch elektrisch (elektromagnetisch) betriebene Elemente, wie Wirbelstrombremsen oder Motoren (16), die sowohl mechanische Energie abgeben und/oder aufnehmen, realisiert sind.
Bewegungseinrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Motoren (16), die im Rahmen besagter Impulsentkopplung mechanische Energie abgeben, und/oder zu Dämpfungszwecken aufnehmen, zugleich zur Bewegung des besagten die Zusatzachseneinheit tragenden Elements (15) entlang der weiteren Elemente (12) des besagten Auslegers als Basisachse dienen.
Bewegungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Arbeitsbereiche (1, 2, 3) aus einer oder einer Mehrzahl von Auflageflächen für vorzugsweise plattenförmiges Material bestehen, über denen besagter Ausleger (12, 15) verschwenkbar ist.
Bewegungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für besagten Ausleger (12, 15) eine variable Funktion, als Träger unterschiedlicher Bearbeitungswerkzeuge, und/oder als Träger von Vorrichtungen (40) zur Bewegung von Roh-, Fertig- und Restteilen zwischen besagten Auflageflächen, vorgesehen ist.
Bewegungseinrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, vorzugsweise mehrere unterschiedliche, besagte Vorrichtungen (40) zur Bewegung von Roh-, Fertig- und Restteilen zwischen besagten Auflageflächen auf hierfür vorgesehenen Parkpositionen während der Bearbeitungsvorgänge abgestellt sind und bei Bedarf am Ausleger (12, 15), vorzugsweise durch entsprechende Kommandos einer zur besagten Bearbeitung genutzten numerischen Steuerung (5), gekoppelt und, entsprechend ihrer jeweiligen Funktion, bewegt und genutzt werden können.
Bewegungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des besagten verschwenkbaren Auslegers (12, 14) gegenüber besagten Arbeitsbereichen (1, 2, 3) relativ bewegbar ist, entweder indem besagte Lagerung, und somit die gesamte erfindungsgemäße Achskonfiguration, mittels einer zusätzlichen übergeordneten Bewegungseinrichtung (11) gegenüber besagtem Arbeitsbereichen bewegbar ist und/oder indem besagte Arbeitsbereiche mittels eigener Bewegungsvorrichtungen gegenüber besagter Lagerung bewegbar sind.