DE102013108389A1 - Motion machine with temperature-compensated linear axis and machine tool with the motion machine - Google Patents

Motion machine with temperature-compensated linear axis and machine tool with the motion machine Download PDF

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0003Arrangements for preventing undesired thermal effects on tools or parts of the machine

Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bewegungsautomaten vorzuschlagen, welcher eine Alternative zur Kompensierung von thermischen Verlagerungen umsetzt. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine mit einem derartigen Bewegungsautomaten vorzuschlagen. Hierzu wird ein Bewegungsautomat 2 sowie eine Werkzeugmaschine 1 mit mindestens einer Linearachse 6 vorgeschlagen, wobei die Linearachse einen durch eine Armierungseinrichtung 16a, b temperaturkompensierten Schienentisch 8 aufweist.It is an object of the present invention to propose a motion machine, which implements an alternative to the compensation of thermal displacements. It is also an object of the invention to propose a machine tool with such a movement machine. For this purpose, a movement machine 2 and a machine tool 1 with at least one linear axis 6 is proposed, wherein the linear axis has a by a reinforcement 16a, b temperature-compensated rail table 8.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bewegungsautomat für eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Werkzeugmaschine mit dem Bewegungsautomaten.The invention relates to an automatic movement machine for a machine tool having the features of the preamble of claim 1 and a machine tool with the automatic movement machine.

Zum Bewegen von Werkstücken oder Werkzeugen werden vielfach Industrieroboter eingesetzt. Diese sind als universell einsetzbare Bewegungsautomaten definiert, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge beziehungsweise Bewegungswegen frei programmierbar sind und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.For moving workpieces or tools industrial robots are often used. These are defined as universally applicable automatic actuators whose movements are freely programmable with respect to sequence of movements or movement paths and can perform handling and / or manufacturing tasks.

In Abhängigkeit der Bauweise des Industrieroboters werden Drehachsen, Linearachsen oder eine Mischung dieser Achsen eingesetzt. Insbesondere bei dem Einsatz von Linearachsen können sich thermische Verlagerungen bei Temperaturänderungen ergeben, wobei durch die Längenänderung von Bauteilen der Linearachsen innerhalb eine kinematischen Kette des Industrieroboters eine Verschiebung des von dem Industrieroboter geführten Manipulators erfolgt. Nachdem es gewünscht ist, die Bahngenauigkeit der Industrieroboter zu erhöhen, werden Wege gesucht, derartige thermische Verlagerungen auszuschließen.Depending on the construction of the industrial robot, rotary axes, linear axes or a mixture of these axes are used. In particular with the use of linear axes, thermal displacements may result in the event of temperature changes, wherein a displacement of the manipulator guided by the industrial robot is effected by the change in length of components of the linear axes within a kinematic chain of the industrial robot. After it is desired to increase the path accuracy of the industrial robots, ways are sought to eliminate such thermal dislocations.

Einen Lösungsweg zur Kompensierung einer temperaturabhängigen Lageveränderung an einer Werkzeugmaschine wird in der Offenlegungsschrift DE 10 2010 003 303 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, vorgeschlagen. In der Offenlegungsschrift wird zunächst der Effekt der thermischen Änderungen sehr genau definiert und als Lösungsweg gegen die thermische Verlagerung vorgeschlagen, bei der Bahnsteuerung Kompensationswerte zu verwenden, die zum einen temperaturabhängig und zum anderen abhängig von einer Achsposition einer vorhergehenden Linearachse sind.An approach to compensate for a temperature-dependent change in position on a machine tool is in the published patent application DE 10 2010 003 303 A1 , which is probably the closest prior art proposed. In the publication, the effect of the thermal changes is first defined very precisely and proposed as a solution against the thermal displacement to use compensation values in the path control, which are both temperature-dependent and dependent on an axis position of a preceding linear axis.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bewegungsautomaten vorzuschlagen, welcher eine Alternative zur Kompensierung von thermischen Verlagerungen umsetzt. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine mit einem derartigen Bewegungsautomaten vorzuschlagen.It is an object of the present invention to propose a motion machine, which implements an alternative to the compensation of thermal displacements. It is also an object of the invention to propose a machine tool with such a movement machine.

Diese Aufgabe wird durch einen Bewegungsautomaten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.This object is achieved by a motion machine with the features of claim 1 and by a machine tool having the features of claim 15. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Im Rahmen der Erfindung wird ein Bewegungsautomat vorgeschlagen, welcher besonders bevorzugt für eine Werkzeugmaschine geeignet und/oder ausgebildet ist. Der Bewegungsautomat umfasst mindestens eine Linearachse, vorzugsweise zwei, drei oder mehr als drei Linearachsen. Optional kann der Bewegungsautomat auch ergänzend Dreh- und/oder Schwenkachsen aufweisen. Der Bewegungsautomat ist vorzugsweise durch eine Steuereinrichtung steuerbar, sodass die mindestens eine Linearachse gegebenenfalls synchronisiert mit den weiteren Achsen angesteuert werden kann. Insbesondere ist der Bewegungsautomat als ein Industrieroboter, im Speziellen als ein kartesischer Roboter, ausgebildet.In the context of the invention, an automatic movement machine is proposed, which is particularly preferably suitable and / or designed for a machine tool. The automatic movement machine comprises at least one linear axis, preferably two, three or more than three linear axes. Optionally, the movement machine can also have additional rotary and / or pivot axes. The movement machine is preferably controllable by a control device, so that the at least one linear axis can optionally be controlled synchronized with the other axes. In particular, the motion machine is designed as an industrial robot, in particular as a Cartesian robot.

Die mindestens eine Linearachse weist einen Schienentisch auf, wobei der Schienentisch einen Schienentragkörper und mindestens eine Führungsschiene aufweist. Vorzugsweise umfasst der Schienentisch zwei Führungsschienen. Die Führungsschiene beziehungsweise Führungsschienen sind auf einer Führungsschienenseite des Schienentragkörpers befestigt. Insbesondere ist die Führungsschiene über mehrere Befestigungspunkte auf dem Schienentragkörper befestigt. Schienentragkörper und Führungsschiene sind miteinander in Längserstreckung des Schienentragkörpers und/oder der Führungsschiene kraft- und/oder formschlüssig und/oder flächig verbunden.The at least one linear axis has a rail table, wherein the rail table has a rail carrying body and at least one guide rail. Preferably, the rail table comprises two guide rails. The guide rail or guide rails are mounted on a guide rail side of the rail support body. In particular, the guide rail is fastened via a plurality of fastening points on the rail carrying body. Rail support body and guide rail are connected to each other in the longitudinal extension of the rail support member and / or the guide rail non-positively and / or positively and / or surface.

Der Schienentisch ist insbesondere aus Gründen des Leichtbaus aus einem Materialmix aufgebaut, wobei der Schienentragkörper aus einem Trägermaterial und die Führungsschiene aus Schienenmaterial gefertigt ist. Der Schienentragkörper ist insbesondere als ein Profil vorzugsweise mit einem konstanten Querschnitt in Längserstreckung ausgebildet. Somit bilden die mindestens eine Führungsschiene und der Schienentragkörper zusammen eine erste Bimaterialanordnung, wobei die zwei verwendeten Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.The rail table is constructed in particular for reasons of lightweight construction of a material mix, wherein the rail support body is made of a carrier material and the guide rail made of rail material. The rail support body is formed in particular as a profile, preferably with a constant cross section in the longitudinal direction. Thus, the at least one guide rail and the rail support body together form a first Bimaterialanordnung, wherein the two materials used have different thermal expansion coefficients.

Die Linearachse umfasst einen Wagen, wobei der Wagen auf der mindestens einen Führungsschiene in einem Verfahrbereich in einer linearen Richtung, welche der Längserstreckung des Schienentragkörpers und/oder der mindestens einen Führungsschiene entspricht, verfahrbar angeordnet ist. Optional ergänzend umfasst die Linearachse mindestens einen Aktor, insbesondere einen elektrischen Antrieb, zum Beispiel einen Spindelantrieb, welcher den Wagen mittels Fremdenergie gesteuert entlang der linearen Richtung auf dem Schienentisch verfährt.The linear axis comprises a carriage, wherein the carriage is movably arranged on the at least one guide rail in a travel range in a linear direction, which corresponds to the longitudinal extension of the rail carrying body and / or the at least one guide rail. Optionally additionally comprises the linear axis at least one actuator, in particular an electric drive, for example a Spindle drive, which moves the car controlled by external energy along the linear direction on the rail table.

Der Schienentisch umfasst einen Schnittstellenbereich, über den der Schienentisch in dem Bewegungsautomat angebunden ist. Insbesondere bildet der Schnittstellenbereich einen Übergang der kinematischen Kette des Bewegungsautomats. Der Schnittstellenbereich erstreckt sich in der linearen Richtung nur über einen Teilbereich der Gesamtlänge des Schienentischs und/oder der mindestens einen Führungsschiene. Beispielsweise erstreckt sich der Schnittstellenbereich auf weniger als 40%, vorzugsweise auf weniger als 30% und insbesondere auf weniger als 20% der Gesamtlänge des Schienentischs und/oder der mindestens einen Führungsschiene und/oder des Verfahrbereichs. Durch diese räumlich begrenzte Anbindung des Schienentischs in dem Bewegungsautomat ist – wenn der Schnittstellenbereich endseitig an dem Schienentisch angeordnet ist – der Schienentisch nur einseitig eingespannt und weist an der gegenüberliegenden Seite ein freies Ende auf. Für den Fall, dass der Schnittstellenbereich mittig angeordnet ist, so weist der Schienentisch zwei freie Enden auf. Der Abschnitt zwischen dem Schnittstellenbereich und dem freien Ende wird nachfolgend auch als freie Achslänge oder freie Länge bezeichnet.The rail table comprises an interface area, via which the rail table is connected in the motion machine. In particular, the interface area forms a transition of the kinematic chain of the movement machine. The interface region extends in the linear direction only over a partial region of the total length of the rail table and / or the at least one guide rail. For example, the interface area extends to less than 40%, preferably less than 30% and in particular less than 20% of the total length of the rail table and / or the at least one guide rail and / or the travel area. As a result of this spatially limited connection of the rail table in the movement machine, if the interface area is arranged on the rail table at the end, the rail table is clamped on only one side and has a free end on the opposite side. In the event that the interface area is arranged centrally, then the rail table has two free ends. The section between the interface area and the free end is hereinafter also referred to as free axis length or free length.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Schienentisch eine Armierungseinrichtung aus einem Armierungsmaterial aufweist, welche auf der der Führungsschienenseite abgewandten Seite – nachfolgend Armierungsseite genannt – des Schienentragkörpers befestigt ist. Beispielsweise ist die Führungsschienenseite eine Oberseite und die Armierungsseite eine Unterseite des Schienentragkörpers. Die Armierungseinrichtung erstreckt sich in der linearen Richtung über den Schnittstellenbereich sowie über den Verfahrbereich des Wagens. Somit ist durch die Armierungseinrichtung ein Längenbereich auf dem Schienentisch abgestützt, welcher in Draufsicht sowohl mit dem Schnittstellenbereich als auch mit der Position des Wagens überlappt. Die Armierungseinrichtung ist mit dem Schienentragkörper in Längserstreckung und/oder in der linearen Richtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden.In the context of the invention, it is proposed that the rail table has a reinforcing device made of a reinforcing material which is fastened on the side facing away from the guide rail side - referred to below as the reinforcing side - of the rail carrying body. For example, the guide rail side is an upper side and the reinforcement side is a lower side of the rail support body. The reinforcing device extends in the linear direction over the interface area and over the travel range of the carriage. Thus, a length region is supported on the rail table by the Armierungseinrichtung, which overlaps in plan view both with the interface area as well as with the position of the car. The reinforcing device is connected to the rail support body in the longitudinal direction and / or in the linear direction positively and / or non-positively.

Es wird vorgeschlagen, dass die Armierungseinrichtung derart ausgebildet ist, eine aus einer Temperaturänderung resultierende Krümmung der ersten Bimaterialanordnung aus dem Schienentragkörper und der mindestens einen Führungsschiene zu kompensieren. Insbesondere ist die Armierungseinrichtung ausgebildet, die resultierende Krümmung – definiert als 1/r – zu verkleinern. Dies wird dadurch erreicht, dass durch eine aus der gleichen Temperaturänderung resultierende Gegenkrümmung einer zweiten Bimaterialanordnung aus dem Schienentragkörper und der Armierungseinrichtung die Krümmung der ersten Bimaterialanordnung kompensiert, insbesondere aufgehoben wird.It is proposed that the reinforcing device is designed to compensate for a resulting from a change in temperature curvature of the first Bimaterialanordnung from the rail support body and the at least one guide rail. In particular, the arming device is designed to reduce the resulting curvature - defined as 1 / r -. This is achieved by compensating, in particular repealing, the curvature of the first bimaterial arrangement by a counterbending of a second bimaterial arrangement resulting from the same temperature change from the rail support body and the arming device.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch den Einsatz der Armierungseinrichtung ein temperaturkompensierter und somit temperaturtoleranter Schienentisch geschaffen ist. Es ist insbesondere ein Gedanke der Erfindung, dass durch die Armierungseinrichtung maßgeblich eine Krümmung des Schienentischs verhindert wird, eine Längenänderung des Schienentischs jedoch akzeptiert wird, da diese nur zu einfach zu kompensierenden Fehlern in dem Bewegungsautomat führt.The advantage of the invention is the fact that a temperature-compensated and thus temperature-tolerant rail table is created by the use of the reinforcing device. In particular, it is an idea of the invention that a substantial bending of the rail table is prevented by the arming device, but a change in length of the rail table is accepted, since this only leads to errors that are to be compensated easily in the movement machine.

Die Dimensionierung der Armierungseinrichtung kann z. B. zum einen über FEM-Simulationen in einfacher Weise ermittelt werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Dimensionierung durch Versuche zu ermitteln, wobei unterschiedlich dimensionierte Armierungseinrichtungen montiert und das Temperaturverhalten des Schienentischs gemessen wird.The dimensioning of the reinforcement can z. B. be determined on the one hand via FEM simulations in a simple manner. Alternatively, it is also possible to determine the dimensioning by experiments, mounted differently sized Armierungseinrichtungen and the temperature behavior of the rail table is measured.

Prinzipiell ist es möglich, dass das Trägermaterial und das Schienenmaterial beide als Nicht-Metalle ausgebildet sind. Allerdings treten die Ausdehnungseffekte besonders stark bei Metallen auf, so dass bei einer vorteilhaften Weiterbildung entweder das Trägermaterial oder das Schienenmaterial als ein Metall und das andere Material als ein Nichtmetall ausgebildet ist. Insbesondere weist das Nichtmetall einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Metall auf. Im speziellen ist das Verhältnis der Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 0,5, kleiner als 0,3 oder kleiner als 0,1. Für den Fall, dass das Trägermaterial als Metall ausgebildet ist, führt die Ausbildung der Führungsschiene aus Nichtmetall zu einer Krümmung des Schienentischs. Der gleiche Effekt mit einer Krümmung in Gegenrichtung erfolgt, wenn das Trägermaterial aus einem Nichtmetall und das Schienenmaterial aus einem Metall besteht. Als Nichtmetall kommt beispielsweise eine kohlenstoffbasiertes Leichtmaterial wie z. B. Karbon, CFK, CF/PEEK in Betracht.In principle, it is possible that the carrier material and the rail material are both formed as non-metals. However, the expansion effects are particularly pronounced for metals, so that in an advantageous development, either the carrier material or the rail material is formed as a metal and the other material as a non-metal. In particular, the non-metal has a smaller thermal expansion coefficient than the metal. In particular, the ratio of the coefficients of thermal expansion is less than 0.5, less than 0.3 or less than 0.1. In the event that the carrier material is formed as metal, the formation of the guide rail of non-metal leads to a curvature of the rail table. The same effect with a curvature in the opposite direction occurs when the carrier material of a non-metal and the rail material consists of a metal. As a non-metal, for example, a carbon-based light material such. As carbon, CFRP, CF / PEEK into consideration.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind das Trägermaterial und das Schienenmaterial jeweils als Metall ausgebildet, so dass die erste Bimaterialanordnung als eine Bimetallanordnung ausgebildet ist. Besonders bevorzugt sind die Metalle von Trägermaterial und Schienenmaterial unterschiedliche ausgebildet. Im Speziellen weisen diese unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Vorzugsweise unterscheiden sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten mindestens um den Faktor 1,3, insbesondere mindestens um den Faktor 1.8. In dieser Weiterbildung tritt der Krümmungseffekt durch die erste Bimetallanordnung besonders stark auf, so dass die Kompensation durch die zweite Bimaterialanordnung bzw. Bimetallanordnung besonders wertvoll ist.In a preferred embodiment of the invention, the carrier material and the rail material are each formed as metal, so that the first Bimaterialanordnung is formed as a bimetallic arrangement. Particularly preferably, the metals of support material and rail material are formed differently. In particular, these have different thermal expansion coefficients. Preferably the thermal expansion coefficients differ by at least a factor of 1.3, in particular at least by a factor of 1.8. In this development, the curvature effect due to the first bimetal arrangement occurs particularly strongly, so that the compensation by the second bimaterial arrangement or bimetallic arrangement is particularly valuable.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Trägermaterial und das Armierungsmaterial jeweils als Metall ausgebildet sind, so dass die zweite Bimaterialanordnung als eine Bimetallanordnung ausgebildet ist. Besonders bevorzugt sind die Metalle von Trägermaterial und Armierungsmaterial unterschiedliche ausgebildet. Im Speziellen weisen diese unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Vorzugsweise unterscheiden sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten mindestens um den Faktor 1,3, insbesondere mindestens um den Faktor 1.8. In dieser Weiterbildung wird der Krümmungseffekt durch die erste Bimetallanordnung besonders effektiv kompensiert.In an advantageous development, the carrier material and the reinforcing material are each formed as metal, so that the second Bimaterialanordnung is formed as a bimetallic arrangement. Particularly preferably, the metals of carrier material and reinforcing material are formed differently. In particular, these have different thermal expansion coefficients. Preferably, the thermal expansion coefficients differ by at least a factor of 1.3, in particular at least by a factor of 1.8. In this development, the curvature effect is compensated particularly effectively by the first bimetallic arrangement.

In einer praxisnahen und daher bevorzugten Ausführungsform ist das Trägermaterial als eine Aluminiumlegierung und das Schienenmaterial als Stahl ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Armierungsmaterial ebenfalls aus Stahl ausgebildet. Insbesondere ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Aluminiumlegierung Ca. doppelt so groß wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des verwendeten Stahls.In a practical and therefore preferred embodiment, the carrier material is formed as an aluminum alloy and the rail material as steel. Particularly preferably, the reinforcing material is likewise formed from steel. In particular, the thermal expansion coefficient of the aluminum alloy is Ca. twice the thermal expansion coefficient of the steel used.

Der Vorteil der Ausführungsform ist, dass der Schienentisch aufgrund des Schienentragkörpers aus der Aluminiumlegierung immer noch als eine Leichtbaukomponente bezeichnet werden kann und aufgrund der Schienen aus Stahl hoch belastbar ist. Insbesondere ist der Schienentisch in der beschriebenen Sandwich-Bauweise leichter als ein vergleichbarer Schienentisch, welcher ausschließlich aus Stahl gefertigt ist.The advantage of the embodiment is that the rail table can still be referred to as a lightweight component due to the rail support of the aluminum alloy and is highly resilient due to the rails made of steel. In particular, the rail table in the described sandwich construction is lighter than a comparable rail table, which is made exclusively of steel.

Prinzipiell ist es möglich, dass die Armierungseinrichtung eine beliebige Form aufweist, solange sich die Armierungseinrichtung über die beschriebenen Bereiche in der linearen Richtung erstreckt. Besonders einfache und daher bevorzugte Ausführungsformen der Armierungseinrichtung werden nachfolgend noch diskutiert.In principle, it is possible for the reinforcing device to have any shape, as long as the reinforcing device extends over the described regions in the linear direction. Particularly simple and therefore preferred embodiments of the reinforcing device will be discussed below.

Anders betrachtet werden durch die Temperaturänderungen Schubspannungen in den Schienentisch eingebracht. Die Armierungseinrichtung ist so auszulegen, dass die Schubspannungen, welche aufgrund der Temperaturänderungen der Kombination des Schienentragkörpers und der mindestens einen Führungsschiene hervorgerufen werden, durch die Schubspannungen, welche aufgrund der Temperaturänderungen der Kombination des Schienentragkörpers und der Arretierungseinrichtung hervorgerufen werden, kompensiert werden, so dass das resultierende Biegemoment für den Schienentragkörper neutralisiert ist.Viewed differently, shear stresses are introduced into the rail table by the temperature changes. The reinforcing means is to be designed so that the shear stresses caused due to the temperature changes of the combination of the rail supporting body and the at least one guide rail are compensated by the shear stresses caused by the temperature changes of the combination of the rail supporting body and the locking means, so that resulting bending moment is neutralized for the rail support body.

Es ist besonders bevorzugt, dass die Armierungseinrichtung so ausgebildet ist, dass die durch die Temperaturänderung entstehende maximale Abweichung d in mm des Schienentischs zwischen der Position des Schnittstellenbereichs und einer beliebigen Position des Wagens in dem Verfahrbereich oder dem freien Ende des Schienentischs oder entlang der freien Achslänge oder freie Länge in Abhängigkeit der Temperaturänderung delta_T in Kelvin und der freien Länge L in Meter zwischen den beiden Positionen der folgenden Ungleichung genügt:

Figure DE102013108389A1_0002
mit c < 0,005, vorzugsweise c < 0,003.It is particularly preferred that the reinforcing device is designed such that the maximum deviation d in mm of the rail table caused by the temperature change between the position of the interface region and any position of the carriage in the travel range or the free end of the rail table or along the free axis length or free length depending on the temperature change delta_T in Kelvin and the free length L in meters between the two positions satisfies the following inequality:
Figure DE102013108389A1_0002
with c <0.005, preferably c <0.003.

Die maximale Abweichung delta_d oder die Abweichung d wird auch als orthogonale Auslenkung bezeichnet.The maximum deviation delta_d or the deviation d is also referred to as orthogonal deflection.

Die maximale Abweichung d wird gemessen, indem eine der Positionen des Schienentischs, insbesondere auf der Führungsschienenseite oder der Armierungsseite, eine Ebene definiert und an der anderen Position die maximale Abweichung des Schienentischs von der Ebene gemessen wird. Bei einer Temperaturänderung von 20 Grad Celsius auf 40 Grad Celsius (delta_T = 20 K) und einem Abstand von 1 Meter (L = 1 m) beträgt somit die Abweichung weniger als 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 0,06 mm.The maximum deviation d is measured by defining one of the positions of the rail table, in particular on the guide rail side or the armouring side, one plane and at the other position the maximum deviation of the rail table from the plane is measured. At a temperature change of 20 degrees Celsius to 40 degrees Celsius (delta_T = 20 K) and a distance of 1 meter (L = 1 m) is thus the deviation less than 0.1 mm, preferably less than 0.06 mm.

Besonders bevorzugt ist der Bewegungsautomat für einen Temperaturbereich zwischen 0 Grad Celsius und 60 Grad Celsius ausgelegt, sodass die Kompensationswirkung in diesem Temperaturbereich getestet wird.Particularly preferably, the movement machine is designed for a temperature range between 0 degrees Celsius and 60 degrees Celsius, so that the compensation effect is tested in this temperature range.

Die Erfindung wird bevorzugt eingesetzt, wenn die maximale Abweichung gemessen als orthogonale Auslenkung des Schienentischs ohne die Armierungseinrichtung der folgenden Ungleichung genügt:

Figure DE102013108389A1_0003
mit c > 0,05, vorzugsweise c > 0,1. D. h., dass bei dem obigen Beispiel die maximale Abweichung d mehr als 1 mm, vorzugsweise mehr als 2 mm betragen würde. The invention is preferably used when the maximum deviation measured as orthogonal deflection of the rail table without the arming device satisfies the following inequality:
Figure DE102013108389A1_0003
with c> 0.05, preferably c> 0.1. That is, in the above example, the maximum deviation d would be more than 1 mm, preferably more than 2 mm.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Armierungseinrichtung aus dem gleichen Material wie die mindestens eine Führungsschiene aufgebaut und/oder weist das Material der Armierungseinrichtung den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder das gleiche Elastizitätsmodul wie die mindestens eine Führungsschiene auf. Durch diese Ausgestaltung ist es besonders einfach zu erreichen, dass Krümmung und Gegenkrümmung den gleichen Effekt auf den Schienentragtisch haben.In a particular embodiment of the invention, the reinforcing device is constructed from the same material as the at least one guide rail and / or the material of the reinforcing device has the same thermal expansion coefficient and / or the same modulus of elasticity as the at least one guide rail. This configuration makes it particularly easy to achieve that curvature and counterbending have the same effect on the rail support table.

In einer weiteren Ausgestaltung oder Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Querschnittsfläche der Armierungseinrichtung senkrecht zu der linearen Richtung derart dimensioniert ist, dass bei der Temperaturänderung die gleiche Zugkraft wie durch die mindestens eine Führungsschiene gebildet ist. Anders ausgedrückt soll durch die Gesamtheit der Führungsschienen und durch die Armierungseinrichtung die gleiche Zugkraft, jedoch auf zwei unterschiedlichen Seiten, auf dem Schienentragkörper aufgebracht werden, um eine Krümmung des Schienentragkörpers zu verhindern. Besonders bevorzugt sind die Zugkräfte in Draufsicht auf den Schienentisch parallel und deckungsgleich zueinander angeordnet.In a further refinement or development of the invention, it is preferred that the cross-sectional area of the reinforcing device is dimensioned perpendicular to the linear direction such that the same tensile force as in the case of the temperature change is formed by the at least one guide rail. In other words, the same tensile force, but on two different sides, should be applied to the rail support body through the entirety of the guide rails and through the arming device in order to prevent curvature of the rail support body. Particularly preferably, the tensile forces are arranged in a plan view of the rail table parallel and congruent to each other.

In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung umfasst die Armierungseinrichtung wenigstens eine Armierungsleiste, wobei jeder der mindestens einen Führungsschienen einer der Armierungsleisten zugeordnet ist. Besonders bevorzugt sind die Armierungsleisten in Draufsicht auf den Schienentisch deckungsgleich zu den Führungsschienen angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass Subsysteme aufgebaut werden, welche jeweils aus einer Führungsschiene und einer deckungsgleich dazu angeordneten Armierungsleiste bestehen und welche so dimensioniert sind, dass sich deren Krümmungsneigung gegenseitig kompensieren. Besonders bevorzugt sind Führungsschiene und Armierungsleiste eines Subsystems aus dem gleichen Material oder aus einem Material mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Optional weisen diese zudem den gleichen Flächenquerschnitt auf.In one possible structural embodiment, the reinforcing device comprises at least one reinforcing strip, wherein each of the at least one guide rails is assigned to one of the reinforcing strips. Particularly preferably, the reinforcing bars are arranged in a plan view of the rail table congruent to the guide rails. This ensures that subsystems are constructed, which each consist of a guide rail and a reinforcing strip arranged congruently thereto and which are dimensioned such that their tendency to curvature compensate each other. Particularly preferred guide rail and reinforcing strip of a subsystem of the same material or of a material with the same coefficient of thermal expansion are formed. Optionally, these also have the same area cross-section.

Besonders bevorzugt ist sogar vorgesehen, dass die Armierungsleisten als Armierungsschienen ausgebildet sind, wobei im Speziellen vorgesehen ist, dass die Armierungsschienen baugleich zu den Führungsschienen realisiert sind. Wenn die baugleichen Armierungsschienen in Draufsicht auf den Schienentisch deckungsgleich angeordnet werden, so ist sichergestellt, dass sich Krümmung und Gegenkrümmung in dem Schienentisch weitgehend kompensieren oder sogar vollständig aufheben. In dieser Ausgestaltung ist die Erfindung besonders einfach ohne zusätzliche Versuche oder FEM-Simulationen zu realisieren.Particularly preferably, it is even provided that the reinforcing bars are designed as reinforcing bars, wherein it is provided in particular that the reinforcing bars are realized identical to the guide rails. If the structurally identical reinforcement rails are arranged congruently in plan view of the rail table, then it is ensured that curvature and countercurve in the rail table largely compensate or even cancel completely. In this embodiment, the invention is particularly easy to implement without additional experiments or FEM simulations.

Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Bewegungsautomat ein Kupplungsbauteil und einen Lagerwagen, wobei der Lagerwagen in der linearen Richtung verschiebbar auf den Armierungsschienen angeordnet ist. Das Kupplungsbauteil besteht aus einer Aluminiumlegierung und ist in dem Schnittstellenbereich über eine Fest-Los-Lagerung mit dem Schienentisch verbunden. Die Festlagerung wird durch eine feste Kopplung des Kupplungsbauteils mit dem Schienentisch und/oder den Armierungsschienen umgesetzt. Die Loslagerung wird durch eine Kopplung mit dem Lagerwagen realisiert. Somit bildet der Lagerwagen ein Loslager in Bezug auf die lineare Richtung. In dieser Weiterbildung haben die zu der Armierungseinrichtung gehörenden Armierungsschienen eine Doppelfunktion. Zum einen dienen sie zur Kompensation von temperaturbegründeten Verlagerungen, insbesondere Krümmungen. Zum anderen sind sie Teil eines Kupplungssystems mit dem Kupplungsbauteil, wobei auch bei dem Kupplungsbauteil und der Armierungsschiene wieder die Problematik der gemischten Werkstoffe vorliegt. Diese Problematik wird dadurch gelöst, dass das Kupplungsbauteil zwar im Schnittstellenbereich durch eine Festlagerung und damit in linearer Richtung starr auf dem Schienentisch oder auf den Armierungsschienen befestigt wird, ein von der Festlagerung beabstandeter Teil des Kupplungsbauteils jedoch über die Armierungsschienen mittels einer Loslagerung an dem Schienentisch befestigt wird. Auf diese Weise können durch das Kupplungsbauteil keine Spannungen in den Schienentisch eingebracht werden, sodass Schienentisch und Kupplungsbauteil sich gegeneinander verspannen, insbesondere verkrümmen würden. Vorzugsweise ist der Schnittstellenbereich auf die Festlagerung begrenzt.In a possible development of the invention, the movement machine comprises a coupling component and a storage cart, wherein the storage cart is arranged displaceably in the linear direction on the reinforcing bars. The coupling component consists of an aluminum alloy and is connected in the interface area via a fixed-lot storage with the rail table. The fixed bearing is implemented by a fixed coupling of the coupling component with the rail table and / or the reinforcing rails. The floating bearing is realized by a coupling with the storage cart. Thus, the storage cart forms a floating bearing with respect to the linear direction. In this development, the reinforcing rails belonging to the reinforcing device have a double function. On the one hand, they serve to compensate temperature-based displacements, in particular curvatures. On the other hand, they are part of a coupling system with the coupling component, whereby also in the coupling component and the reinforcing rail again the problem of mixed materials is present. This problem is solved in that the coupling component is indeed fixed in the interface area by a fixed bearing and thus in a linear direction rigidly on the rail table or on the Armierungsschienen, but a fixed spaced from the fixed bearing part of the coupling member via the Armierungsschienen secured by a movable bearing on the rail table becomes. In this way, no stresses can be introduced into the rail table by the coupling component, so that rail table and coupling component would brace against each other, in particular would warp. Preferably, the interface area is limited to the fixed storage.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung weist der Bewegungsautomat mindestens eine weitere Linearachse mit einem weiteren Wagen auf, wobei die Linearachsen durch Kopplung der Wagen miteinander verbunden sind und eine kinematische Kette bilden. Insbesondere ist auf dem Schienentisch der Linearachse über das Kupplungsbauteil ein Manipulator oder ein Werkzeug aufgesetzt, sodass der Schienentisch als ein bewegter Schienentisch in dem Bewegungsautomaten ausgebildet ist. In a preferred constructional realization of the invention, the movement machine has at least one further linear axis with a further carriage, wherein the linear axes are connected to one another by coupling the carriages and form a kinematic chain. In particular, a manipulator or a tool is placed on the rail table of the linear axis via the coupling component, so that the rail table is formed as a moving rail table in the automatic movement machine.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Laseranlage, mit einem Bewegungsautomaten zur Manipulation des Werkzeugs, wobei der Bewegungsautomat ausgebildet ist, wie dieser zuvor beschrieben wurde.Another object of the invention relates to a machine tool, in particular a laser system, with a movement machine for manipulating the tool, wherein the movement machine is formed, as has been previously described.

In der Ausbildung als Laseranlage ist das Werkzeug als eine Lasereinrichtung ausgebildet, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass ein Laserstrahl der Lasereinrichtung parallel zu der linearen Richtung der Linearachse ausgerichtet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass etwaig verbleibende Änderungen in der linearen Richtung des Schienentischs nicht stark in das Gewicht fallen, da aufgrund von langen Brennweiten der Optik der Lasereinrichtung der Abstand zwischen Lasereinrichtung und Werkstück oder Messobjekt nicht toleranzempfindlich sind, sodass dieser temperaturbasierte Änderung vernachlässigt werden kann.In the training as a laser system, the tool is designed as a laser device, wherein it is preferably provided that a laser beam of the laser device is aligned parallel to the linear direction of the linear axis. This embodiment has the advantage that any remaining changes in the linear direction of the rail table do not fall heavily into the weight, because due to long focal lengths of the optics of the laser device, the distance between laser device and workpiece or measurement object are not sensitive to tolerance, so that this temperature-based change are neglected can.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:

1 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Werkzeugmaschine als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic three-dimensional view of a machine tool as a first embodiment of the invention;

2 in gleicher Darstellung einen Bewegungsautomaten der Werkzeugmaschine in der 1; 2 in the same representation an automatic machine of the machine tool in the 1 ;

3 eine schematische dreidimensionale Teildarstellung des Schienentischs in dem Bewegungsautomaten der vorhergehenden Figuren; 3 a schematic three-dimensional partial view of the rail table in the automatic movement of the preceding figures;

4a, b eine schematische Querschnittdarstellung des Schienentischs in der 3; 4a , b is a schematic cross-sectional view of the rail table in the 3 ;

5 den Schienentisch der vorhergehenden Figuren mit entfernten Armierungsschienen in einer dreidimensionalen Darstellung mit Verformungslinien; 5 the rail table of the preceding figures with removed reinforcing rails in a three-dimensional representation with deformation lines;

6 den Schienentisch der vorhergehenden Figuren mit Armierungsschienen sowie ebenfalls mit Verformungslinien; 6 the rail table of the preceding figures with reinforcing rails and also with deformation lines;

7 eine schematische dreidimensionale Darstellung des Bewegungsautomaten in der 2 mit entferntem Kopplungsteil zur Darstellung der Unterkonstruktion; 7 a schematic three-dimensional view of the automatic movement in the 2 with remote coupling part for the representation of the substructure;

8 eine schematische Illustration zur Erläuterung von Begriffen. 8th a schematic illustration for explaining terms.

Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Werkzeugmaschine 1, ausgebildet als eine Laseranlage, als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Darstellung in der 1 ist das stationäre Gestell der Werkzeugmaschine 1 zeichnerisch unterdrückt.The 1 shows a schematic three-dimensional representation of a machine tool 1 , formed as a laser system, as an embodiment of the invention. In the presentation in the 1 is the stationary frame of the machine tool 1 graphically suppressed.

Die Werkzeugmaschine 1 umfasst einen Bewegungsautomaten 2, auf dem ein Werkzeug in Form einer Lasereinrichtung 3 angeordnet ist, welche über den Bewegungsautomaten 2 manipuliert, insbesondere verfahren werden kann. Die Lasereinrichtung 3 erzeugt im Betrieb einen Laserstrahl 4. Die Werkzeugmaschine 1, ausgebildet als Laseranlage, dient zum Schweißen von Bauteilen, wobei die Bauteile mittels des Laserstrahls 4 geschweißt werden. Die Lasereinrichtung 3 umfasst für die Zuführung des Laserstrahls eine Lichtwellenleiterkupplung 5 sowie eine nicht dargestellte Scannervorrichtung, die in der Lasereinrichtung 3 integriert ist.The machine tool 1 includes a motion machine 2 on which a tool in the form of a laser device 3 is arranged, which via the motion machine 2 manipulated, in particular can be moved. The laser device 3 generates a laser beam during operation 4 , The machine tool 1 , designed as a laser system, is used for welding components, wherein the components by means of the laser beam 4 be welded. The laser device 3 comprises an optical waveguide coupling for the supply of the laser beam 5 and a scanner device, not shown, in the laser device 3 is integrated.

Der Bewegungsautomat 2 umfasst eine Linearachse 6, welche in diesem Beispiel vertikal und/oder senkrecht und/oder lotrecht in ihrer Längserstreckung ausgerichtet ist und über die die Lasereinrichtung 3 in einer Z-Richtung verfahren werden kann. Ferner umfasst der Bewegungsautomat 2 eine weitere Linearachse 7, welche horizontal oder waagerecht angeordnet ist und welche die Linearachse 6 in ihrer Gesamtheit horizontal in einer X-Richtung verfahren kann.The motion machine 2 includes a linear axis 6 , which in this example is aligned vertically and / or vertically and / or vertically in its longitudinal extent and over which the laser device 3 can be moved in a Z-direction. Furthermore, the movement machine includes 2 another linear axis 7 which is arranged horizontally or horizontally and which the linear axis 6 in its entirety can move horizontally in an X-direction.

Der Laserstrahl 4 ist gleichgerichtet mit der Verfahrrichtung der Linearachse 6 und/oder der Z-Richtung.The laser beam 4 is rectified with the travel direction of the linear axis 6 and / or the Z direction.

Die weitere Linearachse 7 ist – gegebenenfalls über weitere Linearachsen oder Drehachsen – mit einem nicht dargestellten Gestell der Werkzeugmaschine 1 verbunden. Somit ergibt sich eine kinematische Kette, welche von dem stationären Gestell, ggf. weitere Achsen, über die weitere Linearachse 7 und die Linearachse 6 zu der Lasereinrichtung 3 verläuft. The further linear axis 7 is - optionally via other linear axes or axes of rotation - with a frame of the machine tool, not shown 1 connected. This results in a kinematic chain, which of the stationary frame, possibly other axes, on the other linear axis 7 and the linear axis 6 to the laser device 3 runs.

In der 2 ist der Bewegungsautomat 2 vergrößert dargestellt, wobei verschiedene andere Komponenten, wie Energieführungsketten, die Lasereinrichtung 3 etc. aus Illustrationsgründen unterdrückt wurden.In the 2 is the motion machine 2 shown enlarged, with various other components, such as energy chains, the laser device 3 etc. were suppressed for illustration reasons.

Die Linearachse 6 weist einen Schienentisch 8 auf, auf dem ein Wagen 9 in einer linearen Richtung, welche der Z-Richtung entspricht, verschiebbar angeordnet ist. Der Wagen 9 wird über einen Spindelantrieb 10 bewegt.The linear axis 6 has a rail table 8th on, on which a carriage 9 is slidably disposed in a linear direction corresponding to the Z direction. The car 9 is via a spindle drive 10 emotional.

Die weitere Linearachse 7 weist einen weiteren Schienentisch 11 auf, auf dem ein weiterer Wagen 12 horizontal in X-Richtung verschiebbar angeordnet ist. Ferner weist die weitere Linearachse 7 einen weiteren Spindelantrieb 13 auf, welcher den weiteren Wagen 12 in der X-Richtung bewegt.The further linear axis 7 has another rail table 11 on, on which another car 12 is arranged horizontally displaceable in the X direction. Furthermore, the other linear axis 7 another spindle drive 13 on which the other car 12 moved in the X direction.

Die Linearachse 6 und die weitere Linearachse 7 sind rechtwinklig zueinander angeordnet und über die Wägen 9, 12 miteinander gekoppelt, wobei die Wägen 9, 12 miteinander verschiebefest verbunden, insbesondere verschraubt sind.The linear axis 6 and the other linear axis 7 are arranged at right angles to each other and over the carriages 9 . 12 coupled with each other, with the carts 9 . 12 mutually slidingly connected, in particular screwed.

Somit wird bei einem Verfahren der Linearachse 6 der Schienentisch 8 in seiner Gesamtheit in Z-Richtung verfahren. Insbesondere weist der Schienentisch 8 zwei freie Enden auf, welche – in Abhängigkeit der Position des Wagens 9 – frei auskragend angeordnet sind.Thus, in a method of the linear axis 6 the rail table 8th in its entirety proceed in the Z direction. In particular, the rail table 8th two free ends on which - depending on the position of the car 9 - Are arranged freely cantilevered.

In der 3 ist der Schienentisch 8 mit dem Wagen 9 in einer weiteren dreidimensionalen Darstellung gezeigt, sodass der Aufbau des Schienentischs 8 besser beschrieben werden kann.In the 3 is the rail table 8th with the car 9 shown in another three-dimensional representation, so that the structure of the rail table 8th can be better described.

Auf dem Schienentisch 8 sind auf einer Führungsschienenseite F zwei Führungsschienen 14a, b auf einem Schienentragkörper 15 angeordnet und mit diesem verbunden. Die Verbindung erfolgt durch eine Mehrzahl von nicht dargestellten Schrauben, sodass die Führungsschienen 14a, b über ihre gesamte Längserstreckung in der linearen Richtung kraft- und/oder formschlüssig und/oder flächig mit dem Schienentragkörper 15 verbunden sind. Der Wagen 9 ist auf den Führungsschienen 14a, b über einen Verschiebebereich V verschiebbar angeordnet. Die Führungsschienen 14a, b sind aus Stahl gefertigt, um eine hohe Genauigkeit und Widerstandsfähigkeit zu realisieren. Der Schienentragkörper 15 ist dagegen aus einer Aluminiumlegierung gefertigt, um den Schienentisch 8 möglichst leicht zu gestalten, da dieser schließlich bei einer Betätigung der Linearachse 6 in seiner Gesamtheit verfahren wird. Somit wird der Schienentisch 8 in einer Leichtbaukonstruktion ausgeführt.On the rail table 8th are on a guide rail side F two guide rails 14a , b on a rail carrying body 15 arranged and connected to this. The connection is made by a plurality of screws, not shown, so that the guide rails 14a , B over its entire longitudinal extent in the linear direction non-positively and / or positively and / or flat with the rail carrying body 15 are connected. The car 9 is on the guide rails 14a , B arranged displaceably over a shift range V. The guide rails 14a , b are made of steel to achieve high accuracy and resistance. The rail carrying body 15 On the other hand, it is made of an aluminum alloy around the rail table 8th To make it as easy as possible, since this finally on actuation of the linear axis 6 in its entirety. Thus, the rail table 8th executed in a lightweight construction.

Auf der der Führungsschienenseite F gegenüberliegenden Armierungsseite A sind zwei Armierungsschienen 16a, b angeordnet, welche sich ebenfalls über den gesamten Verfahrbereich V erstrecken und in dieser Ausgestaltung baugleich zu den Führungsschienen 14a, b ausgebildet sind. Die Befestigung der Armierungsschienen 16a, b erfolgt im Gegensatz zu den Führungsschienen 14a, b über Nutensteine, welche in einen Nutenkanal des Schienentragkörpers 15 eingesetzt werden.On the guide rail side F opposite Armierungsseite A are two Armierungsschienen 16a , B, which also extend over the entire travel range V and in this embodiment identical in construction to the guide rails 14a , b are formed. The attachment of the reinforcing rails 16a , b takes place in contrast to the guide rails 14a , B via sliding blocks, which in a groove channel of the rail carrying body 15 be used.

Die Funktion sowie die genaue Anordnung der Armierungsschienen 16a, b wird mit Hilfe der nachfolgenden Figuren erläutert.The function and the exact arrangement of the reinforcing bars 16a , b will be explained with the help of the following figures.

Die 4a, b zeigen jeweils einen Querschnitt senkrecht zur linearen Richtung des Schienentischs 8, wobei in der 4a der Schienentragkörper 15 sowie die Führungsschienen 14a, b und in der 4b zudem noch die Armierungsschienen 16a, b gezeigt sind. Der Schienentragkörper 15 aus der Aluminiumlegierung weist zwei Randabschnitte 18a, b sowie einen Mittelabschnitt 19 auf, wobei die Randabschnitte 18a, b zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Der Mittelabschnitt 19 ist von der Dicke geringer als die Randabschnitte 18a, b ausgebildet. Auf den Randabschnitten 18a, b ist jeweils eine der Führungsscheinen 14a, b aufgesetzt und mit diesen verschraubt.The 4a , b each show a cross section perpendicular to the linear direction of the rail table 8th , where in the 4a the rail carrying body 15 as well as the guide rails 14a , b and in the 4b also the reinforcing bars 16a , b are shown. The rail carrying body 15 from the aluminum alloy has two edge sections 18a , b and a middle section 19 on, with the edge sections 18a , b are mirror-symmetrical to each other. The middle section 19 is smaller in thickness than the edge portions 18a , b trained. On the edge sections 18a , b is one of the guide notes 14a , b attached and screwed with these.

Aufgrund des Materialmixes des Stahls der Führungsschienen 14a, b und der Aluminiumlegierung des Schienentragkörpers 15 bilden die Führungsschienen 14a, b und der Schienentragkörper 15 eine erste Bimetallanordnung 20 miteinander aus.Due to the material mix of the steel of the guide rails 14a , b and the aluminum alloy of the rail carrying body 15 form the guide rails 14a , b and the rail carrying body 15 a first bimetallic arrangement 20 together.

In der 5 sind Messergebnisse dargestellt, wobei der Schienentisch 8 in einer Simulation um 10 Kelvin von 293 Kelvin auf 303 Kelvin erwärmt wurde. Nach einer Simulationszeit von 18.000 Sekunden wurde festgestellt, dass aufgrund einer Krümmung der Bimetallanordnung 20 in einer Richtung senkrecht zur Führungsschienenseite F ein maximaler Höhenversatz als eine maximale Abweichung d oder orthogonale Abweichung bezogen auf die Gesamtlänge des Schienentischs 8 von d = 1,85 Millimeter erzeugt wurde. Hierbei wird durch die Position I eine Eben definiert und die maximale Abweichung d in der Position II von der Ebene ermittelt. In the 5 are measured results shown, with the rail table 8th was heated in a simulation by 10 Kelvin from 293 Kelvin to 303 Kelvin. After a simulation time of 18,000 seconds, it was found that due to a curvature of the bimetallic arrangement 20 in a direction perpendicular to the guide rail side F a maximum height offset as a maximum deviation d or orthogonal deviation based on the total length of the rail table 8th of d = 1.85 millimeters was generated. Hereby a position is defined by the position I and the maximum deviation d in the position II is determined by the plane.

Betrachtet man den Aufbau in der 1, so führt ein derartiger Höhenversatz oder eine derartige Krümmung des Schienentischs 8 dazu, dass die Lasereinrichtung 3 ebenfalls um eine Achse parallel zur X-Richtung verschwenkt wird, sodass der Laserstrahl 4, welcher mit der Z-Richtung gleichgerichtet ist, nicht nur einen Versatz in gleicher Größenordnung, sondern aufgrund der Projektion sogar einen größeren Versatz einnimmt. Somit muss – theoretisch betrachtet – bei der Bearbeitung in Abhängigkeit der Temperatur die Position der Werkzeugspitze des Werkzeugs auf der Werkzeugmaschine 1 nachgeführt werden.Looking at the structure in the 1 , Such a height offset or such a curvature of the rail table leads 8th to that the laser device 3 is also pivoted about an axis parallel to the X direction, so that the laser beam 4 , which is rectified with the Z direction, not only an offset of the same order of magnitude, but even takes a larger offset due to the projection. Thus, in theory, during machining as a function of the temperature, the position of the tool tip of the tool must be on the machine tool 1 be tracked.

Die Krümmung der ersten Bimetallanordnung 20 ergibt sich modellhaft daraus, dass die Führungsschienen 14a, b und der Schienentragkörper 15 miteinander flächig verbunden sind und aufgrund der unterschiedlichen Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Die Aluminiumlegierung weist ca. den doppelten Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Material Stahl auf.The curvature of the first bimetallic arrangement 20 is modeled on the fact that the guide rails 14a , b and the rail carrying body 15 are connected flat to each other and have different thermal expansion coefficients due to the different materials. The aluminum alloy has approximately twice the thermal expansion coefficient as the material steel.

In der 4b ist zur Kompensation, insbesondere Unterdrückung, der Krümmung durch die erste Bimetallanordnung 20 ein Paar der Armierungsschienen 16a, b als Armierungseinrichtung aufgesetzt, wobei die Armierungsschienen 16a, b baugleich und zudem in Draufsicht auf die Führungsschienenseite F oder auf die Armierungsseite A deckungsgleich zu den Führungsschienen 14a, b angeordnet sind.In the 4b is to compensate, in particular suppression, the curvature of the first bimetallic arrangement 20 a pair of reinforcing rails 16a , b as Armierungseinrichtung placed, wherein the reinforcing rails 16a , b identical and also in plan view of the guide rail side F or on the Armierungsseite A congruent to the guide rails 14a , b are arranged.

Durch die Armierungsschienen 16a, b wird gemeinsam mit dem Schienentragkörper 15 eine zweite Bimetallanordnung 21 gebildet, welche bei einer Temperaturänderung eine Gegenkrümmung zu der Krümmung der ersten Bimetallanordnung 20 erzeugt. Durch die symmetrische Anordnung der ersten und der zweiten Bimetallanordnung 20, 21 kompensieren sich Krümmung und Gegenkrümmung gegeneinander, sodass eine resultierende Gesamtkrümmung des Schienentischs 8 sehr gering ausfällt oder sogar vollständig unterdrückt wird.Through the reinforcing rails 16a , b becomes common with the rail support body 15 a second bimetallic arrangement 21 formed, which in case of a change in temperature, a counter-curvature to the curvature of the first bimetallic arrangement 20 generated. Due to the symmetrical arrangement of the first and the second bimetallic arrangement 20 . 21 Curvature and counterbending compensate each other, resulting in a resulting total curvature of the rail table 8th very low or even completely suppressed.

In der 6 ist ein Simulationsergebnis zu dem Schienentisch 8 in der 4b dargestellt, wobei die Simulationsbedingungen dadurch verschärft wurden, dass eine Temperaturdifferenz von 20 Kelvin, nämlich von 288 Kelvin auf 308 Kelvin, simuliert wurde. Die Simulationsergebnisse wurden nach einer Zeit t = 36.000 Sekunden festgehalten. Aus den Simulationsergebnissen ergibt sich, dass die Biegung oder orthogonale Abweichung nur noch 0,042 Millimeter bei 20 Kelvin Temperaturunterschied beträgt. Vergleicht man das mit den ersten Simulationsergebnissen, die nur einen Temperaturunterschied von 10 Kelvin simuliert haben, so ergibt sich eine Reduzierung der Biegung um den Faktor 10.In the 6 is a simulation result to the rail table 8th in the 4b The simulated conditions were simulated by simulating a temperature difference of 20 Kelvin, namely from 288 Kelvin to 308 Kelvin. The simulation results were recorded after a time t = 36,000 seconds. The results of the simulation show that the bending or orthogonal deviation is only 0.042 millimeters at a temperature difference of 20 Kelvin. If one compares this with the first simulation results, which only simulated a temperature difference of 10 Kelvin, the result is a reduction of the bending by a factor of 10.

Auf diese Weise ist es somit möglich, mit einem geringen konstruktiven Aufwand eine temperaturkompensierte Linearachse 6 bereitzustellen, welche auch bei Temperaturänderungen im Betrieb an ihren freien Enden nicht verschwenkt.In this way it is thus possible, with a low design effort, a temperature-compensated linear axis 6 to provide, which does not pivot even at temperature changes during operation at their free ends.

Es ist in diesem Zusammenhang nochmal zu unterstreichen, dass durch die Armierungsschienen 16a, b die Längsausdehnung nur gering beeinträchtigt wird. Dagegen wird die zu einem deutlich größeren Werkzeugspitzenversatz führende Krümmung nahezu vollständig kompensiert. Weitere Simulationen haben ergeben, dass bei einer Überdimensionierung der Armierungsschienen 16a, b eine Gegenkrümmung erfolgt, sodass der Schienentisch 8 überkompensiert wird und sich die Werkzeugspitze gegebenenfalls um den gleichen Betrag in eine gegenüberliegende Richtung verschiebt. Somit ist es eine Frage der Dimensionierung der Armierungsschienen 16a, b, dass diese als Armierungsrichtung so wirken, dass sich Krümmung und Gegenkrümmung der ersten und der zweiten Bimetallanordnung 20, 21 gegeneinander kompensieren.It is in this context again underline that through the reinforcing bars 16a , b the longitudinal extent is only slightly affected. By contrast, the curvature leading to a significantly larger tool tip offset is almost completely compensated. Further simulations have shown that when over-dimensioning the reinforcing bars 16a , b is a counterbending, so the rail table 8th is overcompensated and the tool tip may shift by the same amount in an opposite direction. Thus, it is a question of dimensioning of the reinforcing bars 16a , b, that these act as a reinforcing direction, that curvature and counterbending of the first and the second bimetallic arrangement 20 . 21 Compensate against each other.

Die in den Figuren gezeigte Armierungseinrichtung aus Armierungsschienen 16a, b ist konstruktiv besonders einfach einsetzbar, da durch die identische Dimensionierung von Führungsschienen 14a, b und Armierungsschienen 16a, b und deren deckungsgleicher Anordnung in besonders einfacher Weise die Kompensationswirkung erreicht wird. Bei abgewandelten Ausführungsbeispielen kann die Armierungseinrichtung auch anders ausgebildet sein. Die Armierungseinrichtung muss jedoch stets so ausgebildet sein, dass sich die Krümmungskräfte der Bimetallanordnungen 20, 21 gegenseitig aufheben.The reinforcement shown in the figures Armierungsschienen 16a , b is structurally particularly easy to use because of the identical dimensioning of guide rails 14a , b and reinforcing rails 16a , B and their congruent arrangement in a particularly simple manner the compensation effect is achieved. In modified embodiments, the reinforcing device may also be designed differently. However, the reinforcement must always be designed so that the bending forces of the bimetallic arrangements 20 . 21 cancel each other out.

In der 2 und in der 7 sind die Armierungsschienen 16a, b nochmals dargestellt. Zudem ist in der 2 ein Kupplungsbauteil 22 gezeigt, welches an dem Schienentisch 8 befestigt ist und – gegebenenfalls unter Zwischenschaltung weiterer Komponenten – das Werkzeug in Form der Lasereinrichtung 3 trägt. Das Kupplungsbauteil 22 ist ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung gefertigt, sodass sich auch in diesem Bereich der kinematischen kette die Schwierigkeit einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung des Kupplungsbauteils 22 aus der Aluminiumlegierung und dem temperaturkompensierten Schienentisch 8 ergeben kann. In the 2 and in the 7 are the reinforcing bars 16a , b shown again. Moreover, in the 2 a coupling component 22 shown on the rail table 8th is fixed and - optionally with the interposition of other components - the tool in the form of the laser device 3 wearing. The coupling component 22 is also made of an aluminum alloy, so that in this area of the kinematic chain, the difficulty of a different thermal expansion of the coupling component 22 from the aluminum alloy and the temperature-compensated rail table 8th can result.

In der 7 ist das Kupplungsbauteil 22 zeichnerisch unterdrückt, um dessen Befestigung an dem Schienentisch 8 besser zeigen zu können. Aus der 7 ist zu erkennen, dass die Befestigung des Kupplungsteils 22 durch eine Fest-Los-Lagerung erfolgt, wobei die Festlagerung 23 sich auf einen bezogen auf die lineare Richtung oder Z-Richtung der Linearachse 6 sehr schmalen Bereich erstreckt. Insbesondere ist die Festlagerung 23 auf den Bereich von zwei in gleicher Höhe angesetzten Schrauben 24 begrenzt, über die das Kupplungsbauteil 22 an dem Schienentisch 8, insbesondere dem Schienentragkörper 15 oder den Führungsschienen 14a, b befestigt ist.In the 7 is the coupling component 22 graphically suppressed to its attachment to the rail table 8th to show better. From the 7 It can be seen that the attachment of the coupling part 22 carried out by a fixed-lot storage, the fixed storage 23 to one with respect to the linear or Z direction of the linear axis 6 extends over a very narrow area. In particular, the fixed storage 23 to the area of two screws set at the same height 24 limited, over which the coupling component 22 at the rail table 8th , in particular the rail carrying body 15 or the guide rails 14a , b is attached.

Ferner ist das Kupplungsbauteil 22 über eine Loslagerung 25 befestigt, wobei die Loslagerung 25 durch ein Zusammenspiel der Armierungsschienen 16a, b und Lagerwagen 26 umgesetzt ist. Die Lagerwagen 26 sind in linearer Richtung der Linearachse 6, insbesondere in Z-Richtung, verschiebbar ausgebildet, sodass eine temperaturbedingte Längenänderung des Kupplungsbauteils 22 durch ein Verfahren der Lagerwagen 26 in der linearen Richtung ausgeglichen werden kann. Durch diese besondere konstruktive Ausgestaltung können die Armierungsschienen 16a, b einer weiteren Funktion zugeführt werden. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass keine Spannungen und damit Krümmungskräfte durch das Kupplungsbauteil 22 in den Schienentisch 8 eingebracht werden können. Eine Temperaturänderung führt somit nur zu einer Längenänderung des Kupplungsbauteils 22, wobei die lineare Richtung – wie bereits beschrieben – gleichgerichtet zu der Richtung des Laserstrahls 4 ist, sodass sich dadurch nur ein Fokuslagenversatz oder ein Versatz der Werkzeugspitze in Z-Richtung, jedoch kein seitlicher Versatz ergibt.Furthermore, the coupling component 22 about a floating bearing 25 attached, with the floating bearing 25 through an interaction of the reinforcing rails 16a , b and storage cart 26 implemented. The storage cars 26 are in the linear direction of the linear axis 6 , in particular in the Z direction, designed to be displaceable, so that a temperature-induced change in length of the coupling component 22 by a method of storage cart 26 can be compensated in the linear direction. Due to this special structural design, the reinforcing bars 16a , b be supplied to another function. Advantage of this embodiment is that no stresses and thus bending forces by the coupling component 22 in the rail table 8th can be introduced. A change in temperature thus only leads to a change in length of the coupling component 22 where, as already described, the linear direction is rectified to the direction of the laser beam 4 is, so that this results in only a focal position offset or an offset of the tool tip in the Z direction, but no lateral offset.

Die 8 zeigt eine schematische Illustration zur Erläuterung einer analytischen Abschätzung der orthogonalen Auslenkung d des Schienentischs 8 ohne kompensierende Armierungsschienen 16a, b im Modell einer vereinfachten Bimetallanordnung aufgrund der thermischen Krümmung.The 8th shows a schematic illustration for explaining an analytical estimate of the orthogonal deflection d of the rail table 8th without compensating reinforcing bars 16a , b in the model of a simplified bimetallic arrangement due to the thermal curvature.

In der 8 ist die Bimetallanordnung in einer unerwärmten, geraden Ausgangsform als 27a und in einer aufgrund von Wärme mit einer Krümmung 1/R gekrümmten Form 27b stark schematisiert dargestellt. Die Bimetallanordnung 27a, b ist an der Position X eingespannt, so dass der Bereich zwischen der Position X und dem freien Ende oder dem distalen Punkt A als eine freie Länge L der Bimetallanordnung angesehen werden kann. Bei dem Schienentisch 8 entspricht die freie Länge L dem Bereich zwischen der Position des Wagens 9 als Einspannung und dem freien Ende des Schienentischs 8 bzw. der Loslagerung 25.In the 8th is the bimetallic arrangement in a unheated, straight initial shape as 27a and in a shape curved due to heat with a curvature 1 / R 27b shown in a very schematic way. The bimetallic arrangement 27a , b is clamped at the position X, so that the area between the position X and the free end or the distal point A can be regarded as a free length L of the bimetallic arrangement. At the rail table 8th The free length L corresponds to the area between the position of the carriage 9 as a restraint and the free end of the rail table 8th or the floating bearing 25 ,

Die thermische Krümmung der Bimetallanordnung berechnet sich allgemein zu 1 / R = c1·ΔT wobei c1 eine Konstante darstellt, die abhängig von den Materialkonstanten (Wärmeausdehnungskoeffizient und Elastizitätsmodul) der Materialien der Bimetallanordnung sowie dem konstruktiven Aufbau der Bimetallanordnung ist.The thermal curvature of the bimetallic arrangement is generally calculated to 1 / R = c 1 · ΔT where c1 represents a constant which is dependent on the material constants (coefficient of thermal expansion and modulus of elasticity) of the materials of the bimetallic arrangement and the structural design of the bimetallic arrangement.

Der orthogonale Abstand d, nämlich der Abstand des freien Endes oder distalen Punkts A der erwärmten Bimetallanordnung 27b zu der Bimetallanordnung 27a gemessen als Lot auf die Bimetallanordnung 27a im Ausgangszustand wird ausgehend von der freien Länge L ausgedrückt als Kreissektorbogen im Bogenmaß: L = R·φ wie folgt berechnet: d = R – R·cosφ = R(1 – cosφ) mit φ = L / R => d = R(1 – cos L / R) (1) The orthogonal distance d, namely the distance of the free end or distal point A of the heated bimetallic arrangement 27b to the bimetallic arrangement 27a measured as solder on the bimetallic arrangement 27a in the initial state is expressed in terms of the free length L as a circular sector arc in radians: L = R · φ calculated as follows: d = R - R · cosφ = R (1 - cosφ) with φ = L / R => d = R (1 - cos L / R) (1)

Die Krümmung K definiert als reziproker Wert von Radius R in (1) eingesetzt ergibt: d = 1 – cos ( L K ) / K (2) The curvature K defined as the reciprocal value of radius R inserted in (1) yields: d = 1 - cos ( L K ) / K (2)

Gemäß der Kleinwinkelnäherung gilt:

Figure DE102013108389A1_0004
According to the small angle approximation:
Figure DE102013108389A1_0004

Die orthogonale Auslenkung d bei dem Schienentisch 8 aufgrund der thermischen Krümmung der ersten Bimetallanordnung 20 wird durch die gegenläufig wirkende thermische Krümmung der zweiten Bimetallanordnung 21 kompensiert.The orthogonal deflection d at the rail table 8th due to the thermal curvature of the first bimetal assembly 20 is due to the counteracting thermal curvature of the second bimetallic assembly 21 compensated.

In der in der 1 gezeigten Werkzeugmaschine 1 wird der Vorteil der kompensierenden Armierungseinrichtungen 16a, b, als Teil der zweiten Bimetallanordnung 21 noch dadurch unterstrichen, dass sich aufgrund des Laserstrahls 4 als ein Beispiel für ein Werkzeug mit einem großen Bearbeitungsabstand in der Werkzeugmaschine 1 eine Zeigerwirkung ergibt, die die Auswirkung der orthogonalen Auslenkung d auf die Position der Werkzeugspitze aufgrund einer Zeigerwirkung noch verstärkt.In the in the 1 shown machine tool 1 becomes the advantage of compensating reinforcing devices 16a , b, as part of the second bimetallic arrangement 21 still underlined by the fact that due to the laser beam 4 as an example of a tool with a large machining distance in the machine tool 1 gives a pointer effect that enhances the effect of the orthogonal deflection d on the position of the tool tip due to a pointer action.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Werkzeugmaschinemachine tool
22
Bewegungsautomatmotion Machine
33
Lasereinrichtunglaser device
44
Laserstrahllaser beam
55
LichtwellenleiterkupplungOptical fiber coupling
66
Linearachselinear axis
77
Linearachselinear axis
88th
Schienentischrail table
99
Wagendare
1010
Spindelantriebspindle drive
1111
Schienentischrail table
1212
Wagendare
1313
Spindelantriebspindle drive
14a, b14a, b
Führungsschienenguide rails
1515
SchienentragkörperRail support body
16a, b16a, b
ArmierungsschienenArmierungsschienen
1717
fehltis missing
18a, b18a, b
Randabschnitteedge sections
1919
Mittelabschnittmidsection
2020
Bimetallanordnungbimetal
2121
Bimetallanordnungbimetal
2222
Kupplungsbauteilcoupling member
2323
Festlagerungfixed bearing
2424
Schraubenscrew
2525
Loslagerungloose mounting
2626
Lagerwagenstorage trolley
27a, b27a, b
Bimetallanordnungbimetal
AA
ArmierungsseiteArmierungsseite
FF
FührungsschienenseiteGuide rail side
VV
Verschiebebereichdisplacement range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010003303 A1 [0004] DE 102010003303 A1 [0004]

Claims (15)

Bewegungsautomat (2) mit mindestens einer Linearachse (6), wobei die Linearachse (6) einen Schienentisch (8) aufweist, wobei der Schienentisch (8) einen Schienentragkörper (15) aus einem Trägermaterial und mindestens eine Führungsschiene (14a, b) aus einem Schienenmaterial umfasst, wobei die Führungsschiene (14a, b) auf einer Führungsschienenseite (F) des Schienentragkörpers (15) befestigt ist, wobei die Linearachse (6) einen Wagen (9) aufweist, wobei der Wagen (9) auf der mindestens einen Führungsschiene (14a, b) in einem Verfahrbereich (V) in einer linearen Richtung verfahrbar angeordnet ist, wobei der Schienentisch (8) einen Schnittstellenbereich (23) zur Anbindung des Schienentischs (8) in dem Bewegungsautomat (2) aufweist, wobei sich der Schnittstellenbereich (23) in der linearen Richtung nur über einen Teilbereich der Gesamtlänge des Schienentischs (8) und/oder der mindestens einen Führungsschiene (14a, b) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schienentisch (8) eine Armierungseinrichtung (16a, b) aus einem Armierungsmaterial aufweist, wobei die Armierungseinrichtung (16a, b) auf einer der Führungsschienenseite (F) abgewandten Armierungsseite (A) des Schienentragkörpers (15) befestigt ist, wobei sich die Armierungseinrichtung (16a, b) in der linearen Richtung über den Schnittstellenbereich (23) und über den Verfahrbereich (V) des Wagens (9) erstreckt, wobei die Armierungseinrichtung (16a, b) ausgebildet ist, eine aus einer Temperaturänderung (delta_T) resultierende Krümmung einer ersten Bimaterialanordnung (20) aus dem Schienentragkörper (15) und der mindestens einen Führungsschiene (14a, b) durch eine aus der Temperaturänderung (delta_T) resultierende Gegenkrümmung einer zweiten Bimaterialanordnung (21) aus dem Schienentragkörper (15) und der Armierungseinrichtung (16a, b) zu kompensieren.Motion machine ( 2 ) with at least one linear axis ( 6 ), whereby the linear axis ( 6 ) a rail table ( 8th ), wherein the rail table ( 8th ) a rail carrying body ( 15 ) of a carrier material and at least one guide rail ( 14a , b) comprises a rail material, wherein the guide rail ( 14a , b) on a guide rail side (F) of the rail carrying body ( 15 ), wherein the linear axis ( 6 ) a wagon ( 9 ), the car ( 9 ) on the at least one guide rail ( 14a , b) is arranged to be movable in a linear movement in a travel range (V), wherein the rail table ( 8th ) an interface area ( 23 ) for connecting the rail table ( 8th ) in the motion machine ( 2 ), wherein the interface area ( 23 ) in the linear direction only over a portion of the total length of the rail table ( 8th ) and / or the at least one guide rail ( 14a , b), characterized in that the rail table ( 8th ) a reinforcing device ( 16a , b) comprises a reinforcing material, wherein the reinforcing device ( 16a , b) on one of the guide rail side (F) facing away from the armor side (A) of the rail carrying body ( 15 ), wherein the arming device ( 16a , b) in the linear direction over the interface area ( 23 ) and over the travel range (V) of the car ( 9 ), wherein the arming device ( 16a , b) is formed, a resulting from a change in temperature (delta_T) curvature of a first Bimaterialanordnung ( 20 ) from the rail carrying body ( 15 ) and the at least one guide rail ( 14a , b) by a counterbending of a second bimaterial arrangement resulting from the change in temperature (delta_T) ( 21 ) from the rail carrying body ( 15 ) and the reinforcing device ( 16a , b) to compensate. Bewegungsautomat (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial oder das Schienenmaterial als Metall ausgebildet ist.Motion machine ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the carrier material or the rail material is formed as metal. Bewegungsautomat (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial und das Schienenmaterial als Metall ausgebildet sind, so dass die erste Bimaterialanordnung (20) als eine Bimetallanordnung (20) ausgebildet ist.Motion machine ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the carrier material and the rail material are formed as metal, so that the first Bimaterialanordnung ( 20 ) as a bimetal arrangement ( 20 ) is trained. Bewegungsautomat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial und das Armierungsmaterial als Metall ausgebildet sind, so dass die zweite Bimaterialanordnung (21) als eine Bimetallanordnung (21) ausgebildet ist.Motion machine ( 2 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier material and the reinforcing material are formed as metal, so that the second Bimaterialanordnung ( 21 ) as a bimetal arrangement ( 21 ) is trained. Bewegungsautomat (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial als eine Aluminiumlegierung und/oder dass das Schienenmaterial als Stahl ausgebildet ist.Motion machine ( 2 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the carrier material as an aluminum alloy and / or that the rail material is formed as steel. Bewegungsautomat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungseinrichtung (16a, b) ausgebildet ist, die Krümmung derart zu kompensieren, dass die durch die Temperaturänderung (delta_T) entstehende maximale Abweichung (d) des Schienentischs (15) zwischen der Position (I) des Schnittstellenbereichs und einer beliebigen Position (II) des Wagens (9) in dem Verfahrbereich (V) der folgenden Ungleichung genügt:
Figure DE102013108389A1_0005
mit: deltad maximale Abweichung oder orthogonale Auslenkung in mm; c Konstante, wobei c < 0,005, vorzugsweise c < 0,003, delta_T Temperaturänderung in K L Abstand zwischen den Position in m.
Motion machine ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing device ( 16a , b) is designed to compensate for the curvature such that the maximum deviation (d) of the rail table (d) resulting from the temperature change (delta_T) ( 15 ) between the position (I) of the interface area and any position (II) of the carriage ( 9 ) in the travel range (V) satisfies the following inequality:
Figure DE102013108389A1_0005
with: deltad maximum deviation or orthogonal deflection in mm; c constant, where c <0.005, preferably c <0.003, delta_T temperature change in KL distance between the position in m.
Bewegungsautomat (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearachse (6) mindestens in einem Temperaturbereich zwischen 0 Grad Celsius und 60 Grad Celsius temperaturkompensiert ist.Motion machine ( 2 ) according to claim 6, characterized in that the linear axis ( 6 ) is temperature compensated at least in a temperature range between 0 degrees Celsius and 60 degrees Celsius. Bewegungsautomat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungsmaterial aus dem gleichen Material und/oder aus einem Material mit dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Trägermaterial ausgebildet ist. Motion machine ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing material is formed of the same material and / or of a material having the same coefficient of thermal expansion as the carrier material. Bewegungsautomat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Armierungseinrichtung (16a, b) senkrecht zu der linearen Richtung derart dimensioniert ist, dass bei der Temperaturänderung (delta_T) die gleiche Zugkraft wie durch die mindestens eine Führungsschiene (14a, b) gebildet ist.Motion machine ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectional area of the reinforcing device ( 16a , b) is dimensioned perpendicular to the linear direction in such a way that during the temperature change (delta_T) the same tensile force as through the at least one guide rail ( 14a , b) is formed. Bewegungsautomat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungseinrichtung (16a, b) mindestens eine Armierungsleiste (16a, b) aufweist, wobei jeder der mindestens einen Führungsschienen (14a, b) eine der Armierungsleisten (16a, b) zugeordnet ist.Motion machine ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing device ( 16a , b) at least one reinforcing strip ( 16a , b), wherein each of the at least one guide rails ( 14a , b) one of the reinforcing strips ( 16a , b) is assigned. Bewegungsautomat (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungsleisten (16a, b) deckungsgleich zu den Führungsschienen (14a, b) angeordnet sind.Motion machine ( 2 ) according to claim 10, characterized in that the reinforcing strips ( 16a , b) congruent with the guide rails ( 14a , b) are arranged. Bewegungsautomat (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungsleisten als Armierungsschienen (16a, b) ausgebildet sind.Motion machine ( 2 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the reinforcing strips as reinforcing rails ( 16a , b) are formed. Bewegungsautomat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kupplungsbauteil (22), und mindestens einem Lagerwagen (26), wobei der Lagerwagen (26) in der linearen Richtung verschiebbar auf den Armierungsschienen (16a, b) angeordnet ist, wobei das Kupplungsbauteil (22) aus einer Aluminiumlegierung besteht und in dem Schnittstellenbereich über eine Fest-Loslagerung mit dem Schienentisch (8) verbunden ist, wobei eine Festlagerung (23) durch eine feste Kopplung mit dem Schienentisch (8) oder den Armierungsschienen (16a, b) und die Loslagerung durch eine Kopplung mit dem Lagerwagen (26) umgesetzt ist.Motion machine ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized by a coupling component ( 22 ), and at least one storage cart ( 26 ), the storage cart ( 26 ) in the linear direction displaceable on the reinforcing rails ( 16a , b), wherein the coupling component ( 22 ) consists of an aluminum alloy and in the interface area via a fixed-fixed mounting with the rail table ( 8th ), whereby a fixed storage ( 23 ) by a fixed coupling with the rail table ( 8th ) or the reinforcing rails ( 16a , b) and the floating bearing by a coupling with the storage cart ( 26 ) is implemented. Bewegungsautomat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere Linearachse (7) mit einem weiteren Wagen (12), wobei die Linearachsen (6, 7) durch Kopplung der Wagen (9, 12) miteinander verbunden sind.Motion machine ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one further linear axis ( 7 ) with another car ( 12 ), whereby the linear axes ( 6 . 7 ) by coupling the car ( 9 . 12 ) are interconnected. Werkzeugmaschine (1) mit einem Werkzeug (3), wobei die Werkzeugmaschine (1) einen Bewegungsautomaten (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.Machine tool ( 1 ) with a tool ( 3 ), the machine tool ( 1 ) an automatic movement machine ( 2 ) according to one of the preceding claims.
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