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Die Erfindung betrifft einen Werkzeugmaschinen-Schlitten an dem beispielsweise eine Werkzeugmaschinen-Arbeitsspindel befestigt ist, um ein Werkstück beispielsweise fräsend oder bohrend zu bearbeiten.
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In den letzten Jahren sind Werkzeugmaschinen-Schlitten auf Basis eines Gehäusekörpers aus faserverstärktem Kunststoff auf den Markt gekommen. Derartige Verbundwerkstoffe wie beispielsweise kohle- oder glasfaserverstärkte Polymere bieten die Möglichkeit einer signifikanten Gewichtsreduktion ohne dabei hinsichtlich Zugfestigkeit und E-Modul Abstriche machen zu müssen.
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Aus der
DE 10 2011 108 982 A1 ist Werkzeugmaschinen-Schlitten zur linearen Bewegung entlang einer Antriebsrichtung mit einem entlang der Antriebsrichtung längs erstreckten Gehäusekörper aus einem faserverstärkten Kunststoff bekannt. Der Gehäusekörper weist dabei einen Querschnittsflächenschwerpunkt, eine Gehäusewandstärke und einem Gehäuseinnenraum und eine Mehrzahl an Führungsschienen auf. Die Führungsschienen sind parallel zur Antriebsrichtung am Gehäusekörper fixiert, weisen jeweils eine Führungsschienen-Querschnittsfläche auf und sind aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.
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Faserverstärkte Kunststoffe weisen hinsichtlich ihres thermischen Ausdehnungskoeffizienten anisotrope Eigenschaften auf. Das heißt entlang der Erstreckungsrichtung der in diesem Verbundwerkstoff befindlichen Fasern ist die thermische Längenänderung deutlich geringer als quer dazu. Bei einem Werkzeugmaschinen-Schlitten, der für eine definierte Antriebsrichtung ausgelegt ist, wird die Erstreckungsrichtung der Fasern üblicherweise nicht parallel zur Antriebsrichtung gewählt. Die Führungsschienen erstrecken sich jedoch zwangsläufig parallel zur Antriebsrichtung und müssen aus Haltbarkeits- und Belastbarkeitsgründen aus metallischem Material gefertigt werden. Dieses metallische Material hat im Vergleich zum Gehäusekörper aus faserverstärktem Kunststoff in Antriebsrichtung betrachtet einen unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Der Unterschied ist so groß, dass es aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der aneinander fixierten Bauelemente zu mechanischen Spannungen kommt, die die Position der Werkzeugmaschinen-Arbeitsspindel durch den resultierenden Wärmegang zu stark beeinflusst. Im Präzisionsmaschinenbau muss der Wärmegang, der die absolute Position der Arbeitsspindel beeinflusst üblicherweise im Bereich von weniger als einem Millimeter gehalten werden. Um dies bei dem aus der
DE 10 2011 108 982 A1 bekannten Verbund-Werkzeugmaschinen-Schlitten mit einem Gehäusekörper aus faserverstärktem Kunststoff und metallischen Führungsschienen gewährleisten zu können, sind am Gehäusekörper metallische Kompensationselemente angebracht. Diese sollen die seitens der Führungsschienen eingebrachten mechanischen Kräfte durch die eigenen thermisch induzierten Spannungen derart in einem Gleichgewicht halten, dass der Wärmegang der Arbeitsspindel hinreichend minimiert wird.
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Ein derartiger Aufbau eines Werkzeugmaschinen-Schlittens auf Basis eines faserverstärkten Kunststoff-Gehäusekörpers ist jedoch aufwändig im Aufbau und bringt folglich hohe Kosten in der Herstellung mit sich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Werkzeugmaschinen-Schlitten mit einem Gehäusekörper aus faserverstärktem Kunststoff bereit zu stellen, der deutlich einfacher im Aufbau und somit kostengünstiger ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Werkzeugmaschinen-Schlitten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Führungsschienen-Querschnittsflächen, der metallische Werkstoff der Führungsschienen und die Positionen der Führungsschienen am Gehäusekörper derart gewählt sind, dass sich durch Temperaturveränderungen der Führungsschienen entstehende und auf den Gehäusekörper einwirkende Drehmomente gegenseitig aufheben.
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Durch die dementsprechende Auswahl und Positionierung der mindestens zwei Führungsschienen am Gehäusekörper wird erreicht, dass die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten unvermeidlichen auftretenden mechanischen Spannungen in Bezug auf den Gehäusekörper Drehmomente erzeugen, die einander entgegen gesetzt sind und sich betragsmäßig im Wesentlichen entsprechen. Dadurch halten sich die auf den Gehäuse einwirkenden mechanischen Kräfte derart in Balance, dass ein durch eine Formveränderung des Gehäusekörpers verursachter Wärmegang der am Gehäusekörper befestigten Arbeitsspindel entlang oder quer zur Antriebsrichtung mit einer Genauigkeit von weniger als einem Millimeter verhindert wird. Dieser Effekt wird durch ein Design des Werkzeugmaschinen-Schlittens gewährleistet, das ohne zusätzlich am Gehäusekörper zu montierende und justierende Kompensationselemente auskommt. Allein die ohnehin für den Einsatz des Bauteiles erforderliche Mehrzahl an Führungsschienen wird so gestaltet und positioniert, dass ein hinreichend genaues thermisches Kräftegleichgewicht gewährleistet ist.
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Die räumliche Orientierung der Fasern im faserverstärkten Kunststoff im Verhältnis zur Antriebsrichtung des Werkzeugmaschinen-Schlittens ist bei der Konstruktion zu beachten. Der Verbund-Werkstoff hat entlang der Faser-Erstreckungsrichtung den geringsten thermischen Ausdehnungskoeffizienten, senkrecht zur Erstreckungsrichtung den höchsten. Auch die Zugfestigkeit ist aufgrund der faserhaltigen Mikrostruktur anisotrop ausgebildet. Entlang der Fasererstreckungsrichtung ist die Zugfestigkeit höher als quer dazu. Üblicherweise wird die Erstreckungsrichtung der Fasern jedoch nicht parallel zur Antriebsrichtung eines Werkzeugmaschinen-Schlittens positioniert. Die Faser-Erstreckungsrichtung wird beispielsweise im Winkelbereich von fünf bis fünfzehn Grad zur Antriebsrichtung des Werkzeugmaschinen-Schlittens angelegt.
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Mit anderen Worten sind entlang der Erstreckungsrichtung des Gehäusekörpers, der der Antriebsrichtung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entspricht, als entlang der Erstreckungsrichtung verlaufende metallische Bauelemente ausschließlich die Führungsschienen an dem aus faserverstärktem Kunststoff gefertigten Gehäusekörper fixiert. Keine weiteren lang gestreckten Metallteile, die sich über mehr als 20% der Gesamtlänge des Werkzeugmaschinen-Schlittens erstrecken sind am Gehäusekörper fixiert.
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Um diesen Effekt zu erzielen sind die Führungsschienen bevorzugt auf einander gegenüber liegenden Seiten des Gehäusekörpers fixiert. Bei einem Minimum von zwei Führungsschienen ist dieses Merkmal zwangsläufig erfüllt, um das gewünschte Gleichgewicht der auf den Gehäusekörper wirkenden Drehmomente zu erzielen. Es sind jedoch sehr viel komplexere Bauformen mit mehr als zwei Führungsschienen und komplexer Geometrie des Gehäusekörpers denkbar. Die räumliche Einwirkung der als thermischen Spannungen auf den Gehäusekörper einwirkenden Drehmomente lässt sich in Simulationsrechnungen modellieren, so dass auch für einen komplexen Querschnitt des Gehäusekörpers und unterschiedliche Führungsschienen-Querschnitte ein eindeutiges Design resultiert, das den Wärmegang des Gesamtsystems bis in die gewünschte Größenordnung hinein minimiert.
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Ein vorteilhaft einfacher Aufbau des Werkzeugmaschinen-Schlittens ergibt sich daraus, dass die Führungsschienen im gleichen Abstand zum Querschnittsflächenschwerpunkt des Gehäusekörpers fixiert sind. Weiterhin bevorzugt für einen einfachen Aufbau ist die Variante, dass der Gehäusekörper-Querschnitt spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, wobei die Führungsschienen ebenfalls spiegelsymmetrisch am Gehäusekörper angeordnet sind.
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Als Weiterentwicklung des vorangehend beschriebenen spiegelsymmetrischen Aufbaus ist es zusätzlich vorteilhaft, dass paarweise gegenüberliegende Führungsschienen am Gehäusekörper fixiert sind, die eine gleiche Führungsschienen-Länge, die gleiche Führungsschienen-Querschnittsfläche und einen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Daraus ergibt sich ein auch im Hinblick auf die Führungsschienen ein streng symmetrischer und besonders einfacher Aufbau.
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Für alle der vorangehend beschriebenen Varianten des Werkzeugmaschinen-Schlittens ist es vorteilhaft, dass Fixiermittel zur Befestigung der Führungsschienen im Gehäusekörper eingelassen sind, wobei die Fixiermittel derart ausgebildet und im Gehäusekörper positioniert sind, dass die Führungsschienen nach dem Fixieren auf den Fixiermitteln aufliegen. Die Fixiermittel können beispielsweise in Form metallischer Gewindeeinsätze ausgebildet sein. Die Führungsschienen werden dann mittels Schrauben in diesen Fixiermitteln fixiert. Es ist von Vorteil, dass durch das Aufliegen der Führungsschiene auf den Fixiermitteln und nicht auf dem Gehäusekörper der Aufbau mechanischer Spannungen im Gehäusekörper beim Fixieren der Führungsschiene verhindert wird. Andernfalls könnte allein durch das Fixieren der Führungsschienen am Gehäusekörper die Formhaltigkeit des Gehäusekörpers über das tolerable Maß hinaus beeinflusst werden.
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Aufbauend auf der vorangehend beschriebenen Ausgestaltung der Fixiermittel ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass eine Mehrzahl der Fixiermittel mit Endabschnitten durch die Gehäusewandstärke des Gehäusekörpers in den Gehäuseinnenraum ragend hindurchgreifen. Dadurch wird strukturell ermöglicht, von der Gehäuseinnenseite her die Fixiermittel durch weitere Bauelemente an der Gehäuseinnenseite abzustützen und somit die über die Fixiermittel in den Gehäusekörper eingeleiteten Drehmomente noch optimiert aufzunehmen. Dieser Effekt wird sehr einfach bevorzugt derart erzielt, dass an einer Mehrzahl der in den Gehäuseinnenraum ragenden Endabschnitte der Fixiermittel Gegenhalter zur besseren Verteilung eingebrachter mechanischer Lasten auf den Gehäusekörper angeordnet sind. Diese Gegenhalter können beispielsweise in Form von Mutter ausgebildet sein, die auf einem in den Gehäuseinnenraum ragenden Außengewinde aufgeschraubt sind.
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Für die vorangehenden Ausführungsformen mit in den Gehäuseinnenraum ragenden Fixierungsmitteln bietet es weiterhin einen Vorteil, wenn eine Mehrzahl der in den Gehäuseinnenraum ragenden Endabschnitte der Fixiermittel einander gegenüber liegender Führungsschienen durch Versteifungsstreben miteinander verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich einfach eine deutlich höhere Steifigkeit des Gehäusekörpers erzielen. Dabei weisen die Versteifungsstreben in ihrer Erstreckungsrichtung den im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf wie der Gehäusekörper in dieser Erstreckungsrichtung betrachtet.
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Eine alternative Variante zur Erhöhung der Steifigkeit des Gehäusekörpers sieht für alle vorangehenden Varianten vor, dass der Gehäusekörper mindestens eine sich durch den Gehäuseinnenraum entlang der Antriebsrichtung erstreckende flächige Versteifungsrippe aufweist, wobei die Führungsschienen auf Führungsschienen-Auflagebereichen am Gehäusekörper anliegen und sich die Versteifungsrippe zwischen Gehäusebereichen im Gehäuseinnenraum, die nach außen hin die Führungsschienen-Auflagebereiche bilden, durch den Gehäuseinnenraum des Gehäusekörpers erstreckt. Diese Versteifungsrippe weist in ihrer Erstreckungsrichtung zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Gehäusekörpers den im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf wie der Gehäusekörper entlang der gleichen Erstreckungsrichtung betrachtet.
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Eine weitere Alternative zur vorteilhaften Aussteifung des Gehäusekörpers ist derart ausgebildet, dass im Gehäuseinnenraum des Gehäusekörpers in Antriebsrichtung betrachtet ein flächiges Versteifungselement angeordnet ist, das orthogonal zur Antriebsrichtung angeordnet ist und den Gehäusekörper aussteift. Auch für dieses Versteifungselement gilt, dass es radial betrachtet eine im Vergleich zum Gehäusekörper entlang der gleichen Richtung betrachtet einen im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Es kann sowohl ringförmig als auch den Gehäusequerschnitt voll ausfüllend ausgebildet sein.
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Im Hinblick auf die Eigensteifigkeit des Gehäusekörpers des Werkzeugmaschinen-Schlittens ist bevorzugt, dass der Gehäusekörper einen mehr als viereckigen Querschnitt aufweist.
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Bevorzugt sind alle vorangehenden Varianten des Werkzeugmaschinen-Schlittens dafür ausgelegt mit einem elektromagnetischen Linearmotor entlang der Antriebsrichtung bewegt zu werden. Dafür ist vorgesehen, dass entlang der Antriebsrichtung eine Mehrzahl von Permanentmagnetplatten für ein Linearmotorsystem unmittelbar auf dem Gehäusekörper fixiert ist oder über eine Wärmeisolationsfolie auf dem Gehäusekörper fixiert ist. Bevorzugt sind diese Magnetplatten aus einem magnetischen Material basierend auf Neodym gefertigt, da dieses einen im Vergleich zum Gehäusekörper in Antriebsrichtung betrachtet hinreichend ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Der Einfluss auf den Wärmegang der Arbeitsspindel verursacht durch die Ausdehnung der fest mit dem Gehäusekörper gekoppelten Permanentmagnetplatten ist daher vernachlässigbar klein.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Permanentmagnetplatten über eine Wärmeleitfolie miteinander thermisch gekoppelt sind. Diese thermische Kopplung kann entweder oberhalb der Wärmeisolationsfolie zwischen Gehäusekörper und Permanentmagnetplatte erfolgen oder auf der vom Gehäusekörper abgewandten Oberfläche der Permanentmagnetplatten.
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Eine weitere vorteilhafte Variante sämtlicher vorangehend beschriebener Ausführungsformen mit Fixiermitteln zum Fixieren der Führungsschienen besteht darin, dass entlang der Antriebsrichtung betrachtet Kühlmittel zum Temperieren der Führungsschienen angeordnet sind, die parallel zur Antriebsrichtung verlaufen und entlang der Antriebsrichtung betrachtet spiegelsymmetrisch beidseitig der Fixiermittel angeordnet sind. Mittels der Kühlmittel wird sicher gestellt, dass die betriebsbedingte Reibungs-Erhitzung der Führungsschienen und somit deren Ausdehnung begrenzt ist. Auf diese Weise wird das thermische Prozessfenster innerhalb dessen der Wärmegang der Arbeitsspindel des Werkzeug-Maschinenschlittens auf einen Submillimeterbereich minimiert ist nach oben hin begrenzt. Dadurch wird auch die durch die Erwärmung zwangsläufig auftretende mechanische Belastung an den Grenzflächen der mechanischen Koppelbereiche zwischen metallischen Führungsschienen und dem aus faserverstärktem Kunststoff gefertigten Gehäusekörper begrenzt. Die symmetrische thermische Einwirkung der Kühlmittel auf die Führungsschienen sorgt dafür, dass der entstehende Temperaturgradient im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Gehäusekörpers orientiert ist.
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Nachfolgend werden beispielhaft einige mögliche Ausführungsformen des Werkzeugmaschinen-Schlittens anhand der Figuren beschrieben.
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Es zeigt:
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1 eine Seitenansicht eines Werkzeugmaschinen-Schlittens;
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2 eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie II-II aus 1;
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3 eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie III-III aus 1;
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4 eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie IV-IV aus 1;
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5 eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie V-V aus 1;
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6 eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie VI-VI aus 1;
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7 eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie VII-VII aus 1 und
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8 eine vergrößerte Teildarstellung der Führungsschiene aus 3.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform eines Werkzeugmaschinen-Schlittens mit einem entlang einer Antriebsrichtung A erstreckten Gehäusekörper 1. Dieser Gehäusekörper 1 ist komplett aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Als oberen und unteren Abschluss sind zwei metallische Abschlussstücke 1a, 1b am Gehäusekörper 1 befestigt. Weiterhin sind parallel zur Antriebsrichtung A eine Vielzahl von Fixiermitteln 5, hier in Form metallischer Gewindeinsätze, in die in dieser Darstellung oben liegende Seitenwand des Gehäusekörpers 1 eingelassen. Diese sind von einer metallischen Führungsschiene 2 verdeckt, die mit einer Vielzahl von Schrauben in den unter der Führungsschiene 2 liegenden Fixiermitteln 5 fixiert ist. Die Führungsschiene 2 verläuft somit parallel zur Antriebsrichtung A auf der hier abgebildeten Seite des Gehäusekörpers 1. Auf der Führungsschiene sind beispielhaft zwei Führungswagen 3 angeordnet, die nachfolgend noch näher beschrieben werden.
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Weiterhin sind an der rechten Außenkante des Gehäusekörpers 1 eine Vielzahl von Permanentmagnetplatten 4 ebenfalls parallel zur Antriebsrichtung A befestigt. Diese Permanentmagnetplatten 4 dienen für die Kopplung des Gehäusekörpers 1 an einen hier nicht dargestellten elektromagnetischen Linearmotor. Ein solcher Linearmotor ermöglicht einen berührungslosen translatorischen Antrieb des Werkzeugmaschinen-Schlittens mit seinem Gehäusekörper 1 entlang der Antriebsrichtung A.
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Am unteren Ende des Gehäusekörpers 1 ist eine konzentrisch zur Antriebsrichtung A angeordnete Arbeitsspindel 6 des Werkzeugmaschinen-Schlittens gezeigt.
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2 zeigt eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie II-II aus 1. Der Gehäusekörper 1 weist eine nach rechts etwas asymmetrisch verzogene achteckige Grundform auf. An den beiden parallel zueinander angeordneten Ober- und Unterseiten sind die metallischen Führungsschienen 2 am Gehäusekörper 1 fixiert. In der Querschnittsdarstellung ist erkennbar, dass die Querschnittsflächen der Führungsschienen identisch ausgebildet sind. Weiterhin sind diese gleich weit vom Querschnittsflächenschwerpunkt S des Gehäusekörpers 1 entfernt. In dieser speziellen Ausführungsform sind die beiden Führungsschienen 2 aus demselben metallischen Werkstoff gefertigt. Somit werden sie sich bei gleicher thermischer Erwärmung oder Abkühlung identisch verhalten und somit eine gleiche thermisch induzierte Kraft in den mit ihnen mechanisch fest verbundenen Gehäusekörper 1 einbringen. Diese Kräfte resultieren in zwei einander entgegen gesetzten Drehmomenten, die sich gegenseitig aufheben und somit bei hinreichender Formsteifheit des Gehäusekörpers dazu führen, dass kein signifikanter Wärmegang der in 1 gezeigten Arbeitsspindel 6 auftritt, die konzentrisch zu dem entlang der Antriebsrichtung A erstreckten zylindrischen Gehäuseinnenraums angeordnet ist.
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Die Führungsschienen 2 weisen schwalbenschwanzförmige Querschnitte auf und auf diesen Führungsschienen 2 sind jeweils mechanische Führungswagen 3 in Antriebsrichtung A rollbar befestigt, die die Querschnitte der Führungsschienen umgreifen.
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Zur Aussteifung des Gehäusekörpers 1 ist eine von mehreren Versteifungsstrebe 8 gezeigt, die sich von den hier nicht dargestellten Fixiermitteln 5 der beiden Führungsschienen 2 quer durch den Gehäuseinnenraum erstrecken. Dazu sind die Versteifungsstreben 8 an ihren Endabschnitten mittels Verbindungsstücken 9 an die darunter liegenden Fixiermittel 5, die in den Gehäuseinnenraum des Gehäusekörpers 1 ragen. Weiterhin ist schematisch dargestellt, dass zwischen den Permanentmagnetplatten 4 und dem Gehäusekörper 1 eine Wärmeisolationsfolie 444 angebracht ist. Die Permanentmagnetplatten 4 erwärmen sich im Betrieb als Bestandteil des Linearmotors. Durch die Isolationsfolie soll der Wärmeübergang von der Permanentmagnetplatte 4 auf den Gehäusekörper 1 verhindert oder erschwert werden.
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Auf der vom Gehäusekörper 1 abgewandten Oberfläche der Permanentmagnetplatten 4 ist eine Wärmeleitfolie 44 angebracht. Diese Wärmeleitfolie erstreckt sich einstückig über alle nebeneinander angebrachten Permanentmagnetplatten 4 des Gehäusekörpers 1 hinweg. Dadurch soll lokal an einigen Permanentmagnetplatten 4 entstehende Wärme auf die benachbarten Platten verteilt werden, um den absoluten Temperaturgradienten zwischen Permanentmagnetplatten 4 und Gehäusekörper 1 möglichst klein zu halten.
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3 zeigt eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie III-III aus 1. Im Vergleich zur 2 sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Wiederholungen zu vermeiden wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen. Die vorangehend gemachten Ausführungen gelten für diese Figur entsprechend. Diese Schnittdarstellung schneidet beidseitig die Fixiermittel 5 in Form metallischer Gewindeeinsätze, die die Gehäusewandstärke des Gehäusekörpers 1 durchgreifen. Die Führungsschienen 2 sind durch eine Vielzahl von Schrauben, die jeweils in diesen Fixiermitteln 5 eingeschraubt sind, mechanisch am Gehäusekörper fixiert. Eine Detaildarstellung der Fixiermittel 5 wird in 8 näher beschrieben.
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4 zeigt eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie IV-IV aus 1. Im Vergleich zu den 2 und 3 sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Wiederholungen zu vermeiden wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen. Die vorangehend gemachten Ausführungen gelten für diese Figur entsprechend. Auch hier sind wie in 3 die Fixiermittel 5 geschnitten. Anders als in 3 sind auf den in den Gehäuseinnenraum ragenden Endabschnitten der Fixiermittel 5 als Schraubmuttern ausgebildete Gegenhalter 7 fixiert, die die Fixiermittel 5 von Innen rundum an der Wandung des Gehäusekörpers 1 abstützen.
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5 zeigt eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie V-V aus 1. Im Vergleich zu den 2 bis 4 sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Wiederholungen zu vermeiden wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen. Die vorangehend gemachten Ausführungen gelten für diese Figur entsprechend. Hier ist eine bereits in der 2 dargestellte Versteifungsstrebe 8 geschnitten dargestellt. Dadurch ist erkennbar, wie die beiden Verbindungsstücke 9 an den Endabschnitten der Versteifungsstrebe 8 die in den Gehäuseinnenraum ragenden Endabschnitte der Fixiermittel 5 übergreifen.
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6 zeigt eine alternativ ausgestaltete Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie VI-VI aus 1. Im Vergleich zu den 2 bis 5 sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Wiederholungen zu vermeiden wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen. Die vorangehend gemachten Ausführungen gelten für diese Figur entsprechend. Anders als in der 2 ist hier für die Versteifung des Gehäusekörpers 1 an Stelle einer Versteifungsstrebe 8 eine flächig ausgebildete Versteifungsrippe 11 gezeigt, die sich auf Fixierwinkeln 10 abstützt, die an den gegenüberliegenden Seiten gehäuseinnenseitig gegenüber der beiden Führungsschienen 2 angebracht sind.
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7 zeigt eine Querschnittdarstellung des Werkzeugmaschinen-Schlittens entlang der strichpunktierten Linie VII-VII aus 1. Im Vergleich zu den 2 bis 5 sind gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Wiederholungen zu vermeiden wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen. Die vorangehend gemachten Ausführungen gelten für diese Figur entsprechend. Bei diesem Schnitt ist ein ringförmiges Versteifungselement 12 geschnitten, das den Gehäusekörper 1 vom Gehäuseinnenraum her abstützt und versteift.
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In den 5 bis 7 sind somit drei strukturelle Varianten zur Aussteifung des Gehäusekörpers 1 aufgezeigt. Diese können jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen.
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8 zeigt das mit VIII bezeichnete Detail aus 3 in einer vergrößerten Darstellung. Hier ist erkennbar, dass unterhalb der Führungsschiene 2 beidseitig der Schraube im Fixiermittel 5 Kühlmittel 14 in Form von Leitungen zum Durchfließen mit einem Kühlmedium angeordnet sind. Durch diese Kühlleitungen kann die betriebsbedingte Erwärmung der Führungsschienen 2 begrenzt werden. Dadurch wird auch die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Verbundwerkstoff bedingte Krafteinleitung in den Gehäusekörper 1 begrenzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäusekörper
- 1a, 1b
- Abschlussstücke
- 2
- Führungsschienen
- 3
- Führungswagen
- 4
- Permanentmagnetplatte
- 5
- Fixiermittel
- 6
- Arbeitsspindel
- 7
- Gegenhalter
- 8
- Versteifungsstrebe
- 9
- Verbindungsstück
- 10
- Fixierwinkel
- 11
- Versteifungsrippe
- 12
- ringförmiges Versteifungselement
- 14
- Kühlmittel
- 44
- Wärmeleitfolie
- 444
- Wärmeisolationsfolie
- A
- Antriebsrichtung
- S
- Querschnittsflächenschwerpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011108982 A1 [0003, 0004]
