DE102018120936A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

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Abstract

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist einen Werkstückträger (16) auf, der um eine A-Achse schwenkbar gehalten ist. Dabei ist der Werkstückträger (16) insoweit asymmetrisch gehalten als er lediglich an einer Seite mit einer Drehantriebseinrichtung (27) verbunden ist. Jedoch sind beide Seiten an Schlitten (25, 26) gehalten, die jeweils mit einem Linearantrieb (30, 34) verbunden sind. Der Schlitten (26) ohne Drehantrieb läuft lediglich auf einer Führungsschiene (24) während der Schlitten (25) mit Drehantrieb (27) auf zwei Führungsschienen (22, 23) läuft. Hinsichtlich der Z-Beschleunigung ist der Werkstückträger (16) symmetrisch geführt. Es ergibt sich ein kompaktes und dabei sehr robustes Maschinenkonzept.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Werkzeugmaschine, die platzsparend und dennoch robust aufgebaut ist.
  • Werkzeugmaschinen zur mehrachsigen Werkstückverarbeitung sind prinzipiell bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2012 201 736 B3 eine Universalwerkzeugmaschine mit einem Tischschlitten, der auf drei Linearführungen gelagert ist. Der Tischschlitten trägt eine um eine Vertikalachse drehbare Werkstückaufnahme. Als Fahrantrieb für den Tischschlitten ist ein Linearmotor vorgesehen, der zwischen zwei Führungsschienen angeordnet ist. Der Werkzeugtisch ist gegen diesen Linearmotor seitlich versetzt angeordnet. Während ein Paar Führungsschienen zwischen einander den Linearmotor beherbergt, ist zwischen einem anderen Paar Führungsschienen der Spänekanal angeordnet. Dem Werkstücktisch ist eine Arbeitsspindel zugeordnet, die horizontal und vertikal verfahrbar an dem Maschinengestell abgestützt ist. Damit ist insgesamt eine Vierachsbearbeitung des Werkstücks möglich.
  • Die DE 20 2007 013 009 U1 offenbart eine Vierachswerkzeugmaschine mit einem Maschinengestell, an dem ein Schlittenträger an zwei Linearführungen horizontal verfahrbar gehalten ist. Beiden Horizontalführungen ist jeweils ein Linearantrieb zugeordnet. Auf dem Schlitten ist ein Werkstückhalter angeordnet, der um eine Vertikalachse drehbar ist. Dem Werkstückträger ist eine Arbeitsspindel zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs zugeordnet, die über entsprechende Führungen vertikal und horizontal verfahrbar ist.
  • Eine Schwenkbewegung des Werkstücks um eine Horizontalachse ist bei dieser Ausführungsform nicht vorgesehen. Dafür schlägt die gleiche Druckschrift eine abgewandelte Ausführungsform der Bearbeitungsmaschine vor, die zwei unabhängig voneinander linear verfahrbare Schlitten aufweist, die jeweils einen L-förmigen, um eine Horizontalachse drehbaren Werkstückhalter aufweisen. Die horizontal angeordneten Schenkel der Werkstückhalter weisen aufeinander zu. Die auf beiden Seiten des Spänekanals laufenden Schlitten für die Dreheinheiten des jeweiligen Werkstückträgers weisen zur sicheren Abstützung des Schlittens Führungsschienen auf, so dass diese Maschinenvariante insgesamt vier Führungsschienen für die beiden Werkstückträger umfasst.
  • Die Werkstücke sind bei dieser Maschine jeweils auf einem einarmigen Träger gehalten, auf dem im Kollisionsfall große Kräfte wirken.
  • Die DE 10 2015 119 646 A1 beschreibt eine Werkzeugmaschine mit einseitig angetriebenem, jedoch doppelseitig abgestütztem Werkstückträger. Die Werkzeugmaschine weist ein Maschinengestell auf, an dem drei zueinander parallele Linearführungen angeordnet sind. Dabei ist zwischen einer ersten und einer zweiten Linearführung ein Abstand vorhanden, der geringer ist, als der Abstand zwischen der zweiten und einer dritten Linearführung. Die erste und die zweite Linearführung tragen einen gemeinsamen Schlitten, dem ein Linearantrieb zugeordnet ist. Dem Schlitten der dritten Linearführung ist kein Antrieb zugeordnet. Zwischen den beiden Schlitten ist ein Werkstückträger angeordnet, der um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar gehalten ist. Ein Schwenkantrieb zum Schwenken und Positionieren des Werkstückträges ist auf dem ersten, die beiden Linearführungen überbrückenden Schlitten angeordnet.
  • Bei dieser Werkzeugmaschine wird der nicht angetriebene Schlitten von dem Werkstückträger bei horizontalen Stellbewegungen passiv mitgenommen. Dieses Funktionsprinzip hat sich grundsätzlich bewährt. Jedoch kommt es bei Crashs, bei denen infolge von Fehlfunktion oder Fehlprogrammierung übermäßig große Horizontalkräfte auf den Werkstückträger einwirken zu sehr hoher Lagerbelastung zwischen dem Werkstückträger und dem die Schwenkeinheit tragenden Schlitten.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Konzept anzugeben, mit dem die Werkzeugmaschine insbesondere im Hinblick auf mögliche Crashs robuster wird.
  • Diese Aufgabe wird mit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 gelöst:
  • Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist insbesondere zur Fünfachsbearbeitung von Werkstücken eingerichtet. Der Werkstückträger ist um eine erste, zum Beispiel horizontale Achse schwenkbar gehalten, wobei das Werkstück, zumindest vorzugsweise, zusätzlich um eine rechtwinklig zu der ersten Drehachse stehende Achse drehbar ist. Zur Horizontalbewegung des Werkstücks sind wenigstens zwei zueinander parallele Linearführungen vorgesehen, von denen eine einen Schlitten mit einer Dreheinheit für den Werkstückträger und die andere einen Schlitten trägt, an dem der Werkstückträger um die gleiche Achse frei drehbar gelagert ist. Dem die Dreheinheit tragenden Schlitten ist ein erster Linearantrieb zugeordnet. Dem anderen Schlitten ist ein zweiter Linearantrieb zugeordnet. Die mechanische Verbindung zwischen den beiden angetriebenen Schlitten ist allein durch den Werkstückträger gegeben. Ohne diese Verbindung wären die beiden Schlitten unabhängig voneinander linear entlang der Führungsschienen beweglich.
  • Die Linearstellbewegung wird von beiden Linearantrieben gleichermaßen bewirkt, indem die beiden Schlitten synchron verfahren werden. Dadurch werden nicht nur vertikale, sondern auch horizontale auf das Werkstück einwirkende (Beschleunigungs- und Brems-) Kräfte von beiden Schlitten weitgehend symmetrisch aufgenommen, so dass an beiden Drehlagern des Werkstückträgers, die zusammen eine Horizontalachse definieren, keine übermäßig großen Biegemomente auftreten. Dies vereinfacht den Lageraufbau und schützt die Lager auch im Falle von Crashs.
  • Die Werkzeugmaschine weist wenigstens zwei Linearführungen und somit wenigstens zwei Führungsschienen auf. für den die Dreheinheit tragenden Schlitten können jedoch auch zwei Führungseinrichtungen und somit zwei Führungsschienen vorgesehen sein, auf denen der die Dreheinheit tragende Schlitten verschiebbar gelagert ist. in diesem Falle ist der dem Schlitten zugeordnete Linearantrieb vorzugsweise zwischen den beiden Führungsschienen des Schlittens angeordnet.
  • Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist mindestens eine Arbeitsspindel auf, die zur Aufnahme eines zur Bearbeitung eines Werkstücks dienenden Werkzeugs und zum drehenden Antrieb desselben eingerichtet ist. Zum Ein- und Auswechseln des Werkzeugs in die Arbeitsspindel kann eine Werkzeugwechselvorrichtung vorgesehen sein, die die Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugmagazin verknüpft. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Arbeitsspindel in wenigstens zwei Raumrichtungen relativ zu dem Werkstückträger bewegbar. Diese beiden Raumrichtungen sind vorzugsweise rechtwinklig zu der von den Führungseinrichtungen vorgegebenen Raumrichtung orientiert. Damit ist eine echte Fünffachbearbeitung des Werkstücks möglich (drei Linearachsen, zwei Schwenk- oder Drehachsen).
  • Vorzugsweise sind die beiden Linearantriebe auf unterschiedliche Maximalkräfte ausgelegt. Der Linearantrieb für den Schlitten der Dreheinheit ist vorzugsweise kräftiger ausgelegt als der Linearantrieb für den Schlitten ohne Dreheinheit. Vorzugsweise ist dabei der Quotient aus Maximalkraft des jeweiligen Linearantriebs und der aus dem Schlitten und der von ihm getragenen Bauteile gebildeten trägen Masse für beide Linearantriebe gleich. Damit sind die Maximalbeschleunigungen der beiden Schlitten in Antriebs- und Bremsrichtung gleich.
  • Weiter vorzugsweise ist dabei die Masse des Werkstückträgers und des gegebenenfalls vorhandenen, von ihm getragenen Drehtisches jedem Schlitten jeweils hälftig zugerechnet. Weiter vorzugsweise kann jedem Schlitten das Gewicht eines durchschnittlichen Werkstücks oder auch ein Werkstückmaximalgewicht hälftig zugerechnet werden. Weiter vorzugsweise weisen beide Linearantriebe die gleiche Maximalgeschwindigkeit und übereinstimmende Eigendynamik auf.
  • Dies kommt der Dynamik der Werkzeugmaschine insgesamt entgegen, so dass auch bei schnellen Stellbewegungen beide Schlitten synchron laufen. Dies gilt insbesondere bei Positionsregeleinrichtungen der beiden Linearantriebe, bei denen im dynamischen Fall vorrübergehend Schleppfehler, d.h. temporäre Regelabweichungen auftreten können. Vorzugsweise sind die Regeleinrichtungen so ausgebildet, dass die temporären Regelabweichungen der beiden Linearantriebe gleich groß sind.
  • Der erste Schlitten ist vorzugsweise darauf eingerichtet, die erste und die zweite Führungseinrichtung, d.h. deren beweglichen Teile, im Wesentlichen starr miteinander zu verbinden. Dagegen ist der zweite Schlitten mit dem ersten Schlitten lediglich über den Werkstückträger verbunden.
  • Der Werkstückträger ist an dem ersten Schlitten vorzugsweise über ein Drehlager gelagert, dessen Drehachse (A-Achse) horizontal orientiert ist. Dieses Drehlager kann beispielsweise ein mehrreihiges Kugellager, ein mehrreihiges Rollenlager, zum Beispiel ein Kreuzrollenlager oder dergleichen sein. Der zweite Schlitten trägt vorzugsweise ebenfalls ein Drehlager, das konzentrisch zur gleichen Achse (A-Achse) angeordnet ist, wie das Drehlager des ersten Schlittens. Jedoch kann das Drehlager des zweiten Schlittens ein Radiallager ohne Axiallagerkomponente sein.
  • Der Werkstückträger kann außerdem einen Drehtisch tragen, dessen Drehachse (B-Achse) in Ruhezustand des Werkstückträgers vertikal orientiert ist. Damit sind dem Werkstück zwei Drehachsen und eine Linearachse und der Bearbeitungsspindel zwei Linearachsen zugeordnet. Eine davon abweichende Achszuordnung zu Werkzeug und Werkstück ist selbstverständlich möglich.
  • Beide Linearantriebe sind jeweils mit einer Positionserfassungseinrichtung versehen, die vorzugsweise von einer gemeinsamen Steuereinrichtung synchron gesteuert sind. Die Linearantriebe können beispielsweise motorgetriebene Kugelgewindetriebe sein, wobei die entsprechenden Stellmotoren Winkelgeber aufweisen. Diese Winkelgeber können mit der gemeinsamen Steuerung verbunden sein. Ersatzweise oder zusätzlich können lineare Positionserfassungsmittel vorgesehen sein, die die Positionen des ersten und des zweiten Schlittens erfassen und an die Steuereinrichtung übertragen. Auf diese Weise lässt sich eine Synchronbewegung der beiden Schlitten auch bei hochdynamischen Positionieraufgaben sicherstellen.
  • Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Ansprüchen, der Zeichnung oder der zugehörigen Beschreibung. Es zeigen:
    • 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, in perspektivischer Übersichtsdarstellung, und
    • 2 einen Teil der Kinematik der Werkzeugmaschine nach 1, in symbolischer Draufsicht.
  • In 1 ist eine Werkzeugmaschine 10 veranschaulicht, die zur 5-Achs-Bearbeitung von Werkstücken eingerichtet ist. Die Werkzeugmaschine 10 weist dazu ein Grundgestell 11 auf, das letztendlich dazu dient, die zwischen Werkzeug und Werkstück wirkenden Kräfte aufzunehmen und abzuleiten. Zur Bearbeitung des nicht veranschaulichten Werkstücks dient ein ebenfalls nicht veranschaulichtes Werkzeug, das von einer Arbeitsspindel 12 positioniert und angetrieben ist. Die Arbeitsspindel 12 weist dafür eine Werkzeugaufnahme 13 auf, die typischerweise eine normierte Schnittstelle bildet. Nicht weiter veranschaulicht sind eine Werkzeugwechseleinrichtung und ein Werkzeugmagazin, wie sie typischerweise in Kombination mit der Werkzeugmaschine 10 genutzt werden.
  • Die Arbeitsspindel 12 ist mit einer Drehantriebseinrichtung versehen, um das Werkzeug um eine Drehachse 14 drehend antreiben oder auch in einer vorgegebenen Drehposition halten zu können.
  • Die Arbeitsspindel 12 wird von einem Schlitten 15 getragen, der zu einer Positioniereinrichtung gehört, mittels derer die Arbeitsspindel 12 in mindestens einer, vorzugsweise zwei Richtungen X und Y bewegbar ist, die vorzugsweise jeweils rechtwinklig zu der Drehachse 14 orientiert sind. Zum Beispiel handelt es sich um eine Horizontalrichtung X und eine Vertikalrichtung Y.
  • Zur Aufnahme des Werkstücks dient ein Werkstückträger 16, der bei einer 4-Achs-Maschine direkt zur Aufnahme des Werkstücks eingerichtet sein kann und bei der in 1 veranschaulichten 5-Achs-Maschine mit einem Drehtisch 17 zur Aufnahme des Werkstücks oder einer Werkstückpalette versehen ist. Der Werkstückträger 16 ist dabei um eine quer zu der Drehachse 14 verlaufende Achse A schwenkbar gehalten, die bei der bevorzugten Ausführungsform horizontal orientiert ist. Die Achse B des Drehtischs 17 ist dazu vorzugsweise rechtwinklig orientiert, so dass sie in Nullposition des Werkstückträgers 16 vertikal orientiert ist.
  • Zur Lagerung und kontrollierten Bewegung des Werkstückträgers 16 dient eine Positioniereinrichtung 18, zu der mindestens zwei, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Führungseinrichtungen 19, 20, 21 gehören. Die Führungseinrichtung 19 ist optional, d.h. sie kann ein einer vereinfachten Ausführungsform auch entfallen. Mit Ausnahme dieser Tatsache gilt die nachfolgende Beschreibung für diese vereinfachte Ausführungsform entsprechend.
  • Zu den Positioniereinrichtungen 19, 20, 21 gehören jeweils eine Führungsschiene 22, 23, 24, wie sie insbesondere auch aus 2 ersichtlich sind. Die erste und die zweite Führungsschiene 22, 23 führen einen ersten Schlitten 25, der der ersten und der zweiten Linearführung 19, 20 gemeinsam angehört und die Führungsschiene 22, 23 überbrückt. Zu der dritten Linearführung 21 gehört ein zweiter Schlitten 26, der auf der dritten Führungsschiene 24 läuft. Die Führungsschienen 22, 23, 24 sind parallel zueinander orientiert. Vorzugsweise sind sie horizontal angeordnet und führen damit die beiden Schlitten 25, 26 in Z-Richtung, die vorzugsweise rechtwinklig zu den Führungsrichtungen X und Y des Schlittens 15 orientiert ist.
  • Der Abstand zwischen der ersten Führungsschiene 22 und der zweiten Führungsschiene 23 ist vorzugsweise geringer als der Abstand zwischen der zweiten Führungsschiene 23 und der dritten Führungsschiene 24. Zwischen der zweiten Führungsschiene 23 und der dritten Führungsschiene 24 ist vorzugsweise ein nicht weiter veranschaulichter Spänekanal angeordnet, der der Aufnahme und Abfuhr von Spänen dient, die bei der spanenden Werkstückbearbeitung anfallen.
  • Der erste Schlitten 25 trägt eine Drehvorrichtung (2), deren Drehpositioniereinheit drehfest mit dem Werkstückträger 16 gekuppelt ist. Der Werkstückträger 16 ist dabei über ein Lager, vorzugsweise ein Wälzlager 28, um die Horizontalachse A drehbar an dem Schlitten 25 gehalten. Das Wälzlager 28 ist vorzugsweise als kombiniertes Lager zur Aufnahme von Radialkräften und von Axialkräften ausgebildet. Es kann sich beispielsweise um ein entsprechendes Kugellager, Rollenlager oder dergleichen handeln. Das Wälzlager 28 kann insbesondere auch zur Momentabstützung eingerichtet, und dazu z.B. als Kreuzrollenlager ausgebildet sein. Zusätzlich ist der Werkstückträger 16 an dem zweiten Schlitten 26 mit einem Lager, vorzugsweise einem Wälzlager 29, um die Achse A drehbar gehalten. Das Wälzlager 29 kann wiederum ein Kugellager, Rollenlager oder dergleichen sein. Es kann als reines Radiallager oder auch als kombiniertes Radial- und Axiallager ausgebildet sein.
  • Den Linearführungen 19, 20 ist ein erster Linearantrieb 30 zugeordnet, der zum Beispiel als Spindelantrieb ausgebildet sein kann. Der Linearantrieb 30 ist beispielsweise als Spindelgewindetrieb mit einer Gewindespindel 31 ausgebildet, der ein Antriebsmotor 32 zugeordnet ist. Dieser dreht die Gewindespindel 31 zur Längspositionierung des ersten Schlittens 25 entlang der beiden Führungsschienen 22, 23. Zur kontrollierten Steuerung des Motors 32 dient eine Maschinensteuerung 33.
  • Der dritten Linearführung 21 ist ein zweiter Linearantrieb 34 zugeordnet, zu dem ebenfalls eine Gewindespindel 35 und ein Antriebsmotor 36 zum drehenden Antrieb der Gewindespindel 35 gehören. Die parallel zu der Gewindespindel 31 und im Übrigen auch parallel zu den Führungsschienen 22, 23, 24 angeordnete Gewindespindel 35 kann den gleichen oder, wie es bevorzugst wird, auch einen geringeren Durchmesser aufweisen als die Gewindespindel 31. Der Antriebsmotor der Gewindespindel 35 kann ein geringeres Maximaldrehmoment aufweisen als der Antriebsmotor 32. Vorzugsweise sind die beiden Linearantriebe 30, 34 beschleunigungsgleich und schleppfehlergleich. Dazu ist das Verhältnis aus maximalen Antriebsmoment des Antriebsmotors 32 und der Masse des Schlittens 25 sowie der von ihr getragenen Komponenten, insbesondere des Drehantriebs 27, im Wesentlichen genauso groß wie das Verhältnis aus dem maximalen Drehmoment des Antriebsmotors 36 und des zweiten Schlittens 26. Bei der Zuordnung der Massen zu den Antrieben zur Bildung der vorgenannten Verhältnisse wird dem ersten Schlitten 25 die Masse des Werkstückträgers 16 und gegebenenfalls des Drehtisches 17 hälftig zugerechnet. Die andere Hälfte der Masse des Werkstückträgers 16 und gegebenenfalls des Drehtischs 17 wird dem Schlitten 26 zugerechnet.
  • Beide Antriebsmotoren 32, 36 können mit einem Drehgeber 37, 38 versehen sein, der mit der Maschinensteuerung 33 verbunden ist, um eine Kontrolle der Drehbewegung des jeweiligen Antriebsmotors 321 36 zu ermöglichen. Außerdem kann der erste Linearantrieb 30, wie auch der zweite Linearantrieb 34, mit einer linearen Wegmesseinrichtung 39, 40 versehen sein, die die Linearposition des jeweiligen Schlittens 25 bzw. 26 präzise bestimmt und die gemessenen Werte an die Maschinensteuerung 33 liefert.
  • Die insoweit beschriebene Werkzeugmaschine 10 arbeitet wie folgt:
  • In Betrieb steuert die Steuereinrichtung 33 sowohl die Antriebsmotoren 32, 36 zur Linearpositionierung der beiden Schlitten 25, 26 wie auch die Drehpositioniereinheit 27 zur Festlegung der Winkelposition des Werkstückträgers 16. Außerdem ist die Maschinensteuerung 33 mit dem Drehtisch 17 sowie der nicht weiter veranschaulichten Positioniereinrichtung für den Schlitten 15 und der Drehantriebseinrichtung für die Maschinenspindel 12 versehen, um alle Achse der Werkzeugmaschine 10 nach einem vorgegebenen Programm entsprechend zu steuern. Dabei werden die Antriebsmotoren 32, 36 insoweit synchron angesteuert, dass beide Schlitten 25, 26 sich synchron in Z-Richtung bewegen und wie gewünscht positioniert werden. Die Steuerung ist dabei darauf eingerichtet, ein gegenseitiges Schleppen zwischen den Schlitten 25, 26 und somit eine Kippmomentbelastung der Wälzlager 28, 29 zu vermeiden. Dies gilt sowohl bei Beschleunigungs- und Bremsphasen sowie insbesondere im Falle eines Maschinencrashs, bei dem infolge von Werkzeugbruch, Fehlprogrammierung oder anderer schädlicher Einflussfaktoren eine Kollision zwischen Werkzeug oder Arbeitsspindel 12 und Werkstück oder Werkstückträger 16 oder Drehtisch 17 zu verzeichnen ist. Bei einer solchen Crashsituation kommt es zur Einleitung besonders hoher insbesondere auch in Z-Richtung wirkender Kräfte. Diese werden von den beiden Wälzlagern 28, 29 als nahezu reine radiale Lagerbelastung auf die beiden Schlitten 25, 26 übertragen. Diese Belastung ist für geeignete Radiallager weitgehend unschädlich. Von den beiden Schlitten 25, 26 und den angeschlossenen Linearantrieben 30, 34 wird die Kraft im Wesentlichen symmetrisch aufgenommen und somit unschädlich auf das Grundgestell übertragen.
  • Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist einen Werkstückträger 16 auf, der um eine A-Achse schwenkbar gehalten ist. Dabei ist der Werkstückträger 16 insoweit asymmetrisch gehalten als er lediglich an einer Seite mit einer Drehantriebseinrichtung 27 verbunden ist. Jedoch sind beide Seiten an Schlitten 25, 26 gehalten, die jeweils mit einem Linearantrieb 30, 34 verbunden sind. Der Schlitten 26 ohne Drehantrieb läuft lediglich auf einer Führungsschiene 24 während der Schlitten 25 mit Drehantrieb 27 auf zwei Führungsschienen 22, 23 läuft.
  • Hinsichtlich der Z-Beschleunigung ist der Werkstückträger 16 symmetrisch geführt. Dies bedeutet, dass der Quotient aus wirksamer Antriebskraft und an den jeweiligen Linearantrieb angeschlossener Masse für beide Linearantriebe (im Wesentlichen) gleich ist. Es ergibt sich ein kompaktes und dabei sehr robustes Maschinenkonzept.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Werkzeugmaschine
    11
    Grundgestell
    12
    Arbeitsspindel
    13
    Werkzeugaufnahme
    14
    Drehachse
    15
    Schlitten
    16
    Werkstückträger
    17
    Drehtisch
    18
    Positioniereinrichtung
    19
    erste Linearführung
    20
    zweite Linearführung
    21
    dritte Linearführung
    22
    erste Führungsschiene
    23
    zweite Führungsschiene
    24
    dritte Führungsschiene
    25
    erster Schlitten
    26
    zweiter Schlitten
    27
    Drehpositioniereinheit
    28
    Wälzlager des Schlittens 25
    29
    Wälzlager des Schlittens 26
    30
    erster Linearantrieb
    31
    erste Gewindespindel
    32
    Antriebsmotor der Gewindespindel 32
    33
    Maschinensteuerung
    34
    zweiter Linearantrieb
    35
    zweite Gewindespindel
    36
    Antriebsmotor der Gewindespindel 35
    37
    erster Drehgeber
    38
    zweiter Drehgeber
    39
    lineare Wegmesseinrichtung
    40
    lineare Wegmesseinrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012201736 B3 [0002]
    • DE 202007013009 U1 [0003]
    • DE 102015119646 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Werkzeugmaschine (10), insbesondere zur 5-Achs-Bearbeitung, mit einem Maschinengestell (11), an dem wenigstens zwei zueinander parallele Linearführungen (20, 21) angeordnet sind, wobei eine der Linearführungen (20) eine Führungsschiene (23) und einen ersten Schlitten (25) und die andere Linearführungen (24) eine Führungsschiene (24) und einen zweiten, daran geführten Schlitten (26) aufweist, mit zwei Linearantrieben (30, 34), die außerhalb der beiden Linearführungen (20, 21) angeordnet sind, so dass die zwei Führungsschienen (23, 24) zwischen dem ersten Linearantrieb (30) und dem zweiten Linearantrieb (34) angeordnet sind, mit einem Werkstückträger (16), der über ein erstes Drehlager (28) mit dem ersten Schlitten (25) und über ein zweites Drehlager (29) mit dem zweiten, von dem ersten Schlitten (25) getrennten Schlitten (26) verbunden ist, mit einer Drehantriebseinrichtung (27), die auf, an oder in dem ersten Schlitten (25) angeordnet und mit dem Werkstückträger (16) verbunden ist.
  2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu den beiden Linearführungen (20, 21) parallele weitere Linearführung (19) vorgesehen ist, die eine Führungsschiene (22) aufweist, an der der erste Schlitten (25) zusätzlich geführt ist, wobei einer der Linearantriebe (30) zwischen einer der beiden Linearführungen (20) und der weiteren Linearführung (19) angeordnet ist.
  3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten (25) zwei Führungsschienen (22, 23) der drei Linearführungen (19, 20, 21) überbrückend angeordnet ist.
  4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten den zwischen zwei Führungsschienen (19, 20) angeordneten ersten Linearantrieb (30) überbrückend angeordnet ist.
  5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schlitten (26) mit einer Führungsschiene (24) der Linearführungen (19, 20, 21) und dem zweiten Linearantrieb (34) verbunden ist.
  6. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (16) an dem zweiten Schlitten (26) frei drehbar gelagert ist.
  7. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengestell (11) eine Führungseinrichtung für eine Arbeitsspindel (12) trägt, die zur Aufnahme eines Werkzeugs zur Bearbeitung eines Werkstücks eingerichtet ist.
  8. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Arbeitsspindel (12) in wenigstens zwei Raumrichtungen (x, y) relativ zu dem Werkstückträger (16) zu bewegen.
  9. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Linearantriebe (30, 34) auf unterschiedliche Maximalantriebskräfte ausgelegt sind.
  10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus Maximalkraft des Linearantriebs (30, 34) und an den jeweiligen Schlitten (25, 26) angeschlossener träger Masse für beide Linearantriebe (25, 26) gleich ist.
  11. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten (25) die erste und die zweite Führungseinrichtung (19, 20) starr miteinander verbindet.
  12. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlager (28, 29) eine Drehachse (A) für den Werkstückträger (16) festlegen, die horizontal orientiert ist.
  13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (16) einen Drehtisch (17) trägt, der eine Drehachse (B) aufweist, die rechtwinklig zu der Drehachse (A) des Werkstückträgers (16) ausgerichtet ist.
  14. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Linearantriebe (30, 34) jeweils mit einer Positionserfassungseinrichtung (37, 38, 39, 40) versehen sind und von einer gemeinsamen Steuereinrichtung (33) synchron gesteuert sind.
  15. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Positionserfassungseinrichtung (37, 38, 39, 40) Linearsensoren zur Positionserfassung der beiden Schlitten (25, 26) gehören.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111546086A (zh) * 2020-06-05 2020-08-18 常州市瑾瑜精密科技有限公司 一种多角度加工机床工作台

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006034123A1 (de) * 2006-07-24 2008-01-31 Deckel Maho Seebach Gmbh Fräs- und Bohrmaschine
DE102015212597A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Mag Ias Gmbh Positioniervorrichtung für ein Zylinderkurbelgehäuse und Hilfsvorrichtung sowie Verfahren zum Bearbeiten eines Zylinderkurbelgehäuses
DE102015119646A1 (de) * 2015-11-13 2017-06-01 Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh Werkzeugmaschine mit einseitig angetriebenem Werkstückträger

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE519289A (de) * 1952-04-29
DE4441253A1 (de) * 1994-11-19 1996-05-23 Hermle Berthold Maschf Ag Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- und Fräsmaschine
DE69916862T2 (de) * 1999-02-26 2005-04-21 Mori Seiki Seisakusho Kk Werkzeugmaschine
JP3463264B2 (ja) * 2001-02-21 2003-11-05 新潟鐵工成形機株式会社 射出成形機の射出装置
JP4392203B2 (ja) * 2003-07-15 2009-12-24 株式会社森精機製作所 工作機械
WO2005078909A1 (de) * 2004-02-11 2005-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Aerostatische linearführung für einen mit einem linearmotor angetriebenen schlitten
EP2030721B1 (de) * 2006-06-19 2011-08-17 JTEKT Corporation Werkzeugmaschine mit drehbarem, beweglichem abschnitt
US7760331B2 (en) * 2007-02-20 2010-07-20 Electro Scientific Industries, Inc. Decoupled, multiple stage positioning system
DE202007013009U1 (de) * 2007-09-07 2009-01-29 Ex-Cell-O Gmbh Werkzeugmaschine
CN101352810B (zh) * 2008-07-16 2010-09-08 北京航空航天大学 非对称直线驱动的平动加转动进给功能部件
FR2943394A1 (fr) * 2009-03-23 2010-09-24 Martin Breiter Mecanisme d'entrainement d'un organe de travail a courses lineaires respectivement rapide et lente
DE102012201736B3 (de) * 2012-02-06 2013-06-27 Deckel Maho Pfronten Gmbh Universal-Werkzeugmaschine mit Spänesammelraum
DE102012002982B4 (de) * 2012-02-15 2016-01-14 Emag Holding Gmbh Werkzeugmaschine mit A-Achse
CN104117858A (zh) * 2014-07-19 2014-10-29 山东永华机械有限公司 一种五轴联动立式加工中心
DE102015210255A1 (de) * 2015-06-03 2016-12-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Anordnung zum Oberflächenbearbeiten eines stationär gelagerten Werkstückes mit einem an einem Knickarmroboter angebrachten Werkzeug
CN105729141A (zh) * 2016-04-08 2016-07-06 武汉理工大学 一种基于开放数控系统控制的精密直线二维双驱工作台
DE202017102297U1 (de) * 2016-04-19 2017-07-17 Haute Ecole Arc Mikroanlage
FR3056932B1 (fr) * 2016-10-04 2018-11-02 Comau France Machine-outil a broche verticale
CN106312652B (zh) * 2016-10-17 2019-01-15 广东钶锐锶数控技术有限公司 一种加工设备及应用其实现的加工方法
TWI597114B (zh) * 2016-11-11 2017-09-01 Horizontal turning machine for milling machines (1)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006034123A1 (de) * 2006-07-24 2008-01-31 Deckel Maho Seebach Gmbh Fräs- und Bohrmaschine
DE102015212597A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Mag Ias Gmbh Positioniervorrichtung für ein Zylinderkurbelgehäuse und Hilfsvorrichtung sowie Verfahren zum Bearbeiten eines Zylinderkurbelgehäuses
DE102015119646A1 (de) * 2015-11-13 2017-06-01 Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh Werkzeugmaschine mit einseitig angetriebenem Werkstückträger

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