-
Die Erfindung betrifft eine Tragvorrichtung für eine Funktionseinheit einer Werkzeugmaschine mit einem Trägerbauteil aus Metall mit einer Befestigungsanordnung zur Verbindung mit der Funktionseinheit der Werkzeugmaschine. Die Erfindung betrifft zudem eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine spanabhebende Bearbeitungsmaschine oder eine Setzmaschine, mit wenigstens einer Funktionseinheit und mit einer derartigen Tragvorrichtung.
-
Trägerbauteile aus Metall, die in einem Tragwerk einer Werkzeugmaschine eingesetzt sind, sind allgemein bekannt. Ein solches Trägerbauteil besteht aus Metall und weist eine Befestigungsanordnung auf, um eine Funktionseinheit der Werkzeugmaschine, wie insbesondere eine Spannvorrichtung, ein spanabhebendes Werkzeug oder Ähnliches, an dem Trägerbauteil zu befestigen. Ein Tragwerk einer Werkzeugmaschine unterliegt aufgrund angetriebener und sich hochfrequent bewegender Funktionseinheiten starken Vibrationen.
-
Die
EP 1 557 819 B1 offenbart eine schallabsorbierende Struktur sowie ein Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen, die bei solchen schallabsorbierenden Strukturen eingesetzt werden. Eine solche schallabsorbierende Struktur kann zur Schalldämpfung eingesetzt werden. Die bekannte schallabsorbierende Struktur wird aus einer Vielzahl von Hohlkugeln gebildet, in denen jeweils loses Schüttgut vorgesehen ist. Dabei sind die Hohlkugeln jeweils zu etwa einem Viertel mit einem Schüttgut aus Kleinstpartikeln gefüllt.
-
Aus der Veröffentlichung „Andersen, O.; Jehring U.; Hohlfeld, J.; Thümmler, R.: Hochdämpfende, zellulare Konstruktionswerkstoffe für den Werkzeugmaschinenbau, Metall Jg. 65, 1-2, 2011“ ist es bekannt, dass zellulare Metalle - insbesondere Aluminiumschaum und partikelgefüllte metallische Hohlkugeln - gut Schwingungen absorbieren. Mit partikelgefüllten metallischen Hohlkugeln lassen sich Dämpfungswerte erreichen, die bislang nur mit Blei oder nichtmetallischen Werkstoffen erzielbar waren. Aufgrund ihrer niedrigen Dichte eignen sich die untersuchten zellularen Metalle somit als Leichtbau-Konstruktionswerkzeug vor allem im Werkzeugmaschinenbau.
-
Die Veröffentlichtung „O. Andersen, J. Hohlfeld, U. Jehring, R. Thümmler, F. Schneider: Den Schwingungen einen Dämpfer versetzt, Industrieanzeiger, 22.11.2010“ ist ein Maschinenschlitten einer Fräsmaschine bekannt, der in Sandwichbauweise gestaltet ist. Dabei ist ein Kern aus partikelgefüllten Hohlkugelstrukturen vorgesehen worden, auf die Stahlbleche aufgelötet wurden. Ein solcher Hohlkugelschlitten weist ein gutes Dämpfungsvermögen für Strukturschwingungen auf. Die Strukturdämpfung kann durch Erhöhen des Füllgrades der Hohlkugeln der Hohlkugelstruktur mit Keramikpulver weiter verbessert werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragvorrichtung und eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine wirkungsvolle Körperschalldämpfung ermöglichen.
-
Für die Tragvorrichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Trägerbauteil mit wenigstens einer zu einer Außenkontur des Trägerbauteils hin offenen Tasche versehen ist, in die körperschallabsorbierendes Dämpfungsmaterial eingebracht ist. Die wenigstens eine Tasche ist in dem Trägerbauteil einstückig ausgeformt. Die Tasche bildet eine Aussparung in dem Trägerbauteil. Je nach Gestaltung des Trägerbauteils kann das Trägerbauteil eine oder mehrere Taschen aufweisen, die in ihrer Größe identisch oder unterschiedlich zueinander gestaltet sind. Als Dämpfungsmaterial ist jegliches Material geeignet, das Schall absorbieren kann. Unter Körperschall sind im Gegensatz zu Luftschall Schallwellen zu verstehen, die durch einen Festkörper, vorliegend das Trägerbauteil, hindurchlaufen. Ursachen hierfür sind vielfältiger Art. Im Bereich der Werkzeugmaschinen sind es insbesondere bewegliche Funktionsabschnitte und Funktionsteile, insbesondere rotierende oder hochfrequent linearbewegliche Abschnitte oder Teile. Die erfindungsgemäße Tragvorrichtung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz bei Werkzeugmaschinen in Form von spanabhebenden Bearbeitungsmaschinen oder Setzmaschinen, die bewegliche Funktionseinheiten zum Setzen von elektrischen Kontakten in Elektronikplatinen, in elektrischen Steckverbindungen, in elektrischen Spulen oder ähnlichen Elektrik- oder Elektronikbauteilen aufweisen.
-
In Ausgestaltung der Erfindung weist das Dämpfungsmaterial eine aus einer Vielzahl von Hohlkörpern gestaltete Hohlkörperstruktur auf, die stoffschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig in die wenigstens eine Tasche integriert ist, und zumindest ein Teil der Hohlkörper ist mit losem Schüttgut aus Feststoffpartikeln gefüllt. Jeder Hohlkörper, der mit dem losen Schüttgut gefüllt ist, ist lediglich zu einem Teil seines Volumens mit dem Schüttgut gefüllt, um eine freie Beweglichkeit des Schüttguts in dem jeweiligen Hohlkörper zu gewährleisten. Die Hohlkörper können offen oder geschlossen gestaltet sein. So ist es möglich, die Hohlkörper in Kugelform, in Wabenform oder in Napfform oder in ähnlicher Gestaltung auszuführen. Die Hohlkörperstruktur kann so ausgeführt sein, dass die Hohlkörper über eine Rahmen- oder Gitterstruktur fest und vorzugsweise einteilig miteinander verbunden sind. Alternativ können die Hohlkörper als separate Bauteile ausgeführt sein, die nach der Herstellung stoffschlüssig in die Tasche eingebettet werden. Eine stoffschlüssige Integration ist insbesondere durch ein Ausgießen mit einem aushärtenden Harzmaterial, vorzugsweise einem 2-Komponenten-Harz, vorgesehen. Maßgeblich für die Hohlkörperstruktur ist es, dass die Hohlkörper in betriebsfertig integriertem Zustand innerhalb der Tasche fixiert sind. Eine kraftschlüssige Integration kann durch Einpressen der Hohlkörperstruktur in die Tasche erfolgen. Eine formschlüssige Fixierung und demzufolge Integration der Hohlkörperstruktur in der Tasche kann insbesondere durch eine Verrastung oder durch die Fixierung der Hohlkörperstruktur mithilfe zusätzlicher mechanischer Befestigungsmittel in der Tasche erfolgen.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Tasche durch eine Deckelanordnung verschlossen, die lösbar oder unlösbar an einem Randbereich einer Öffnung der Tasche befestigt ist. Die Deckelanordnung kann durch einen einzelnen oder durch mehrere Deckel gebildet sein. Mehrere Deckel sind dann vorteilhaft, wenn mehrere Taschen in dem Trägerbauteil vorgesehen sind oder wenn lediglich eine einzelne Tasche vorgesehen ist, die aber in mehrere, miteinander verbundene Taschenabschnitte unterteilt ist. Eine lösbare Befestigung der Deckelanordnung an dem Randbereich der Öffnung der Tasche ermöglicht ein Entfernen der Deckelanordnung nach einer Befestigung. Eine Lösbarkeit der Befestigung erfolgt insbesondere durch geeignete mechanische Befestigungsmittel, vorzugsweise in Form von Schraubverbindungen.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Deckelanordnung stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißung oder Verlötung, mit dem Randbereich der Öffnung verbunden. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders stabile und sichere, unlösbare Befestigung. Eine entsprechende Verschweißung kann punktförmig oder durch Bildung einer umlaufenden Schweißraupe realisiert sein.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Deckelanordnung in die Tasche eingefügt und schließt insbesondere bündig mit der Außenkontur des Trägerbauteils ab. Damit ragt die Deckelanordnung nicht über die Außenkontur des Trägerbauteils ab, so dass die Deckelanordnung und die wenigstens eine Tasche auch in einem Bereich des Trägerbauteils vorgesehen sein können, in dem das Trägerbauteil flächig an einem anderen Bauteil anliegt. Die Einfügung der Deckelanordnung in die Tasche kann entweder so erfolgen, dass die Deckelanordnung mit ihrer Oberseite - lotrecht zu einem Taschenboden - innerhalb der Tasche positioniert ist, oder, dass die Deckelanordnung bündig mit der Außenkontur des Trägerbauteils und damit bündig mit dem Randbereich der Öffnung der Tasche abschließt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Deckelanordnung außenseitig auf den Randbereich der Öffnung aufgesetzt. Diese alternative Ausgestaltung benötigt geringere Anforderungen an die Passgenauigkeit der Deckelanordnung. Denn die Deckelanordnung wird nicht in den Randbereich eingepasst, sondern lediglich außenseitig auf den Randbereich der Öffnung aufgesetzt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung verschließt die Deckelanordnung die Öffnung der Tasche flüssigkeitsdicht. Der flüssigkeitsdichte Verschluss kann insbesondere durch eine umlaufende Schweißraupe erfolgen. Der flüssigkeitsdichte Verschluss ermöglicht die Verhinderung von Korrosion innerhalb der Tasche.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Hohlkörperstruktur zumindest abschnittsweise mit einer Oberflächenbeschichtung, insbesondere einer Keramikbeschichtung, versehen. Diese Ausgestaltung gewährleistet eine besonders hohe Festigkeit der Hohlkörperstruktur.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerbauteil als einstückige, massive Trägerplatte aus einer Metalllegierung, insbesondere einer Leichtmetalllegierung oder einer Stahllegierung, gestaltet. Eine solche Trägerplatte ist insbesondere als Adapterplatte für die Halterung einer Spannvorrichtung, insbesondere eines Schraubstocks, bei einer Werkzeugmaschine geeignet. Dabei ist die Trägerplatte in vorteilhafter Weise in betriebsfertigem Zustand horizontal angeordnet.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerbauteil als im betriebsfertigen Zustand vertikal ausgerichtete Trägerplatte zur Verbindung mit einem Setzkopf einer Setzmaschine ausgebildet. Diese Ausgestaltung ist für eine Setzmaschine vorteilhaft, deren Setzkopf mit einem Setzfinger zum Setzen von elektrischen Kontakten bei verschiedenen elektrischen oder elektronischen Bauteilen versehen ist.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerbauteil als Backen einer Spannvorrichtung, insbesondere eines Schraubstocks, ausgebildet. Dabei können lediglich ein einzelner Backen der Spannvorrichtung oder alle Backen als Trägerbauteil im Sinne der Erfindung ausgeführt sein. Derartige Backen können auch aus mehreren, lösbar miteinander verbundenen Backenteilen zusammengesetzt sein. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerbauteil als in betriebsfertigem Zustand stationär gehaltene Grundplatte im Bereich einer rotierbaren Werkzeughalterung, insbesondere im Bereich einer Spindelaufhängung einer Drehmaschine, gestaltet. Die Grundplatte kann in betriebsfertigem Zustand vertikal oder horizontal ausgerichtet sein. Die Grundplatte ist in vorteilhafter Weise Teil eines Tragwerks der entsprechenden Werkzeugmaschine.
-
Für die Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art mit wenigstens einer Funktionseinheit sowie mit wenigstens einem Trägerbauteil, das mit der Funktionseinheit verbunden ist, wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass die Tragvorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungen gestaltet ist. Die Funktionseinheit der Werkzeugmaschine weist wenigstens ein bewegliches Funktionsteil auf. Das Trägerbauteil ist vorteilhaft entweder direkt mit der Funktionseinheit verbunden oder aber indirekt über wenigstens ein weiteres Zwischenbauteil.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
- 1 zeigt in teilweise aufgebrochener Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tragvorrichtung mit einer auf einem Trägerbauteil der Tragvorrichtung befestigten Funktionseinheit einer Werkzeugmaschine, vorliegend in Form eines Schraubstocks,
- 2 eine Darstellung des Trägerbauteils nach 1 von einer Unterseite her gesehen,
- 3 in einer Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, vorliegend in Form einer Fräsmaschine, mit zwei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Tragvorrichtungen, die in der Fräsmaschine integriert sind,
- 4 in einer Frontansicht einen Setzkopf einer Setzmaschine, der an einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tragvorrichtung befestigt ist, und
- 5 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Setzkopfs gemäß 4.
-
Ein Trägerbauteil 1 gemäß den 1 und 2 ist als Adapterplatte zur Befestigung einer Spannvorrichtung 2, vorliegend in Form eines Schraubstocks, ausgebildet. Das Trägerbauteil 1 ist aus einem einstückigen, plattenförmigen Metallkörper, vorliegend aus einer Leichtmetalllegierung, gestaltet. Im Bereich seiner Oberseite ist das Trägerbauteil 1 mit Befestigungsaufnahmen versehen, mit denen Befestigungsmittel 9 verbindbar sind, die eine Grundplatte der Spannvorrichtung 2 mit dem Trägerbauteil 1 fest verbinden.
-
Die Spannvorrichtung 2 weist mehrere, übereinander angeordnete Backenteile 3 auf, die Trägerbauteile im Sinne der Erfindung darstellen und als auswechselbare Wechselbauteile lösbar miteinander verbunden sind. Die Backenteile 3 tragen eine Schraubspindel 4 der Spannvorrichtung 2, die zwischen den gegenüberliegenden Backenteilen 3 erstreckt ist. Auch die Backenteile 3 sind jeweils als einteilige Metallkörper, vorzugsweise ebenfalls aus einer Leichtmetalllegierung, hergestellt.
-
Das Trägerbauteil 1 weist im Bereich seiner Unterseite, wie 2 zu entnehmen ist, mehrere einstückig in dem Trägerbauteil 1 ausgeformte Taschen 4 auf, die durch nicht näher bezeichnete Stützrippen voneinander getrennt sind. Die Taschen 4 sind als einstückig im Trägerbauteil 1 ausgeformte und zu einer Unterseite hin offene Aussparungen oder Hohlkammern gestaltet. In jeder der Taschen 4 ist ein körperschallabsorbierendes Dämpfungsmaterial 6 untergebracht. Die Taschen 4 sind durch eine Deckelanordnung 5 verschlossen, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als einzelner Deckel gestaltet ist, der sich über die gesamte Unterseite des Trägerbauteils 1 erstreckt und alle Taschen 4 gemeinsam verschließt. Der Deckel 5 ist an seitlichen Randbereichen der Taschen 4 im Bereich der Unterseite des Trägerbauteils 1 und damit auch im Bereich der Stützrippen stoffschlüssig mit der Unterseite des Trägerbauteils 1 fest verbunden, vorliegend durch Verschweißung oder Verlötung.
-
Das körperschallabsorbierende Dämpfungsmaterial 6 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Hohlkörperstruktur versehen, die durch eine Vielzahl von die Taschen 4 auffüllenden Hohlkugeln gebildet ist, die stoffschlüssig, vorliegend durch Verklebung, in den Taschen 4 fixiert sind. Jede Hohlkugel ist zu einem bestimmten Prozentsatz ihres Volumens, vorzugsweise zwischen 10 % und 50 %, mit Schüttgut aus kleinen Feststoffpartikeln gefüllt. Das Schüttgut weist Pulverform auf, wobei die Partikelgröße vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 15 µm gewählt ist. Die Hohlkugeln sind außenseitig mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, die als Keramikbeschichtung ausgeführt ist. Vorteilhaft sind die Hohlkugeln zu etwa 20 bis 25 % ihres Volumens mit dem Schüttgut befüllt.
-
Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird ein alternatives, körperschallabsorbierendes Dämpfungsmaterial eingesetzt.
-
Auch die als Backenteile 3 dienenden Trägerbauteile der Spannvorrichtung 2 sind mit zu einer Seite hin offenen Taschen 7 versehen, die einstückig in den Backenteilen 3 ausgeformt sind. In diesen Taschen 7 befindet sich ebenfalls körperschallabsorbierendes Dämpfungsmaterial 6, das entsprechend dem Dämpfungsmaterial 6 in dem Trägerbauteil 1 gestaltet und eingebracht ist. Die Backenteile 3 sind an ihren Seiten mit vertikal ausgerichteten Deckeln 8 versehen, die die Taschen 7 verschließen. Die Deckel 8 sind auf einen Randbereich der jeweiligen Tasche 7 aufgeschweißt oder in anderer Weise fest mit dem Randbereich der Öffnung der jeweiligen Tasche 7 verbunden. Die Deckel 8 sind als aus Metall bestehende Plattenelemente ausgeführt und werden analog der Deckelanordnung 5 nach dem Einbringen des Dämpfungsmaterials 6 zum Verschließen der Öffnungen der Taschen 7 auf entsprechende Seitenflächen der Backenteile 3 aufgebracht.
-
Eine Werkzeugmaschine W gemäß 3 ist als Fräsmaschine ausgeführt, deren Fräskopf über eine als Trägerbauteil 1a ausgeführte, vertikal ausgerichtete Trägerplatte an einem höhenverlagerbaren Maschinengestell gehalten ist. Das Trägerbauteil 1a weist hierzu in nicht näher dargestellter Weise Befestigungsmittel zur Halterung des als Funktionseinheit dienenden Fräskopfs auf. Das Trägerbauteil 1a ist als einteiliger, plattenförmiger Metallkörper ausgeführt und analog des Trägerbauteils 1 nach den 1 und 2 mit Taschen 4a versehen, in denen körperschallabsorbierendes Dämpfungsmaterial 6 eingebracht ist. Auch die Taschen 4a sind über einen nicht dargestellten Deckel verschlossen. Das Dämpfungsmaterial 6 entspricht dem anhand der 1 und 2 bereits beschriebenen Dämmmaterial und ist demzufolge mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die Werkzeugmaschine W weist zusätzlich einen Trägerschlitten auf, der mit einer als Trägerbauteil 3a dienenden Zwischenplatte versehen ist. Das Trägerbauteil 3a ist als einteiliger Metallkörper ausgeführt und mit Taschen 7a versehen, die mit Dämpfungsmaterial 6 in gleicher Weise gefüllt sind wie dies bei dem Trägerbauteil 1 gemäß den 1 und 2 der Fall ist. Eine Deckelanordnung im Bereich einer Unterseite des Trägerbauteils 3a verschließt die Taschen 7a, nachdem das Dämpfungsmaterial 6 eingebracht wurde.
-
Bei der Ausführungsform gemäß den 4 und 5 ist ein Setzkopf 10 als Teil einer eine Werkzeugmaschine bildenden Setzmaschine für elektrische Kontakte vorgesehen. Der eine Funktionseinheit im Sinne der Erfindung bildende Setzkopf 10 wird von einem Trägerbauteil 1b getragen, das in nicht näher dargestellter Weise als Zwischenbauteil zwischen einem Grundgestell der Setzmaschine und dem Setzkopf 10 in vertikaler Ausrichtung eingefügt ist. Das Trägerbauteil 1b ist als metallischer Plattenkörper ausgeführt und weist in nicht näher dargestellter Weise Befestigungsmittel auf, mittels derer der Setzkopf 10 an dem Trägerbauteil 1b gehalten ist. Das Trägerbauteil 1b ist als einstückiger Metallkörper ausgeführt. In betriebsfertiger Funktionsausrichtung ist das Trägerbauteil 1b vertikal ausgerichtet und weist mehrere Taschen 4b auf, die zu einer dem Setzkopf 10 abgewandten Rückseite hin offen sind. In den Taschen 4b ist körperschallabsorbierendes Dämpfungsmaterial 6 eingebracht, das dem Dämpfungsmaterial 6 gemäß den 1 bis 3 entspricht. Die Taschen 4b werden nach Einbringung des Dämpfungsmaterials 6 und Fixierung des Dämpfungsmaterials 6 in der beschriebenen Weise durch eine Deckelanordnung 5b verschlossen. Die Deckelanordnung wird bei der Ausführungsform gemäß den 4 und 5 durch mehrere, voneinander getrennte Deckel gebildet, deren Abmessungen auf eine Öffnung der jeweiligen Tasche 4b abgestimmt sind. Damit ist jeder Deckel bündig in die Öffnung der jeweiligen Tasche 4b einfügbar und wird stoffschlüssig, vorzugsweise durch Verschweißung oder Verlötung, mit einem Randbereich der jeweiligen Öffnung der jeweiligen Tasche 4b verbunden, so dass die Deckel der Deckelanordnung 5b an dem Trägerbauteil 1b fixiert sind.
-
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
-
