DE19925069C2 - Werkzeugschlitten einer Drehmaschine mit Doppelkamm-Linearmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugschlitten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Werkzeugschlitten der bekannten Art (Projektierungs­ anleitung für 1FN1-Linearmotoren der Fa. Siemens) ist auf horizontal und parallel zueinander verlaufenden, am Maschi­ nenbett angeordneten Längsführungen gelagert. Der Werkzeug­ schlitten weist einen zentralen Bereich auf, der sich zwi­ schen den Längsführungen vertikal abwärts erstreckt. Der vertikale Bereich ist als Träger der Primärteile eines Dop­ pelkamm-Motors ausgebildet. Die Primärteile sind zu beiden Seiten des vertikal abwärts sich erstreckenden Bereichs an­ geordnet, und diesen gegenüberliegend sind die Sekundärtei­ le des Doppelkamm-Motors an den Seitenflächen einer Rinne im Maschinenbett befestigt. Die über eine beträchtliche Hö­ hendifferenz verteilten Bereiche des Schlittens erfordern dessen massive Bauweise und ein hohes Gewicht der bewegten Teile, das einer für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erforderlichen hohen Beschleunigung des Schlittens entge­ gensteht. Der Motorraum ist nach oben offen, so daß ohne Vorsehen besonderer zusätzlicher Maßnahmen Kühlmittel und Späne in den Motorraum eindringen können.

Es ist außerdem bereits ein Linearantrieb für eine Werk­ zeugpinole bekannt (DE 40 31 091 A1), bei dem das Sekundär­ teil mit Lagern geführt ist. Diese Lager sind in X-Richtung mit Abstand voneinander angeordnet. Da die zylindrische Führung kein Drehmoment um die Führungsachse aufnehmen kann, ist zusätzlich ein durch einen Keil und eine Keilnut gebildeter Abstützbereich vorgesehen. Die bekannte Lösung ist aufwendig und nachteilig. Trotz der Tatsache, daß Line­ armotoren an sich große Antriebslängen erlauben, weist die bekannte Werkzeugpinole einen nur vergleichsweise geringen Verfahrweg auf. Dieser Nachteil ergibt sich daraus, daß die in Vorschubrichtung gemessenen Lagerabstände nicht beliebig groß wählbar sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Linearmotor in vorteilhafter Weise für den Antrieb eines Werkzeugschlittens zu verwen­ den, dabei den Vorschubweg möglichst groß auszubilden, die Masse der bewegten Teile des Werkzeugschlittens und des An­ triebsmotors gering zu halten und außerdem den Antriebsmo­ tor wirksam gegen Verschmutzung zu schützen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind die Führungsbahnen so ausgebildet, daß sie die auf den Werkzeugschlitten einwir­ kenden Kräfte sicher aufnehmen können, ohne den Werkzeug­ schlitten massiv ausbilden zu müssen. Vielmehr erlaubt die­ se Anordnung eine leichte und dennoch stabile Bauweise des Werkzeugschlittens, der in seinem zwischen Führungsbahnen liegenden Bereich Träger für das elektromotorisch bewegbare Teil des Doppelkamm-Linearmotors ist. Der Linearmotor ist zuverlässig gekapselt, so daß Kühlmittel und Späne nicht in den Motorbereich eindringen können. Auch eine Magnetisie­ rung der bei der Zerspanung anfallenden Späne, die nachtei­ lig für einen schnellen und einfachen Späneabtransport ist, wird durch das Vorsehen des Gehäuses vermieden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend werden zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Werk­ zeugschlitten mit einem Linearmotor-Vorschub­ antrieb;

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine er­ ste Ausführungsform des Werkzeugschlittens nach Fig. 1;

Fig. 3 einen zu Fig. 2 analogen schematischen Quer­ schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Werkzeugschlittens nach Fig. 1.

In den Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen, die sich im Bedarfsfall lediglich durch Hochstriche voneinander un­ terschieden.

Der grundsätzliche Aufbau ist in beiden Ausführungsformen gleich:
In einem Gehäuse 1 eines Vorschubantriebes ist ein Doppel­ kamm-Linearmotor 2 angeordnet, dessen elektromotorisch be­ wegbares Teil 2a auf Führungsbahnen 3 und 4 längsverschieb­ lich geführt ist. Das bewegbare Teil 2a weist dazu auf ge­ genüberliegenden Seiten Abstützbereiche 2d und 2e auf. Der auf der Führungsbahn 4 gelagerte Abstützbereich 2d durch­ setzt das Gehäuse 1 in einem Schlitz 1c und trägt an seinem äußeren Bereich eine Werkzeugaufnahme 2h, an der Werkzeug­ träger 5 befestigt sind. In die Werkzeugträger 5 sind Schneidwerkzeuge 5a eingesetzt, die ein von einer Werk­ stückspindel 10 drehbar gehaltenes Werkstück 9 bearbeiten können.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird die Vorschubbewegung in Z-Richtung durch die in einem ver­ schieblichen, nicht dargestellten Spindelkasten gelagerte Werkstückspindel 10 ausgeführt. Die Vorschubbewegung senk­ recht zur Drehachse des Werkstücks 9 führt das bewegbare Teil 2a des Linearmotors 2 aus. Die Vorschubbewegung des Linearmotors 2 wird durch einen Wegaufnehmer 7 gemessen, durch dessen Signale neben der Werkzeugposition auch die Geschwindigkeit des Antriebs überwacht wird.

Das Gehäuse 1 besitzt ein Gehäuseunterteil 1b und ein Ge­ häuseoberteil 1a, die fest miteinander verschraubt sind. Der Schlitz 1c befindet sich zwischen diesen beiden Teilen. In dem durch das Gehäuseoberteil 1a und das Gehäuseunter­ teil 1b gebildeten Motorraum ist das elektromotorisch be­ wegbare Teil 2a, auf dessen Ober- und Unterseite die als Sekundärteile ausgebildeten beweglichen Antriebsteile 2f und 2g befestigt sind, angeordnet. Gegenüber den Sekundär­ teilen sind als Primärteil ausgebildete stationäre An­ triebsteile 2b und 2c im Gehäuse 1 befestigt.

Mit den von den Sekundärteilen 2f und 2g nicht besetzten Abstützbereichen 2e und 2f ist das bewegbare Teil 2a auf den Führungen 3 und 4 gelagert. Die Führung 3 ist innerhalb des Gehäuses 1 an dem Gehäuseunterteil 1b angeordnet. Der den Schlitz 1c durchsetzende Abstützbereich 2d ruht auf der an der Außenseite des Gehäuses 1 angebrachten Führung 4.

Der Abstützbereich 2d weist auf der der Führungsbahn 4 ge­ genüberliegenden Seite eine Werkzeugaufnahme 2h auf. Auf der Werkzeugaufnahme 2h können mehrere Werkzeugträger 5 für unterschiedliche Werkzeuge 5a nebeneinander angeordnet wer­ den. Durch die Anordnung der Führungsbahn 4 unterhalb der Werkzeugträger 5 an der Außenseite des Gehäuses 1 ergibt sich eine direkte Aufnahme der auf das Werkzeug 5a wirken­ den Bearbeitungskräfte, wobei das bewegbare Teil 2a des Li­ nearmotors nur relativ gering belastet wird.

Der Schlitz 1c wird durch eine Abdeckung 6 abgedichtet, die das Eindringen von Kühlmittel und Spänen in den Motorraum verhindert. Die Abdeckung 6 ist mit dem beweglichen Teil 2a gemeinsam verschieblich. Mit dem Abstützbereich 2e ist ein Linearmaßstab 7a eines Wegaufnehmers 7 verschiebbar, der an einem an dem Gehäuse 1 befestigten Lesekopf 7b vorbeibewegt wird. Die Signale des Lesekopfes 7b steuern die Bewegung des Linearmotors 2. Das Gehäuse 1 ist auf einem Maschinen­ bett 8 befestigt. Bei einer Drehmaschine mit ortsfester Werkstückspindel kann das Gehäuse 1 auch auf einem Bett­ schlitten angeordnet sein.

Die in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform eines Werkzeugschlittens unterscheidet sich von der ersten Aus­ führungsform in erster Linie dadurch, daß auf dem bewegli­ chen Teil 2a' auf gegenüberliegenden Seiten Primärteile als bewegliche Antriebsteile 2f' und 2g' angeordnet sind, wäh­ rend die ihnen gegenüberliegenden stationären Antriebsteile 2b' und 2c' als Sekundärteile ausgebildet sind, die fest mit dem Gehäuse 1 verbunden sind. Diese Anordnung ist be­ sonders für lange Hübe geeignet, da Sekundärteile preiswert in beliebiger Länge herstellbar sind. Die Stromversorgung der bewegten Primärteile kann durch eine Schleppkette ge­ währleistet werden. Das höhere Gewicht der Primärteile 2f' und 2g' im Vergleich zu dem der Sekundärteilen 2b' und 2c' kann für lange Vorschubwege in Kauf genommen werden. Für kurze Vorschubwege mit hohen Beschleunigungen, wie sie bei­ spielsweise bei der Unrunddrehbearbeitung erforderlich sind, ist die erste Ausführungsform meistens besser geeig­ net.

Claims (10)

1. Werkzeugschlitten einer Drehmaschine mit einem als Dop­ pelkamm-Linearmotor (2; 2') ausgebildeten Vorschuban­ trieb, der ein elektromotorisch bewegbares Teil (2a; 2a') aufweist, das zwischen zwei stationären Antriebs­ teilen (2b; 2c; 2b', 2c') des Linearmotors angeordnet und in einer Führungsbahnebene auf parallel zueinander verlaufenden Führungsbahnen (3; 4) längsverschieblich ist, wobei das bewegliche Teil (2a; 2a') als Teil des Werkzeugschlittens ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (2; 2') allseitig von einem Gehäuse (1) umschlossen ist, in dem auch die eine Führungsbahn (3) angeordnet ist, während die andere Führungsbahn (4) außerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist, wobei das bewegbare Teil (2a; 2a') zwei beiderseits des Linearmo­ tors (2; 2') angeordnete Abstützbereiche (2d; 2e) auf­ weist, über die es sich auf den beiden Führungsbahnen (3; 4) abstützt, und ein Abstützbereich (2d) durch das Gehäuse (1) hindurchtritt, der sich auf der außerhalb des Gehäuses (1) vorgesehenen Führungsbahn (4) ab­ stützt, wobei auf diesem äußeren Abstützbereich (2d) mindestens ein Werkzeugträger (5) angeordnet ist.

2. Werkzeugschlitten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (2a; 2a') einstückig mit dem Werkzeugschlitten ausgebildet ist.

3. Werkzeugschlitten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (2a; 2a') eine schlitzförmige Öffnung (1c) des Gehäuses (1) durchsetzt, die durch verschiebliche Abdeckungen (6) verschlossen gehalten wird.

4. Werkzeugschlitten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschieblichen Abdeckungen (6) fest mit dem aus dem Gehäuse (1) vorragenden Abstützbereich (2d) verbun­ den sind.

5. Werkzeugschlitten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Abstützbereich (2d) des beweglichen Teils (2a; 2a') gegenüber dem Gehäuse (1) in dessen schlitz­ förmiger Öffnung (1c) abgedichtet ist.

6. Werkzeugschlitten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (2a) als die Magnete tragendes Sekundärteil des Linearmotors (2; 2') ausgebildet ist.

7. Werkzeugschlitten nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen Führungsbahnen (3; 4) in Richtung der X-Achse der Drehmaschine verlaufen.

8. Werkzeugschlitten nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Gehäuses (1) angeordnete Füh­ rungsbahn (4) unterhalb des Werkzeugträgers (5) an dem Gehäuse (1) angeordnet ist.

9. Werkzeugschlitten nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (1) ein Wegaufnehmer (7) an­ geordnet ist.

10. Werkzeugschlitten nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (7) einen Linearmaßstab (7a) und einen Lesekopf (7b) umfaßt, wobei ein Teil des Wegauf­ nehmers auf dem beweglichen Teil (2a; 2a') und dessen anderer Teil an dem Gehäuse (1) befestigt ist.