DE20110420U1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Werkzeugmaschine

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Description

Kostakis Andreu und " '
Az: 6020 Br/br-ju
26.06.2001 - Beschreibung-
Werkzeugmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, mit einem Maschinenbett, einer dreidimensional verfahrbaren Spindel, mindestens einer auf einem seitlichen Bereich des Maschinenbettes angeordneten Seitenaufnahme, einer in der Seitenaufnahme ausgebildeten Aussparung, einer Werkstück-Halteeinrichtung, die schwenkbar in der Aussparung vorgesehen ist, und einem mit seinem Motorgehäuse an der Seitenaufnahme befestigten Motor zum Schwenken der Werkstück-Halteeinrichtung
Eine derartige Werkzeugmaschine oder Bearbeitungszentrum ist als ^Achsen-Werkzeugmaschine bekannt, wobei zusätzlich zu den drei Achsen der dreidimensional verstellbaren Spindel und der Schwenkachse der Werkstück-Halteeinriehtung als fünfte Achse eine Drehachse in einem in der Werkstück-Halteeinrichtung gelagerten Drehtisch vorgesehen sein kann. .
Werkzeugmaschinen der Gantry-Bauart weisen hierbei zwei Seitenwände auf, in denen z. B. Aussparungen ausgebildet sind, in denen die Werkstück-Halteeinrichtung gelagert ist. Die DE 19916977 A1 zeigt eine derartige Werkzeugmaschine. Der Antrieb für die Verschwenkbewegung der Werkstück-Halteeinrichtung erfolgt über einen mit seinem Motorgehäuse von außerhalb an eine Seitenwand angeflanschten Motor, z. B. einen Drehstrom-Motor mit Ausgangsgetriebe. Die Abtriebswelle ist in einer der beiden Ausnehmungen drehbar gelagert.
Problematisch an derartigen Werkzeugmaschinen ist insbesondere der relativ hohe apparative Aufwand der Lagerung der Werkstück-Halteeinrichtung in den Seitenwänden und die Abdichtung der Lager gegenüber Bearbeitungsresten wie z.B. Spänen und Öltropfen, die z. T. fein verteilt sind und sich in den Lagern festsetzen können. Hierbei können bereits geringe Beeinträchtigungen der Lager aufgrund der erforderlichen Einstellgenauigkeit bei der Bearbeitung von Werkstücken zum Ausfall der ganzen Maschine führen. Probleme treten bei den Werkzeugmaschinen der Gantry-Bauart insbesondere auf, wenn der gesamte
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Az: 6020 Br/br-ju
26.06.2001 - Beschreibung-
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Bereich zwischen den Seitenwänden als Bearbeitungsraum genutzt wird, da die Seitenwände nach außen getragene Bearbeitungsreste abfangen müssen.
Herkömmlicherweise kann eine Abdichtung durch zusätzliche Abdeckungen und Dichtringe erreicht werden, wodurch jedoch die Herstellungskosten erhöht werden und regelmäßige Wartungen und Reinigungen erforderlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber bekannten Werkzeugmaschinen Verbesserungen zu schaffen und insbesondere einen sicheren, robusten und wartungsarmen Aufbau zu ermöglichen, bei dem dennoch eine genaue und vorteilhafterweise schnelle Verstellung der Werkstück-Halteeinrichtung sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem der Motor in der Aussparung angeordnet ist, das Motorgehäuse in der Aussparung anliegt, der Motor einen Direktantrieb aufweist, und die Werkstück-Halteeinrichtung mit einer Abtriebswelle des Motors starr verbunden und von der Abtriebswelle getragen ist. Hierbei kann der Motor insbesondere ein bürstenloser Motor, z. B. ein linearer Rundmotor mit Direktantrieb sein, dessen Abtriebswelle der Rotor bildet, der mit der WeI-Ie der Werkstück-Halteeinrichtung starr verbunden ist.
Erfindungsgemäß wird somit der Motor nicht von außerhalb an der Seitenwand befestigt, sondern direkt in die Aussparung der Seitenwand gesetzt. Die Werkstück-Halteeinrichtung wird hierbei durch die starre Verbindung von der Abtriebswelle des Motors getragen. Somit kann das Lager der Werkstück-Halteeinrichtung in der Seitenwand entfallen, da direkt das Motorlager zur Lagerung der Werkstück-Halteeinrichtung dient. Da das Motorlager durch das Motorgehäuse geschützt und gegenüber dem Außenraum abgedichtet ist, kann auf zusätzliche Abdichtungen verzichtet werden.
Erfindungsgemäß kann als Motor insbesondere ein linearer Rundmotor verwendet werden, der mit seinem Motorgehäuse direkt in die Ausnehmung gesetzt wird, wobei sein Rotor starr mit der Welle der Werkstück-Halteeinrichtung ver-
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Az: 6020 Br/br-ju
26.06.2001 - Beschreibungbunden ist. Durch diese Verwendung des linearen Rundmotors mit Direktantrieb kann ein bürstenloser Antrieb mit hohem Wirkungsgrad erfolgen, der genaue Verstellungen ermöglicht. Hierbei wird bei der starren Kopplung des Rotors mit der Welle der Werkstück-Halteeinrichtung eine getriebelose Ausbildung erreicht, so dass eine bauraumsparende Lösung erzielt wird, die in der Ausnehmung angeordnet wird und dennoch die erforderlichen Drehmomente liefert. Um einen kompakte Ausbildung zu erreichen, werden vorteilhafterweise in beiden einander gegenüber liegenden Seitenaufnahmen lineare Rundmotoren mit Direktantrieb vorgesehen, die somit kleiner dimensioniert werden können.
Der ringförmige Rotor kann zum einen auf einen Flansch aufgesetzt sein, an dem die Welle der Werkstück-Halteeinrichtung befestigt ist. Alternativ hierzu kann der Rotor auch direkt auf der Welle der Werkstück-Halteeinrichtung angebracht sein.
Erfindungsgemäß kann eine einteilige Ausbildung des Maschinenbettes mit den Seitenwänden, z. B. der Gantry-Bauart vorgesehen sein. Weiterhin können als Seitenaufnahmen auch Aufsätze verwendet werden, die an dem Maschinenbett befestigt werden. Die Seitenaufnahmen können hierbei in jedem seitlichen Bereich, z. B. auch an der Vorderseite oder Hinterseite der Werkzeugmaschine angebracht werden.
Erfindungsgemäß kann die Werkzeugmaschine eine oder mehrere Spindein sowie ein oder mehrere Drehtische aufweisen.
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Kostakis Andreu ^lSi^tilt *
Az: 6020 Br/br-ju
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine geschnittene Vorderansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Werkzeugmaschine aus Figur 1;
Figur 3 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine von Figur 1, 2;
Figur 4 eine geschnittene Vorderansicht einer Werkzeugmaschine mit zwei verschiedenen Werkstück-Halteeinrichtungen;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines linearen Rundmotors der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in teilweise gebrochener Darstellung;
Figur 6 einen Axialschnitt durch den linearen Rundmotor von Figur 5;
Figur 7 einen Axialschnitt durch einen linearen Rundmotor;
Figur 8 eine Vorderansicht in teilweise gebrochener Darstellung der Werkzeugmaschine der Figuren 1 bis 3.
Gemäß Figur 1 weist die Werkzeugmaschine ein Maschinenbett 2 mit zwei parallelen Seitenwänden 2 auf, auf deren Oberseite gemäß Figur 2 parallel verlaufende Längsschienen 17 a, b angebracht sind, die zur Führung eines in Figur 3 gezeigten Längsschlittens dienen.
Der Längsschlitten weit gemäß Figur 8 eine Querführung 28 mit zwei parallelen Querschienen 29 a, b auf, auf denen ein Transportschlitten 21 in Querrichtung verschiebbar vorgesehen ist. An dem Transportschlitten 21 ist eine Spindel 19 höhenverstellbar angebracht. In der Spindel 19 können Werkzeuge 25 oder mittels eines Greifers 23 auch Werkstücke 20 aufgenommen werden und zu einer Aufnahmeeinrichtung 22 verfahren und abgelegt werden.
30
Die Aufnahmeeinrichtung 22 ist gemäß Figur 1 und 4 auf einer Werkstück-Halteeinrichtung 3 angebracht. Die Werkstück-Halteeinrichtung 3 ist hierbei über Haltearme 11 mit Flanschen 10 verbunden.
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Erfindungsgemäß sind in den Seitenwänden 2 zwei fluchtende Aussparungen 4 ausgebildet, wobei in jeder Aussparung 4 ein linearer Rundmotor 5 vorgesehen ist. Ein Motorgehäuse 6 liegt mit einer in Figur 7 gezeigten z. B. zylindrischen Außenfläche 44 an der Innenseite der Aussparung 5 an, wobei das Motorgehäuse 6 z. B. in einem außen an der Seitenwand 2 anliegenden äußeren Flansch 43 an der Seitenwand 2 befestigt sein kann.
Als Werkstück-Halteeinrichtung können die in Figur 1, 8 und der rechten Hälfte von Figur 4 gezeigte U-förmige Werkstück-Halteeinrichtung verwendet werden, deren Aufnahmeeinrichtung 22 für Werkstücke unterhalb der Schwenkachse liegt. Hierbei kann insbesondere der in Figur 1 und 4 gezeigte Drehtisch 12 verwendet werden, so dass eine 5-Achsen-Bearbeitung möglich ist. Als Drehtischmotor 13 kann insbesondere ebenfalls ein linearer Rundmotor verwendet werden. Weiterhin kann als Werkstück-Halteeinrichtung auch der in der linken Hälfte von Figur 4 gezeigte Wendespanner 41 verwendet werden, bei dem das Werkstück in der Schwenkachse gedreht wird.
Der Aufbau der verwendeten linearen Rundmotoren ist in den Figuren 5 bis 7 am Beispiel der Motoren der Werkstück-Halteeinrichtung gezeigt und entsprechend auf den Drehtischmotor 13 zu übertragen. In dem Motorgehäuse ist der Stator 7 fest angebracht und weist einen Statorrahmen 32 mit Wasserkühlung 30 in z. B. in Umfangsrichtung beziehungsweise schraubenförmig umlaufenden Rillen auf, die axial nach außen durch eine Dichtung 31 abgedichtet werden und radial nach außen z. B. von dem Motorgehäuse abgedichtet werden. Alternativ hierzu ist auch eine Luftkühlung möglich, da die Werkstück-Halteeinrichtung bei den meisten Bearbeitungsvorgängen nicht dauerhaft gedreht, sondern lediglich in gewünschte Positionen verschwenkt wird. Radial innerhalb des Statorrahmens 32 sind axial außen Wicklungsbereiche 33 vorgesehen, zwischen denen ein Lamellenanker 34 angebracht ist. Über einen radialen Luftspalt getrennt ist der Rotor 8 mit Permanentmagneten 35 vorgesehen. Der Rotor 8 kann hierbei direkt auf die Welle der Werkstück-Halteeinrichtung oder wie in Fig. 6 gezeigt auf den Flansch 10 aufgesetzt sein, wobei der Flansch beziehungsweise die Welle ge-
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genüber dem Motorgehäuse 6 in Lagern 37 gelagert ist, die somit die Motorlager darstellen. Eine Brücke 36 aus ferromagnetischem Material dient als Einbauhilfe und magnetische Abschirmung gegenüber dem Außenraum.
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Bezugszeichenliste
1. Maschinenbett
2. Seitenwand
3. Werkstück-Halteeinrichtung
4. Aussparung
5. linearer Rundmotor
6. Motorgehäuse
7. Stator
8. Rotor
9. Luftspalt
10. innerer Flansch
11. Haltearm 12. Drehtisch
13. Drehtischmotor
14. Gehäuse von
15. Stator von
16. Rotor von 13
17. a,b Seitenschienen
18. Arbeitsraum
19. Spindel
20. Werkstück
21. Transportschlitten
22. Aufnahmeeinrichtung
23. Greifer
24. Werkzeugzuführung
25. Werkzeug 26. Lochplatte
27. Werkzeug-Ablage
28. Querführung
29. a, b Querschienen
30. Wasserkühlung
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31. Dichtung
32. Statorrahmen
33. Wicklungsbereich
34. Lamellenanker 35. Magnete
36. Brücke 37.Lager von 5
38. Lager von 13
39. Drehgeber
40. Einbauwerkzeug
41. Wendespanner
42. Bearbeitungsraum
43. äußerer Flansch
15 44. Außenfläche des Motorgehäuses

Claims (19)

1. Werkzeugmaschine, mit mindestens folgenden Merkmalen:
einem Maschinenbett (1),
einer dreidimensional verfahrbaren Spindel (19),
mindestens einer auf einem seitlichen Bereich des Maschinenbettes (1) angeordneten Seitenaufnahme (2),
einer in der Seitenaufnahme ausgebildeten Aussparung (4),
einer Werkstück-Halteeinrichtung (3), die schwenkbar in der Aussparung (4) vorgesehen ist,
einem mit seinem Motorgehäuse (6) an der Seitenaufnahme befestigten Motor (5) zum Schwenken der Wolle der Werkstück-Halteeinrichtung (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Motor in der Aussparung (4) angeordnet ist,
das Motorgehäuse (6) in der Aussparung (4) anliegt,
der Motor einen Direktantrieb aufweist, und
die Werkstück-Halteeinrichtung (3) mit einer Abtriebswelle (8) des Motors starr verbunden und von der Abtriebswelle (8) getragen ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor bürstenlos ist.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor frei von einem Ausgangsgetriebe ist.
4. Werkzeugmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein linearer Rundmotor ist, dessen Abtriebswelle sein Rotor (8) ist.
5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (5) einen an dem Motorgehäuse (6) befestigten Stator (7) aufweist, in dem der Rotor (8) angeordnet ist.
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) direkt auf einer Welle der Werkstück-Halteeinrichtung (3) angebracht ist.
7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) auf einem Flansch (10) angebracht ist, an dem die Werkstück-Halteeinrichtung (3), vorzugsweise mit ihren Haltearmen (11)-, starr befestigt ist.
8. Werkzeugmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seitenaufnahmen (2) mit fluchtenden Aussparungen (4) vorgesehen sind, zwischen denen der Bearbeitungsraum (42) der Werkzeugmaschine gebildet ist.
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Seitenaufnahmen lineare Rundmotoren (5) mit Direktantrieb zum Verschwenken der Werkstück-Halteeinrichtung (3) vorgesehen sind.
10. Werkzeugmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seitenaufnahme ein von dem Maschinenbett getrennt ausgebildeter und mit dem Maschinenbett verbundener Aufsatz ist.
11. Werkzeugmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seitenaufnahme eine Seitenwand (2) ist, die mit dem Maschinenbett (1) einteilig ausgebildet ist.
12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seitenaufnahmen Seitenwände (2) sind.
13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Seitenwänden (2) jeweils eine Seitenschiene (17) zur Führung eines Längsschlittens angeordnet ist.
14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschlitten Querschienen zur Führung eines Querschlittens aufweist.
15. Werkzeugmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Querschlitten eine Spindel (19) höhenverstellbar vorgesehen ist.
16. Werkzeugmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Werkstück-Halteeinrichtung (3) mindestens ein Drehtisch vorgesehen ist, der mit der Werkstück-Halteeinrichtung (3) über einen linearen Drehtisch-Rundmotor (13) mit Direktantrieb verbunden ist.
17. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstück-Halteeinrichtung (3) ein Wendespanner (41) zum Schwenken einer Werkstück-Aufnahme in ihrer Drehachse ist.
18. Werkzeugmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (7, 15) des linearen Rundmotors (5, 13) der Werkstück- Halteeinrichtung, vorzugsweise auch des Drehtisches, einen Statorrahmen (32) mit in dem Statorrahmen ausgebildeter Wasserkühlung (30) aufweist.
19. Werkzeugmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (7, 15) des linearen Rundmotors (5, 13) der Werkstück- Halteeinrichtung, vorzugsweise auch des Drehtisches, einen Lamellenanker (34) zwischen Wicklungsbereichen (33) aufweist.
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