DE202004001451U1

DE202004001451U1 - Machine tool with sleighs movable along rails, has cooling device on outside of spindle body

Info

Publication number: DE202004001451U1
Application number: DE200420001451
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-31
Filing date: 2004-01-31
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2014-02-01

Abstract

A cooling device (23) is provided on the outside of the spindle body (18). A transport sleigh (5) can be moved along length rails (4) and a machining sleigh (7) can be moved along cross-direction rails (6). A spindle (8) with a spindle shaft (9) and spindle body is mounted on the machining sleigh.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken in einem Bearbeitungsraum.The invention relates to a machine tool for machining workpieces in a processing room.

Eine derartige Werkzeugmaschine nach der Gantry-Bauart ist z. B. aus der DE 199 16 977 A1 sowie der DE 201 10 420 U1 bekannt. Durch die dreidimensionale Verstellbarkeit der Spindel werden drei Achsen der Werkzeugmaschine gebildet, wobei auf einem Bearbeitungstisch eine oder zwei weitere Achsen ausgebildet sein können.Such a machine tool according to the gantry type is such. B. from the DE 199 16 977 A1 as well as the DE 201 10 420 U1 known. Due to the three-dimensional adjustability of the spindle, three axes of the machine tool are formed, one or two further axes being able to be formed on a machining table.

Gemäß der DE 201 10 420 U1 sind Linearmotoren bzw. Direktantriebe zum Verstellen des Transportschlittens sowie des auf dem Transportschlitten geführten Bearbeitungsschlitten mit Spindel bekannt. Hierdurch entfallen aufwendigere Verstellungen über Kugelrollspindeln USW. Allerdings ist der hierdurch gewonnene Vorteil begrenzt, da die Verstellung der erheblichen Massen durch die Direktantriebe oftmals nur relativ langsam ist.According to the DE 201 10 420 U1 Linear motors or direct drives for adjusting the transport carriage and the machining carriage with spindle guided on the transport carriage are known. This eliminates the need for more complex adjustments using ball screws etc. However, the advantage gained in this way is limited, since the adjustment of the considerable masses by the direct drives is often only relatively slow.

Um die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf die Einstellwerte möglichst gering zu halten, sind die Bauteile in der Regel aus Stahl hergestellt. Dennoch ist eine numerische Kompensation der Einstellwerte der verschiedenen Achsen aufgrund der thermischen Ausdehnung der einzelnen Bauteile über eine entsprechende Steuereinrichtung erforderlich.To the effects of temperature changes to the setting values if possible to keep it low, the components are usually made of steel. Nevertheless, a numerical compensation of the setting values of the various Axes due to the thermal expansion of the individual components over a appropriate control device required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine schnelle und sicher einstellbare, mit geringen Kosten und geringem Aufwand herstellbare Werkzeugmaschine zu schaffen.The invention is based on the object Basically, a quick and safely adjustable, with low cost and to create machine tool that can be produced with little effort.

Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.This task is done by a machine tool solved according to claim 1. The subclaims describe preferred further training.

Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, anstelle der aufwändigen numerischen Kompensation der temperaturbedingten Längenänderungen die Temperatur im Betrieb möglichst konstant zu halten. Erfindungsgemäß wird hierdurch eine überraschend kostengünstig und mit geringem Aufwand herstellbare Lösung geschaffen, indem der Spindelkörper auf seiner Außenseite gekühlt wird. Dem liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die zu relevanten Längenänderungen führende Wärmeentwicklung von dem Spindelkörper ausgeht und dementsprechend durch eine geeignete Kompensation direkt an der wesentlichen Wärmequelle die aufwendige numerische Kompensationen der Einstellwerte entfallen kann.The idea lies with the invention Basically, instead of the elaborate one numerical compensation of the temperature-related changes in length the temperature in operation as possible to keep constant. According to the invention, this is a surprisingly inexpensive and Solution created with little effort by the spindle body on its outside chilled becomes. This is based on the knowledge that the too relevant changes in length premier heat generation from the spindle body goes out and accordingly directly by a suitable compensation at the essential heat source there is no need for complex numerical compensation of the setting values can.

Eine besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Kombination ergibt sich bei der zusätzlichen Verwendung von Linearantrieben bzw. Direktantrieben zur Verstellung des auf den Längsschienen geführten Transportschlittens und des auf den Querschienen des Transportschlittens geführten Bearbeitungsschlittens, da die Linearantriebe bzw. Direktantriebe keine nennenswerte Wärmeentwicklung aufweisen und somit keine nennenswerte und dauerhafte Erwärmung dieser Bauteile der Längs- und Querverstellung auftritt, so dass sämtliche Achsen ohne Kompensation angesteuert werden können.A particularly advantageous combination according to the invention results from the additional use of linear drives or direct drives to adjust the the longitudinal rails out Transport carriage and the on the cross rails of the transport carriage out Processing slide, because the linear drives or direct drives no significant heat development have and therefore no significant and permanent heating of these Components of the longitudinal and cross adjustment occurs so that all axes without compensation can be controlled.

Indem nun durch die erfindungsgemäße Kühlung auf der Außenseite des Spindelkörpers eine gleichbleibende Temperatur erreicht wird, kann als Material für den Spindelkörper und vorteilhafterweise auch die weiteren zu verstellenden Elemente ein Leichtmetall gewählt werden, insbesondere Aluminium. Hierdurch ergibt sich eine weitere vorteilhafte Kombination mit einem hohen Synergieeffekt, da die Direktantriebe nur noch geringe Massen verstellen müssen, so dass eine sehr schnelle Verstellung möglich ist, bei der entsprechend auch eine zu vernachlässigende Wärmeentwicklung auftritt.Now by the cooling according to the invention the outside of the spindle body A constant temperature can be reached as a material for the spindle body and advantageously also the other elements to be adjusted selected a light metal be, especially aluminum. This results in another one advantageous combination with a high synergy effect, because the direct drives only need to adjust small masses, so that a very fast Adjustment possible is, in which there is also negligible heat development.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist somit überraschend einfach aufgebaut, erfordert keine numerische Kompensation der Einstellwerte und vermag auf Grund der schnellen und genauen Verstellbarkeit und Positionierbarkeit der Spindel eine schnelle Bearbeitung zu ermöglichen.The machine tool according to the invention is therefore surprising simply constructed, does not require numerical compensation of the setting values and due to the quick and precise adjustability and positionability to enable the spindle to be processed quickly.

Die Kühleinrichtung kann insbesondere als schraubenförmiges Gewinde auf der Außenseite des Spindelkörpers ausgebildet sein. Eine Abdichtung des z. B. gefrästen schraubenförmigen Kühlkanals bzw. der mehreren Kühlkanäle nach außen kann insbesondere direkt durch die Innenfläche der umgebenden Spindelkörperaufnahme erfolgen.The cooling device can in particular as a helical Thread on the outside of the spindle body be trained. A seal of the z. B. milled helical cooling channel or of the several cooling channels Outside can in particular directly through the inner surface of the surrounding spindle body receptacle respectively.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below the accompanying drawings in some embodiments explained. It demonstrate:

1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine; 1 a front view of a machine tool according to the invention;

2 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine; 2 a side view of the machine tool;

3 eine Vorderansicht des Transportschlittens mit Spindel; 3 a front view of the transport carriage with spindle;

4 eine Draufsicht auf die Anordnung aus 3; 4 a plan view of the arrangement 3 ;

5 eine Seitenansicht der Anordnung aus 3 mit teilweise entlang der Linie C-C geschnittenem Spindelgehäuse; 5 a side view of the arrangement 3 with spindle housing partially cut along line CC;

6 den Ausschnitt X aus 5; 6 the section X from 5 ;

7 eine vergrößerte Darstellung des Spindelkörpers bei geschnittenem Spindelgehäuse. 7 an enlarged view of the spindle body with the spindle housing cut.

Eine Werkzeugmaschine 1 weist ein Maschinenbett 2, Seitenwandungen 3 und auf den Seitenwandungen 3 vorgesehene, in Längsrichtung verlaufende Längsschienen 4 auf. Bei der gezeigten Werkzeugmaschine 1 der Gantry-Bauart begrenzen die Seitenwandungen 3 den Bearbeitungsraum 13. Auf den Längsschienen 4 ist ein Transportschlitten 5 geführt, der Querschienen 6 aufweist, auf denen wiederum ein Bearbeitungsschlitten 7 in Querrichtung verstellbar geführt ist. Auf dem Bearbeitungsschlitten 7 ist eine im Folgenden detaillierter beschriebene Spindel 8 mit Spindelstock 9 aufgenommen. Die Spindel 8 kann bei einer derartigen Pick-up-Werkzeugmaschine sowohl in den Bearbeitungsraum 13 als auch – wie in 2 gezeigt – außerhalb des Bearbeitungsraumes 13, z. B. zur Aufnahme von Werkstücken 10 mittels eines Greifers 12 von einer Werkstückzuführung 11, z. B. einem Transportband oder einem Wagen, und weiterhin zu einer Werkzeugablage 15 zur Aufnahme von Werkzeugen 16 geführt werden.A machine tool 1 has a machine bed 2 , Side walls 3 and on the side walls 3 provided longitudinal rails running in the longitudinal direction 4 on. In the machine tool shown 1 the gantry design limit the side walls 3 the machining room 13 , On the longitudinal rails 4 is a transport sledge 5 led, the cross rails 6 has, on which in turn a processing slide 7 is guided adjustable in the transverse direction. On the processing slide 7 is a spindle described in more detail below 8th with headstock 9 added. The spindle 8th can with such a pick-up machine tool both in the machining area 13 as well - as in 2 shown - outside the processing room 13 , e.g. B. for recording work breakfast 10 by means of a gripper 12 from a workpiece feed 11 , e.g. B. a conveyor belt or a trolley, and continue to a tool storage 15 for holding tools 16 be performed.

Für die Längsführung des Transportschlittens 5 sind am oberen Ende der Seitenwandungen 3 bzw. an den Längsschienen 4 Linearantriebe vorgesehen, die an den beiden Seiten gleichmäßig angesteuert werden. Auch die Verstellung des Bearbeitungsschlittens 7 erfolgt über an oder zwischen den Querschienen 6 vorgesehene Linearantriebe 30. Der Bearbeitungsschlitten 7, vorteilhafterweise auch der Transportschlitten 5 mit den Querschienen 6 ist hierbei ganz oder weitgehend aus Aluminium gefertigt.For the longitudinal guidance of the transport carriage 5 are at the top of the side walls 3 or on the longitudinal rails 4 Linear drives are provided, which are controlled equally on both sides. Also the adjustment of the processing slide 7 takes place on or between the cross rails 6 provided linear drives 30 , The processing slide 7 , advantageously also the transport carriage 5 with the cross rails 6 is made entirely or largely of aluminum.

Die Spindel 8 kann Werkstücke 10 von außerhalb in den Bearbeitungsraum 13 einführen und auf einen Bearbeitungstisch 20 legen. Anschließend kann die Spindel 8 nacheinander Werkzeuge 16 zur Bearbeitung der Werkstücke 10 mittels der Werkzeuge 16 aufnehmen. Grundsätzlich kann auch eine zweite Spindel vorgesehen sein. Weiterhin kann in der Spindel eine Werkzeugaufnahme aufgenommen sein sowohl für die Aufnahme von Werkzeugen als auch für die Aufnahme eines Greifers für z.B. Werkstücke oder Messgeräte.The spindle 8th can workpieces 10 from outside into the processing room 13 insert and onto a processing table 20 lay. Then the spindle 8th successive tools 16 for machining the workpieces 10 by means of the tools 16 take up. In principle, a second spindle can also be provided. Furthermore, a tool holder can be accommodated in the spindle, both for holding tools and for holding a gripper for, for example, workpieces or measuring devices.

Der Aufbau der Spindel 8 ist detaillierter in den 3 bis 7 gezeigt. Die Spindel 8 weist einen Spindelkörper 18 auf, der in einer Spindelkörperaufnahme 20 mit einer zylindrischen Innenfläche 21 aufgenommen ist und den Spindelstock 9 in an sich bekannter Weise in seiner Höhe verstellt. Auf der Außenseite 10 es Spindelkörpers 18 ist ein Gewinde 22 ausgebildet, das an der Innenfläche 21 der Spindelkörperaufnahme 20 anliegt und somit einen sich schraubenförmig entlang der Oberfläche des Spindelkörpers 18 erstreckenden Kühlkanal 23, oder grundsätzlich auch mehrere Kühlkanäle 23 ausbildet. Das Gewinde 22 ist vorteilhafterweise in die Außenseite des Spindelkörpers 18 eingefräst.The construction of the spindle 8th is more detailed in the 3 to 7 shown. The spindle 8th has a spindle body 18 on that in a spindle body receptacle 20 with a cylindrical inner surface 21 is included and the headstock 9 adjusted in height in a manner known per se. On the outside 10 it spindle body 18 is a thread 22 trained that on the inner surface 21 the spindle body receptacle 20 abuts and thus a helical along the surface of the spindle body 18 extending cooling channel 23 , or basically several cooling channels 23 formed. The thread 22 is advantageously in the outside of the spindle body 18 milled.

Am unteren Ende des Kühlkanals 23 führt ein Eingangsanschluss 24 als Schlauch oder Rohr in den Kühlkanal 23, und am oberen Ende des Kühlkanals 23 ist entsprechend ein Ausgangsanschluss 25 vorgesehen, der sich durch die Spindelkörperaufnahme 20 erstreckt. Die Anschlüsse 24, 25 können durch einfaches Hineinragen in den Kühlkanal 23 erfolgen.At the bottom of the cooling channel 23 leads an input connection 24 as a hose or pipe in the cooling channel 23 , and at the top of the cooling channel 23 is an output connector accordingly 25 provided by the spindle body receptacle 20 extends. The connections 24 . 25 can simply by protruding into the cooling channel 23 respectively.

Der Spindelkörper 18, die Spindelkörperaufnahme 20 und der Spindelstock 9 sind vorteilhafterweise aus Aluminium gefertigt. Entsprechend können auch der Transportschlitten 5 mit Querschienen 6 aus Aluminium gefertigt sein, so dass die für die dreiachsige Verstellung erforderlichen Massen sehr gering sind.The spindle body 18 who have favourited Spindle Body Pickup 20 and the headstock 9 are advantageously made of aluminum. The transport carriage can also be used accordingly 5 with cross rails 6 be made of aluminum so that the masses required for the three-axis adjustment are very low.

Der Eingangsanschluss 24 und der Ausgangsanschluss 25 sind in einen Kühlkreislauf eines Kühlmittels, z. B. Wasser, eingebunden, der sich über die Querschienen 6 erstreckende Schläuche, eine Pumpe sowie einen Temperaturmesser zur Messung der Temperatur des Spindelkörpers 18 sowie eine Regeleinrichtung umfasst, die in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Temperatursensors den Kühlmittelstrom durch den Kühlkanal 23 einstellt. Hierdurch wird eine im Wesentlichen konstante Temperatur unabhängig von der Leistungsabgabe des Spindelkörpers 18 geregelt, so dass von dem Spindelkörper 18 nach außen auf dem Bearbeitungsschlitten 7 und die Querschienen 6 keine Temperaturänderungen ausgegeben werden.The input port 24 and the output connector 25 are in a cooling circuit of a coolant, e.g. B. water, which is on the cross rails 6 extending hoses, a pump and a temperature meter for measuring the temperature of the spindle body 18 and also includes a control device which, depending on the measured temperature of the temperature sensor, the coolant flow through the cooling channel 23 established. This makes an essentially constant temperature independent of the power output of the spindle body 18 regulated so that from the spindle body 18 outwards on the processing slide 7 and the cross rails 6 no temperature changes are output.

Die Ansteuerung der Spuleneinrichtungen 30 der Linearantriebe erfolgt ohne numerische Kompensation einer thermischen Aus dehnung, da der Spindelkörper 18 der Spindel 8 temperaturgeregelt ist und hierdurch keine Änderungen der Einstellwerte durch die thermische Ausdehnung zu berücksichtigen sind.The control of the coil devices 30 the linear drives are made without numerical compensation of thermal expansion because the spindle body 18 the spindle 8th is temperature controlled and therefore no changes in the setting values due to the thermal expansion need to be taken into account.

Claims

Machine tool, with longitudinal rails ( 4 ), one on the longitudinal rails ( 4 ) movable carriage ( 5 ), one on cross rails ( 6 ) of the transport carriage ( 5 ) movable processing slide ( 7 ), one on the processing slide ( 7 ) picked up spindle ( 8th ) with spindle body ( 18 ) and headstock ( 9 ), characterized in that on the outside of the spindle body ( 18 ) a cooling device ( 23 ) is provided.

Machine tool according to claim 1, characterized in that on the outside of the spindle body ( 18 ) a helical cooling channel ( 23 ) with at least two coolant connections ( 24 . 25 ) is provided.

Machine tool according to claim 2, characterized in that the cooling channel ( 23 ) between one on the outside of the spindle body ( 18 ) trained thread ( 22 ) and one the spindle body ( 18 ) surrounding spindle body receptacle ( 20 ) is trained.

Machine tool according to claim 3, characterized in that the spindle body ( 18 ) and the inside of the spindle body holder ( 20 ) are cylindrical.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the spindle body ( 18 ) is made of aluminum.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the machining slide ( 7 ) and the cross rails ( 6 ) and the transport carriage ( 5 ) are made of aluminum.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that linear motors ( 30 ) in the side changes ( 3 ) and / or the longitudinal rails ( 4 ) for the longitudinal adjustment of the transport carriage ( 5 ) are provided.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that linear drives ( 30 ) for the adjustment of the processing slide ( 7 ) on the cross rails ( 6 ) are provided.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that in or on the spindle body ( 18 ) a temperature sensor is provided and a regulating device for regulating one through the at least one cooling duct ( 23 ) running cooling circuit depending on the temperature of the spindle body determined by the temperature sensor ( 18 ) is provided.