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Gebiet der Erfindung
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- Werkzeugmaschinen aus Mineralguss
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Die Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen aus Mineralguss.
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Stand der Technik
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Hintergrund der Erfindung
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Stand der Technik ist es, dass Werkzeugmaschinen – wie zum Beispiel auch Portalfräsmaschinen Anmeldung
20 2015 0017 147 /
201620226406.6 in China – aus Mineralguss hergestellt werden. In der vorgenannten Anwendung wurde bereits auf die Nachteile der Anbindung des RAM in den bekannten Maschinenkonstruktionen hingewiesen. Im Markt gibt es zwar inzwischen Maschinenkonstruktionen aus Grauguss, die diese Nachteile mindern, aber noch nicht so optimal, wie das in Mineralguss möglich ist.
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Aufgabenstellung, Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Z-RAM so steif wie eben möglich in eine Werkzeugmaschine insbesondere in eine Portal-Werkzeugmaschine zu integrieren, derart, dass alle Teile die sich in der Werkzeugmaschine bewegen müssen, die maximal möglichen Steifigkeiten bei der Bearbeitung von Werkstücken aufweisen.
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Um dem Z-RAM die erforderliche Steifigkeit zu geben, bietet sich der Werkstoff Mineralguss an, denn mit diesem Werkstoff sind Konstruktionen möglich, die sich z. B. mit Konstruktionen aus Gusseisen nicht, oder nicht kostengünstig realisieren lassen. Das Mineralguss Material dämpft und reduziert Schwingungen 10 mal besser als z. B. Grauguss, was hauptsächlich die Präzision der Werkzeugmaschinen wesentlich verbessert, aber auch die Geräuschdämpfung der Maschinen positiv beeinflusst. Mineralguss ist elektrisch nicht leitend, hat nach dem Abguss nur sehr geringere Volumenänderungen und hat damit nach der Aushärtung des Abgusses sehr geringe innere Spannungen, reagiert auf Temperaturschwankungen im Vergleich zum Grauguss sehr viel langsamer. Das war der Grund, warum zu allererst in 1980 Schleifmaschinen aus Mineralguss hergestellt wurden.
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Alle diese Vorteile sind aber nicht der Grund für die Erhöhung der Steifigkeit des Z-RAM's in einer Werkzeugmaschine, sondern der Grund für die Steifigkeitserhöhung des Z-RAM's ist die Möglichkeit einer geänderten Maschinenkonstruktion, die die gewünschte höhere Steifigkeit des Z-RAM's ermöglicht.
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Außerdem ist positiv zu bemerken, dass jede Tonne Mineralguss, die anstelle von Gusseisen oder Stahl verwendet wird, 1,5 t CO2 Emission verhindert und 8000 kWh Energie spart, die nur allein bei der Roheisenproduktion entsteht und verbraucht wird. Mit Mineralguss ist ein Material gemeint, das je nach Bedarf aus unterschiedlichen Bestandteilen besteht. Das Basismaterial kann eine Basalt/Quarz Mischung nach der Sieblinie von Fuller sein, mit einem Mehlkorn von wenigen tausenstel mm bis 0,5 mm, einem Feinkorn von 0,5 bis 8 mm und einem Grobkorn von 8 bis 16 mm, je nachdem welche Teile produziert werden sollen. Diese Hartgesteine werden vermischt mit z. B. einem Epoxid Harz und einem Härter. Das fertige Produkt härtet in einer Form aus und hat dann die vor beschriebenen Vorteile gegenüber Gusseisen. Einer der wesentlichen Vorteile ist allerdings, die sehr große Freiheit bei der Formgebung aller Mineralgusskonstruktionen, nahezu jede Formgebung ist dadurch möglich, weil nachträglich Mineralgussteile unlösbar miteinander verbunden werden können, – verklebt und vergossen – und so Maschinenteile entstehen, die mit Grauguss nicht abformbar sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgaben werden erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und 2 effizient dadurch gelöst, dass über die
Anmeldung 20 2015 0017 147 in Deutschland/und
201620226406.6 in China hinaus die mit dieser Erfindung erreichbaren Vorteile der Steifigkeit der Z-RAM Konstruktion durch eine geänderte Mineralgusskonstruktion und eine Verbundkonstruktion des RAM selbst noch verbessert werden. Die Verbesserung der vorliegenden Anmeldung liegt weiterhin darin begründet, dass die Nachteile der eingeengten Bewegungsmöglichkeiten des RAM bei der Konstruktion in Anmeldung 20 2015 0017 147/201620226406.6 ausgemerzt wurden, dadurch, dass bei allen vorgestellten Anwendungen
1,
2,
3 und
4 der Z-RAM in den horizontalen Schlitten und bei den
3 und
4 mittig durch die horizontale Brücke der Werkzeugmaschine eingebunden ist, anders als das in der Anmeldung 20 2015 0017 147/201620226406.6 vorgestellt wurde.
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Um die maximale Steifigkeit zu erreichen ist der RAM wie bisher mit insgesamt 4 Stück Wälzlagerführungssystemen in der Y-Achse montiert, jedoch nicht mehr so, dass sich nur die Brücke horizontal bewegen kann, sondern der RAM ist in einen Schlitten integriert, der sich horizontal bewegen kann, unabhängig davon, ob eine Bewegung der Brücke in Längsrichtung erfolgt oder nicht.
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Ausführungsbeispiele, Kurzbeschreibung der anhängenden Zeichnung
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Je ein Anwendungsbeispiel ist in den anhängenden Zeichnungen schematisch dargestellt und näher beschrieben:
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1 zeigt die schematische Darstellung einer Portal-Werkzeugmaschine aus Mineralgussmaterial in dreidimensionaler Ansicht bestückt mit Linearmotoren in allen drei Achsen, mit Linearführungssystemen in allen drei Achsen, in denen auch ein nicht dargestelltes Klemmsystem integriert ist, welches verhindert, dass sich bei Ausfall von Energiezufuhr die mit den Linearmotoren beweglichen Maschinenschlitten unkontrolliert weiterbewegen können, einem Z-RAM der umschlossen ist von dem Schlitten in dem der RAM montiert ist. Der Schlitten bewegt sich waagerecht auf der Brücke. Der Schlitten in dem der RAM montiert ist besteht vor der Endmontage des RAM aus zwei Teilen und wird nach der Montage des RAM so verklebt und vergossen, dass sich der RAM allseitig umschlossen in diesem Schlitten mit hoher Steifigkeit bewegen kann.
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2. zeigt eine schematische Darstellung einer Portal-Werkzeugmaschine aus Mineralgussmaterial in dreidimensionaler Ansicht in ähnlicher Ausführung wie in 1 dargestellt, nur mit dem Unterschied, dass das Portal dieser Maschine fest steht und sich Stattdessen der Tisch zwischen den Portalständern bewegt. Der RAM ist in gleicher Weise in den Schlitten integriert, wie in der Maschine 1.
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3 und 4 zeigt eine weitere Ausführung einer Portal-Werkzeugmaschine in der anders als in den Beispielen der 1 und 2 der RAM nicht nur zentrisch in dem Schlitten integriert ist, der sich waagerecht auf der Brücke der Maschine bewegt, sondern auch mittig in der Brücke positioniert ist, was dazu führt, dass der RAM eine maximal möglich Steifigkeit erhält.
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Wie schon bei den Schlitten der 1 und 2 besteht auch dieser Schlitten vor der Endmontage des RAM's in diesen Schlitten aus zwei Teilen. Jedoch mit dem wesentlichen ersten Vorteil der Möglichkeit der absolut zentrischen Montage in diesen Schlitten und dem zweiten wesentlichen Vorteil, dass der Schlitten auch die Brücke total umschließt und mit den Führungssystemen auf der Vorderseite der Brücke und mit den nicht dargestellten Führungssystemen auf der Rückseite der Brücke eine symmetrische Einheit bildet, die zu einer optimalen Steifigkeit des RAM in dieser Konstruktion führt.
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5 zeigt einen Z-RAM 6 in einer dreidimensionalen schematisch dargestellten Verbundkonstruktion, bei der die Außenhaut und dass Innenteil des RAM aus einem massiven Blechrohr oder Gussrohr besteht und zwischen diesen beiden Teilen Mineralgussmaterial eingelagert ist, welches diese beiden Teile in der gewünschten Weise positioniert und zu einer optimalen Steifigkeit führt. Vor dem Gießprozess sind die beiden Rohre so vorbereitet, dass nach dem Gießprozess und dem Aushärten des Mineralgussmaterials an die Außenhaut die notwendigen Linearführungssysteme, Kugelrollspindellagerböcke oder Linearmotoren etc. in entsprechender Genauigkeit montiert werden können.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt die schematische Darstellung einer Portal-Werkzeugmaschine aus Mineralgussmaterial in dreidimensionaler Ansicht bestückt mit Linearmotoren 1 in allen drei Achsen, mit Linearführungssystemen 2 in allen drei Achsen, in denen auch ein nicht dargestelltes Klemmsystem 3 integriert ist, welches verhindert, dass sich bei Ausfall von Energiezufuhr die mit den Linearmotoren 1 beweglichen Maschinenschlitten 4, 5 und der Z-RAM 6 unkontrolliert weiterbewegen können, einem Z-RAM 6 der umschlossen ist von dem Schlitten 5 in dem der Z-RAM 6 montiert ist. Der Schlitten 5 in dem der Z-RAM 6 montiert ist besteht vor der Endmontage des Z-RAM 6 aus zwei Teilen 7, 8, und wird nach der Montage des Z-RAM 6 an der Fügestelle 9 so verklebt und vergossen, dass sich der Z-RAM 6 allseitig umschlossen in diesem Schlitten mit hoher Steifigkeit bewegen kann.
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2 zeigt die schematische Darstellung einer Portal-Werkzeugmaschine aus Mineralgussmaterial in dreidimensionaler Ansicht bestückt mit Linearmotoren 1 in allen drei Achsen, mit Linearführungssystemen 2 in allen drei Achsen, in denen auch ein nicht dargestelltes Klemmsystem 3 integriert ist, welches verhindert, dass sich bei Ausfall von Energiezufuhr die mit den Linearmotoren 1 beweglichen Maschinenschlitten 5 sowie der Tisch 10 und der Z-RAM 6 unkontrolliert weiterbewegen können, einem Z-RAM 6 der umschlossen ist von dem Schlitten 5 in dem der Z-RAM 6 montiert ist. Der Schlitten 5 in dem der Z-RAM 6 montiert ist besteht vor der Endmontage des Z-RAM 6 aus zwei Teilen 7, 8, und wird nach der Montage des Z-RAM 6 an der Fügestelle 9 so verklebt und vergossen, dass sich der Z-RAM 6 allseitig umschlossen in diesem Schlitten mit hoher Steifigkeit bewegen kann.
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3 und 4 zeigt eine weitere Ausführung einer Portal-Werkzeugmaschine in der anders als in den Beispielen der 1 und 2 der Z-RAM 6 nicht nur im Zentrum 11 in dem Schlitten 5 integriert ist, der sich waagerecht auf der Brücke 4 der Maschine 3 und 4 bewegen kann, sondern auch mittig 12 in der Brücke 4 positioniert ist, was dazu führt, dass der Z-RAM 6 eine maximal mögliche Steifigkeit erhält. Wie schon bei den Schlitten 5 der Maschinen 1 und 2 besteht auch dieser Schlitten 5 vor der Endmontage des Z-RAM 6 aus zwei Teilen 7, 8, der nach der Montage des Z-RAM 6 an der Fügestelle 9 so verklebt und vergossen wird, dass sich der Z-RAM 6 allseitig umschlossen in diesem Schlitten 5 montiert ist und dass der Schlitten 5 gleichzeitig auch die Brücke 4 total umschließt und mit den Führungssystemen 2 auf der Vorderseite der Brücke und mit den nicht dargestellten Führungssystemen 2 auf der Rückseite der Brücke 4 eine symmetrische Einheit bildet, die zu einer optimalen Steifigkeit des Z-RAM 6 in dieser Konstruktion führt.
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5 zeigt einen Z-RAM 6 in einer dreidimensionalen schematisch dargestellten Verbundkonstruktion im Schnitt, bei der die Außenhaut 13 und dass Innenteil 14 des Z-RAM 6 aus einem massiven Blechrohr oder Gussrohr besteht und zwischen diesen beiden Teilen Mineralgussmaterial 16 eingelagert ist, welches die Außenhaut 13 und das Innenteil 14 in der gewünschten Weise positioniert und so zu einer optimalen Steifigkeit führt.
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Vor dem Gießprozess ist die Außenhaut 13 und das Innenteil 14 so vorbereitet, dass nach dem Gießprozess und dem Aushärten des Mineralgussmaterials 16 an die Außenhaut 13 die notwendigen Linearführungssysteme 2, Linearmotoren 1, etc. in entsprechender Genauigkeit montiert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearmotor
- 2
- Linearführungssystem
- 3
- nicht dargestelltes Klemmsystem
- 4
- Brücke
- 5
- Schlitten
- 6
- Z-RAM
- 7
- Schlittenteil
- 8
- Schlittenteil
- 9
- Fügestelle
- 10
- Tisch
- 11
- Zentrum Schlitten 5
- 12
- Mitte Brücke
- 13
- Außenhaut
- 14
- Innenteil
- 15
- Mineralgussmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20150017147 [0002]
- CN 201620226406 [0002, 0007]
- DE 2020150017147 [0007]
