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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der hochpräzisen, hocheffizienten und schnell arbeitenden Fünf-Achsen-Bearbeitungszentren und betrifft insbesondere eine Werkbankstruktur.
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Technischer Hintergrund
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Fünf-Achsen-Bearbeitungszentren werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig zur Bearbeitung komplexer dünnwandiger Werkstücke eingesetzt. Die Werkbank als eine der wichtigen Funktionskomponenten der Fünf-Achsen-Bearbeitungszentren steht im Mittelpunkt von Forschung und Entwicklung.
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Die herkömmliche Werkbank ist normalerweise aus einem Stück mit Versteifungen ausgeführt, deren Dimension entsprechend der Dimension der zu bearbeitenden Werkstücke festgelegt wird, sodass das Gewicht und die Massenträgheit der Werkbank beim Bearbeiten von groß dimensionierten Werkstücken entsprechend angepasst sind. Dies beeinträchtigt die Beschleunigung des auf der Werkbank eingesetzten Motors und somit die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke unter Berücksichtigung der Leistung und der Drehgeschwindigkeit des Motors. Die Gewichtsreduzierung der Werkbank ist daher erforderlich und wurde bisher meistens durch die verbesserte Dimension bzw. Anordnung der Versteifungen oder durch die Verwendung von leichten Materialien erzielt. Allerdings kann das Werkbankgewicht mittels der oben beschriebenen Verfahren nur geringfügig reduziert werden, sodass die Beeinträchtigung der Beschleunigung des Motors und der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke nicht optimal verbessert wird.
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Inhalt der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist die Bereitstellung einer Werkbankstruktur, um das im Stand der Technik geschilderte Problem zu lösen.
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Das technische Problem wird durch die im Folgenden beschriebene Lösung gelöst:
- Eine Werkbankstruktur umfassend eine Deckplatte und eine Bodenplatte, wobei eine Mehrzahl von Hohlraumstützrohren zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei die beiden Enden der jeweiligen Hohlraumstützrohre jeweils mit der unteren Oberfläche der Deckplatte und der oberen Oberfläche der Bodenplatte in Kontakt stehen; wobei die Zwischenräume zwischen den Hohlraumstützrohren mit einem Epoxidharz ausgefüllt sind, wobei Seitenplatten zum Umschließen der Hohlraumstützrohre zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte angeordnet sind, und wobei die Seitenplatten mit der Deckplatte und der Bodenplatte durch Schrauben verbunden sind.
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Es ist bevorzugt, wenn die Seitenplatten eine Linksseitenplatte, eine Rechtsseitenplatte, eine Vorderseitenplatte und eine Rückseitenplatte umfassen; wobei die Linksseitenplatte, die Rechtsseitenplatte, die Vorderseitenplatte und die Rückseitenplatte um die Hohlraumstützrohre angeordnet sind.
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Es ist bevorzugt, wenn die Hohlraumstützrohre als Kohlefaserrohre ausgeführt sind.
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Es ist bevorzugt, wenn der Querschnitt der Hohlraumstützrohre rechteckförmig, kreisförmig oder sechseckförmig ist.
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Es ist bevorzugt, wenn die obere Oberfläche der Deckplatte mit einer T-förmigen Nut zum Festhalten eines zu bearbeitenden Werkstückes versehen ist.
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Es ist bevorzugt, wenn die untere Oberfläche der Deckplatte mit einer Mehrzahl von Montageöffnungen zum Positionieren der Hohlraumstützrohre versehen ist.
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Es ist bevorzugt, wenn die Montageöffnungen im gleichen Abstand versetzt angeordnet sind.
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Es ist bevorzugt, wenn die obere Oberfläche der Bodenplatte mit einer Mehrzahl von Montageöffnungen zum Positionieren der Hohlraumstützrohre versehen ist.
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Es ist bevorzugt, wenn die Montageöffnungen als Senkbohrungen ausgeführt sind.
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Es ist bevorzugt, wenn jede Montageöffnung in der Deckplatte immer mit einer Montageöffnung in der Bodenplatte derart korrespondierend ausgeführt ist, dass sich die beiden Montageöffnungen in einer Linie befinden.
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Die vorliegende Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik folgende Vorteile:
- Die Werkbankstruktur der vorliegenden Erfindung umfassend eine Deckplatte und eine Bodenplatte, wobei eine Mehrzahl von Hohlraumstützrohren zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei die beiden Enden der jeweiligen Hohlraumstützrohre jeweils mit der unteren Oberfläche der Deckplatte und der oberen Oberfläche der Bodenplatte in Kontakt stehend sind; wobei die Zwischenräume zwischen den Hohlraumstützrohren mit einem Epoxidharzausgefüllt sind, wobei Seitenplatten zum Umschließen der Hohlraumstützrohre zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte angeordnet sind, und wobei die Seitenplatten mit der Deckplatte und der Bodenplatte durch Schrauben verbunden sind. Anstatt der herkömmlichen Versteifungen wird hierbei das Epoxidharz ausgefüllt, welches eine kleinere Dichte aufweist, sodass das Werkbankgewicht stark reduziert werden kann.
- Das ausgefüllte Epoxidharz erhöht darüber hinaus die Dämpfung der Kohlefaser-Werkbank, wodurch Vibrationen und Geräusche beim Betrieb der Kohlefaser-Werkbank reduziert werden können. Die Werkbankstruktur der vorliegenden Erfindung weist eine einfache Struktur auf und kann modular aufgebaut werden, in dem die jeweiligen Bauteile gleichzeitig parallel hergestellt und anschließend zur Bildung der Werkbank miteinander zusammengebaut werden. Darüber hinaus können die jeweiligen Bauteile aufgrund ihrer einfachen Formen unkompliziert gefertigt und die Werkbank kann mit den Bauteilen unkompliziert zusammengebaut werden, wodurch die Fertigungsdauer der Werkbank verkürzt werden kann.
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Die Hohlraumstützrohre bestehen aus Kohlefasermaterial mit kleinem Gewicht und hoher Steifigkeit; somit kann das gesamte Gewicht der Werkbank weiter reduziert und die gesamte Steifigkeit der Werkbank erhöht werden.
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Die als Senkbohrungen ausgeführten Montageöffnungen erleichterten die Einbettung der Kohlefaserrohre in die Deck- und Bodenplatte. Der Klebstoff an den Verbindungsstellen zwischen den Kohlefaserrohren und der Deck- oder Bodenplatte verstärkt die deren Verbindung.
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Die Kohlefaserrohre sind in Reihen und Spalten versetzt im gleichen Abstand angeordnet, sodass je sechs Kohlefaserrohre ein Sechseck bilden und die Kohlefaserrohre somit eine Wabenstruktur bilden, welche die Steifigkeit der Werkbank weiter erhöhen kann.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung der Erfindung;
- 2 eine Draufsicht des Schnitts der Werkbankstruktur umfassend die Hohlraumstützrohre mit kreisförmigen Querschnitten;
- 3 eine Hauptansicht des Schnitts der Werkbankstruktur umfassend die Hohlraumstützrohre mit kreisförmigen Querschnitten;
- 4 eine Draufsicht des Schnitts der Werkbankstruktur umfassend die Hohlraumstützrohre mit rechteckförmigen Querschnitten;
- 5 eine Hauptansicht des Schnitts der Werkbankstruktur umfassend die Hohlraumstützrohre mit rechteckförmigen Querschnitten;
- 6 eine Draufsicht des Schnitts der Werkbankstruktur umfassend die Hohlraumstützrohre mit sechseckförmigen Querschnitten; und
- 7 eine Hauptansicht des Schnitts der Werkbankstruktur umfassend die Hohlraumstützrohre mit sechseckförmigen Querschnitten.
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Ausführliche Ausführungsformen
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Die Erfindung wird bezüglich der Figuren wie folgt ausführlich beschrieben:
- 1 bis 7 zeigen eine Werkbankstruktur umfassend eine Deckplatte 1 und eine Bodenplatte 2, wobei eine Mehrzahl von Hohlraumstützrohren 7 zwischen der Deckplatte 1 und der Bodenplatte 2 in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei die beiden Enden der jeweiligen Hohlraumstützrohre jeweils mit der unteren Oberfläche der Deckplatte 1 und der oberen Oberfläche der Bodenplatte 2 in Kontakt stehend sind;
wobei die Zwischenräume zwischen den Hohlraumstützrohren mit einem Epoxidharz 8 ausgefüllt sind, wobei Seitenplatten zum Umschließen der Hohlraumstützrohre 7 zwischen der Deckplatte 1 und der Bodenplatte 2 angeordnet sind, und wobei die Seitenplatten mit der Deckplatte 1 und der Bodenplatte 2 durch Schrauben verbunden sind.
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Die Seitenplatten umfassen eine Linksseitenplatte 3, eine Rechtsseitenplatte 4, eine Vorderseitenplatte 5 und eine Rückseitenplatte 6; wobei die Linksseitenplatte 3, die Rechtsseitenplatte 4, die Vorderseitenplatte 5 und die Rückseitenplatte 6 um die Hohlraumstützrohre angeordnet sind.
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Wie in 2 bis 7 gezeigt, sind die Hohlraumstützrohre 7 als Kohlefaserrohre ausgeführt. Der Querschnitt der Hohlraumstützrohre ist rechteckförmig, kreisförmig oder sechseckförmig. Die obere Oberfläche der Deckplatte 1 ist mit einer T-förmigen Nut zum Festhalten eines zu bearbeitenden Werkstückes versehen.
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Die untere Oberfläche der Deckplatte 1 ist mit einer Mehrzahl von Montageöffnungen zum Positionieren der Hohlraumstützrohre versehen, wobei die Montageöffnungen im gleichen Abstand versetzt angeordnet sind, sodass je sechs Montageöffnungen ein Sechseck bilden, und wobei die Montageöffnungen als Senkbohrungen ausgeführt sind.
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Die obere Oberfläche der Bodenplatte 2 ist mit einer Mehrzahl von Montageöffnungen zum Positionieren der Hohlraumstützrohre versehen, wobei die Montageöffnungen im gleichen Abstand versetzt angeordnet sind, sodass je sechs Montageöffnungen ein Sechseck bilden, und wobei die Montageöffnungen als Senkbohrungen ausgeführt sind.
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Nach der Montage ist jede Montageöffnung der Deckplatte 1 immer mit einer Montageöffnung der Bodenplatte 2 derart korrespondierend ausgeführt, dass sich die beiden Montageöffnungen in einer Linie befinden. Die Seitenplatten sind mit Bolzenlöchern zur Verbindung der Deckplatte 1 und der Bodenplatte 2 versehen.
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Die Dimension der Linksseitenplatte 3, der Rechtsseitenplatte 4, der Vorderseitenplatte 5 und der Rückseitenplatte 6 ist je nach der Anwendung basierend auf der Dimension einer Kohlefaser-Werkbank einstellbar, wobei die Seitenplatten zum Schützen und Stützen dienen sowie mit einem Montagedraht, einer Bolzenmutter, einem Wegsensor, einer Energieführungskette und einem Schutzschild versehen sind.
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Das ausgefüllte Epoxidharz 8 hat eine kleinere Dichte und erhöht die Dämpfung der Kohlefaser-Werkbank, wodurch Vibrationen und Geräusche beim Betrieb der Kohlefaser-Werkbank reduziert werden können.
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Die untere Oberfläche der Deckplatte 1 und die obere Oberfläche der Bodenplatte 2 sind zum Positionieren der Hohlraumstützrohre mit Montageöffnungen versehen. Bei der Montage werden die Hohlraumstützrohre 7 in der Deckplatte 1 und der Bodenplatte 2 eingebettet, somit können sich die Holraumstützrohre mit der Deckplatte 1 und der Bodenplatte 2 fester verbinden.
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Die Hohlraumstützrohre 7 sind mittels eines Klebstoffes in die Montageöffnungen der Deckplatte 1 und der Bodenplatte 2 derart eingebettet, dass die Zwischenräume zwischen den Hohlraumstützrohren und den Montageöffnungen mit dem Klebstoff ausgefüllt sind.
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Der Montageprozess der oben beschriebenen Werkbankstruktur wird wie folgt beschrieben: Zunächst wird die Deckplatte 1 umgedreht befestigt, sodass die obere Fläche mit der T-förmige Nut nach unten ausgerichtet ist. Anschließend werden die Linksseitenplatte 3, die Rechtsseitenplatte 4, die Vorderseitenplatte 5 und die Rückseitenplatte 6 jeweils mit der Deckplatte 1 fest verschweißt. Anschließend werden die Hohlraumstützrohre 7 in die Montageöffnungen der Deckplatte 1 eingebracht und dann werden die Zwischenräume zwischen den Hohlraumstützrohren mit dem Epoxidharz 8 ausgefüllt. Anschließen wird die Bodenplatte 7 derart angebracht, dass die Hohlraumstützrohre in die Montageöffnungen eingebettet sind. Schließlich wird die Bodenplatte 2 mit der Linksseitenplatte 3, der Rechtsseitenplatte 4, der Vorderseitenplatte 5 und der Rückseitenplatte 6 durch Schrauben verbunden. Um die Gesamtsteifigkeit der Werkbank zu erhöhen und den Montageprozess zu vereinfachen, können die Deckplatte 1, die Linksseitenplatte 3, die Rechtsseitenplatte 4, die Vorderseitenplatte 5 und die Rückseitenplatte 6 zur Bildung eines Metallhohlraumes bei der Fertigung einstückig zusammen gegossen werden. Anschließend werden die Hohlraumstützrohre 7 in die Montageöffnungen der Deckplatte 1 eingeführt und dann werden die Zwischenräume zwischen den Hohlraumstützrohren mit dem Epoxidharz 8 ausgefüllt. Anschließen wird die Bodenplatte 7 derart angebracht, dass die Hohlraumstützrohre in die Montageöffnungen eingebettet sind. Schließlich wird die Bodenplatte 2 mit der Linksseitenplatte 3, der Rechtsseitenplatte 4, der Vorderseitenplatte 5 und der Rückseitenplatte 6 durch Schrauben verbunden. Die Werkbank umfasst insgesamt sechs Metallplatten, Kohlefaserrohre und Epoxidharz und kann modular aufgebaut werden, indem die jeweiligen Bauteile gleichzeitig parallel hergestellt und anschließend zur Bildung der Werkbank miteinander zusammengebaut werden können. Die jeweiligen Bauteile können aufgrund ihrer einfachen Formen unkompliziert gefertigt werden und die Werkbank kann mit den Bauteilen einfach zusammengebaut werden, wodurch die Fertigungsdauer der Werkbank verkürzt werden kann. Darüber hinaus kann die Werkbank aufgrund ihres modularen Aufbaus je nach der unterschiedlichen Anwendung schnell aufgebaut werden. Die Versteifungen der konventionellen Werkbänke wird meistens zuerst im Formenbau und anschließendem Gießen erzielt. Im Vergleich mit den konventionellen Werkbänken benötigt die Kohlefaser-Werkbank der vorliegenden Erfindung eine kürzere Fertigungsdauer und bietet eine flexible Abwendungsmöglichkeit je nach Bedarf.
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Dies ist nur ein spezifisches Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und stellt keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung dar.
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Bezugszeichen
- 1:
- Deckplatte
- 2:
- Bodenplatte
- 3:
- Linksseitenplatte
- 4:
- Rechtsseitenplatte
- 5:
- Vorderseitenplatte
- 6:
- Rückseitenplatte
- 7:
- Hohlraumstützrohr
- 8:
- Epoxidharz
