DE2223213C3

DE2223213C3 - Gestell für eine MeB- oder Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2223213C3
Application number: DE2223213A
Authority: DE
Inventors: Franco Moncalieri Turin Satorio (Italien)
Original assignee: Dea Digital Electronic Automation SpA Moncalieri Turin (italien)
Current assignee: Dea Digital Electronic Automation SpA Moncalieri Turin (italien)
Priority date: 1972-05-12
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1975-01-09
Also published as: US3785743A; FR2185135A5; GB1384344A; DE2223213B2; DE2223213A1

Description

am Tragrahmen abgestützt ist und im we-SS η nur zur Führung der Schlitten dient, denn Xre sind ihrerseits über elastische Tragglieder und S Kompensationseinrichtung direkt an den starren SKäulen abgestützt, so daß ihr Gewicht den Schiit-SS mngsrahmen nicht oder jedenfalls nicht we- !«S belastet. Dies macht es möglich, den Schiit-S Fühningsrahmen relativ zu den auf ihn wirkenden Kräften ausreichend starr und unnachgiebig zu kon-SJjeren, so daß min eine hohe Präzision erhält, ohne gS überschwere Konstruktionen verwende« zu Susen. Da andererseits der Tragrahmen nicht - wie Z den bekannten Maschinen - praktisch starr sein i d Wkstück abstüteten muß, ohne bei größeren Maschinen gelungen'^Jn Schhi er mit Vorteil so ausgebildet, d aß er drei gJ™

träger über eine im Q

bare Torsionswel e "f^^ Hierdurch w.rd es in einfacher Wewe wog'^cn' ^',_ken Endmontage die genaue Parallelität der Langbalken einzustellen, wie sie fur eine perfekte miming Schlitten erforderlich ist. erfindungsge-

„?^M" ** "¹^ Jif^einemweifeFen maßen Gestells erhalt man _η«^«η Tagrahmen Merkmalder Erfindung dadurch dai der B^ drei L-formige Trager aufweist, ?^ere" _Grund-

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trächtliche Größe annehmen kann. Aber auch hier is die erfindungsgemäße Anordnung vorteilhaft, weil dtaienigen Teill der Maschine, auf die die S hneid-Stwirkt, nämlich der Tragrahmen und der Schiitfen Fuhrungsrahmen, zwar so starr dimensioniert Lerden müssen, daß sie der Schneidkraft widerstehen Sien; dabei muß aber auf das Gewicht des Werkstücks und das Gewicht der beweglichen Lasten keine

S^^die Schlitten ajstüt-^Mlt Nortel

so aufgebaut, daß sie /wei

weist, die einerseits an den starre ι

lenkt ^«^^"^Α "'»einander verbunden smd.

einfach und ermöglicht eine

daß

SU zs B

^^ ist cne

frfbesönders vorder Längsschlitten

Na hgeben des Tragrahmens infolge Änderung seiner ^^g ^^ ^ ^

Belastung die Kraft auf den Schhtten-Fuhrungsrah- ™ⁿ^^J^^£ⁿ _n ^_{1 m}.„ ferner erfindang,-

kTktllSeiulrordentHch klein gemacht wer-

ein Wagen fährt, an dem über Federn der LängsschlH-de.

S eine höhere Präzision erreicht werden, doch ,st das Problem der Genauigkeit durch solche Maßnahteilweise lösbar, da d.e erste η und die /.weiten

_{raumbildliche} Darstellung einer Ein-

^{hine nach Fi8}·^{K in verg}

_{aufgeschnitte}ne raumbildliche £ _TeiIes des Schlitten-Führungsrah

Tragglilder unabhängig voneinander !angenverstell bar und damit in ihrer Stützwirkung einstellbar smd. Auf diese Weise wird es in einfacher Weise möglich den Tragrahmen genau auszurichten, nachdem das Werkstück auf ihm angeordnet worden,_Bt Eine solche Ausrichtung kann automatisch imttels Stellmotoren

dne^Vleicn!elS5c^i. de. Arbeitstischs

* _rUngsr_ahmen 2 weist zwei

°er Scnm ^ _e._{nen Querträ 6 ver}.

und miteinander eine Anordnung m bilden. An den Längsträgern 5 s.nd ^"^ Längsschlitten 8 vorgesehen. _ihrerseits Führungen 9 für e.nen Oucr-

mit Vorteil

^η Glied 11 in Form einer geha„er,; das Glied Il we,,

an seinem unteren Ende einen Arbeitskopf 12 auf, mit dem verschiedene Werkzeuge 13 verbunden werden können.

Der Längsschlitten 8, der Querschlitten 10 und die Meßsäulc 11 werden durch drei Servomotoren angetrieben, welche da/u ausgebildet sind, sie längs drei Koordinatenachsen X bzw. Y bzw. Z zu bewegen, so daß der Arbeitskopf 12 an jedem beliebigen Punkt im Arbeitsbereich der Maschine bewegt werden kann.

Die Kompensationseinrichtung 3 trägt die beweglichen Lasten der Maschine und weist hierzu zwei Paare von zwei aneinander angelenkten Armen oder Lenkern 14 auf. von denen jede an einem Ende mit dem Oberteil einer der Säulen 1 mittels Gelenken 15 und an ihrem anderen Ende über Gelenke 16 mit einer als Koppeiglied dienenden Stange 17 verbunden ist. An den Gelenken 16sind die Anordnungen von angelenkten Armen oder Lenkern 14 mittels elastischer Tragglieder in Form von Zugfedern 18 mit dem Längsschlitten 8 verbunden. Auf der Stange 17 gleitet ein Luftkissenlager 19 von der Art, welche Druckluft von einer äußeren Quelle verwendet, und dieses Lager 19 ist über eine als elastisches Tragglied dienende Zugfeder 20 mit dem Querschlitten 10 verbunden. Die Gelenke aller Gelenkstellen sind so konstruiert, daß die Reibung auf ein Minimum reduziert ist, so daß die Schlitten bei ihrer Bewegung hinter der Kompensationseinrichtung 3 mit einer minimalen Kraft hergezogen werden. Die Kompensationseinrichtung 3 trägt - wie bereits erläutert - die beweglichen Lasten, also den Längsschlitten 8 und den Querschlitten 10, so daß diese auf den Schlitten-Fühningsrahmen 2 keine oder mindestens nur sehr kleine, willkürlich bestimmbare Kräfte ausüben. Dies macht es möglich, den Führungsrahmen 2 ohne übertriebenen Aufwand ausreichend starr auszubilden.

Der Tragrahmen 4 weist eine Grundplatte 21 auf, auf der ein Arbeitstisch 22 für die zu messenden oder zu zeichnenden Teile angeordnet ist. Diese Grundplatte 21 ist starr mit drei L-förmigen Elementen oder Trägern 23 verbunden, welche am Oberteil ihres vertikalen Abschnitts drei starre Stützglieder oder -stellen 24 für den Schlitten-Führungsrahmen aufweisen. Die Stutzglieder 24 sind so konstruiert, daß der Schlitten-Fuhrungsrahmen 2 statisch bestimmt abgestützt wird, und zwar nicht nur in vertikaler, sondern auch in Querrichtung.

Der Tragrahmen 4 ist mittels elastischer Trageglieder oder Federn 25 an den Stützsäulen 1 aufgehängt. Die Federn 25 sind notwendigerweise sehr wenig starr, da sie die vom Boden kommenden niederfrequenten Schwingungen ausfiltern sollen. Infolgedessen nimmt die Maschine jedes Mal, wenn ein Werkstück auf den Tisch 22 gelegt wird, eine bestimmte Lage ein, da die Reaktionen der elastischen Trageglieder 25 entsprechend dem Gewicht und der Lage des Werkstücks ausfallen.

Eine Vorrichtung mit einem Motor 26, einem Zahnriemen 27, einem Schneckenrad 28 und einem Schrägzahnrad 29 ermöglicht die Übertragung von Bewegung auf eine Schraube 30, deren Gewinde in ein Innengewinde 31 im Schrägzahnrad 29 eingreift.

vgl. insbesondere Fig. 2.

Die Schraube 30 weist eine Längsnut 32 auf. in welche zur Drehsicherung ein Keil 33 eingreift, und sie ist über ein Kugelgelenk 34 mit der Federanordnung 25 verbunden. An ihrem unteren Ende ist diese Fe-

»5 deranordnung 25 über ein zweites Kugelgelenk 35« eine Stange 36 und ein drittes Kugelgelenk 37 sowie eine Stange 38 mit dem L-förmigen Träger 23 verbunden.

In jeder der Säulen ist eine Vorrichtung dieser Art angeordnet, und es ist infolgedessen möglich, den Tisch 22 in seine ursprüngliche Lage zurückzustellen und die verschiedenen Grade der Ausdehnung der elastischen Trageglieder 25 infolge der verschiedenen auf sie wirkenden Kräfte auszugleichen, indem man

»5 einfach die Motoren 26 betätigt, welche entsprechend den Erfordernissen die Trageglieder 25 nach oben oder nach mnten bewegen.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung /um Einstellen der vertikalen Parallelität der Längsträger 5 des Schlitten-Führungsrahmens 2. Diese Einstellung wird erforderlich, weil die Träger 5 und 6. welche /um Führungsrahmen 2 gehören, infolge ihrer Größe getrennt bearbeitet und transportiert werden müssen. Bei der Endmontage ist es dann möglich, diese Träger perfekt auszurichten, und falls zu diesem Zeitpunkt Parallelitätsfehler ermittelt werden, kann man sie leicht ausschalten.

Die Einstellvorrichtung weist eine einstellbare Torsionswelle 39 auf. welche am einen Ende 40 starr am Querträger 6 befestigt ist. während ihr anderes Ende 41 frei verdrehbar ist. Die Welle 39 kann mittels an Schwenkgliedern 43 angreifenden Schrauben 42 verdreht werden.

Die Drehsteif igkeit der Torsionswelle 39 ist mindestens 50mal kleiner als diejenige des Querträgers 6. so daß es zur Verdrehung des Trägers 6 um einen bestimmten Winkel erforderlich ist, die Welle i-9 um einen 5l)mal größeren Winkel zu verdrehen. Dies ermöglicht eine präzise Einstellung der Torsion des Trägers 6, auch bei sehr kleinen Winkeln. Ersichtlich verdrehen sich die beiden Längsträger 5, welche fesl mit dem Querträger 6 verbunden sind* relativ zueinander um die Achse des Trägers 6, bis die gewünschte Ausrichtung erreicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gestell einer Meß- oder Werkzeugmaschine, das über drei starre Stützglieder statisch bestimmt auf dem Fundament gelagert ist und einen Arbeitstisch zur Aufnahme des Werkstücks sowie mindestens zwei relativ zum Arbeitstisch bewegliche Schlitten aufweist, von denen mindestens einer zur verschieblichen Halterungeines das Werkzeug tragenden Glieds ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ejn über drei elastische Tragglieder (25) an die starren Stützglieder bildenden Säulen (1) aufgehängter Tragrahmen (4) vorgesehen ist, mit dem der Arbeitstisch (22) fest verbunden ist,

b) ein Schlitten-Führungsrahmen (2) vorgesehen ist, der an drei Stellen (24) auf dem Tragrahmen ^4) abgestützt ist und

c) an zwei der drei starren Stützsäulen (1) eine Kompensationseinrichtung (3) angelenkt ist, an der der Längs- (8) und der Querschlitten (10) über elastische Tragglieder (18, 20) abgestützt sind.

2. Gestell nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufhängung des Tragrahmens (4) dienenden elastischen Tragglieder (25) unabhängig voneinander längenverstellbar und damit in ihre· Stützwirkung einstellbar sind.

3. Gestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der £chlittt ,-Führungsrahmen (?.) U-förmig ausgebildet ist.

4. Gestell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Schlitten-Führungsrahmen (2) drei zusammengesetzte Träger (5, 6) aufweist, von denen die beiden Längsträger (5) über eine im Querträger (6) angeordnete, einstellbare Torsionswelle (39) miteinander verbunden sind.

5. Gestell nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (4) drei L-förmige Träger (23) aufweist, deren Horizontalschenkel über eine den Arbeitstisch (22) tragende Grundplatte (21) starr miteinander verbunden sind und deren Vertikalschenkel die Stützstellen (24) für den Schlitten-Führungsrahmen (2) aufweisen.

6. Gestell nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (3) zwei Paare von Lenkern (14) aufweist, die einerseits an den starren Stüt/säulen (1) angelenkt und andererseits iibir ein Koppelglied (117) gelenkig miteinander verbunden sind.

7. Gestell nach Anspruch (i, dadurch gekennzeichnet, d.iß der Läng,sschlitten (8) mit jedem Lenkerpaar (14) über ein elastisches Tragglied (18) verbunden ist.

8. Gestell nach Anspruch 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschlitten (10) über ein an einem auf dem Koppelglied (17) verschiebbaren Luftkissenlager (19) befestigtes elastisches Tragglied (20) mit den Lenkerpaarcn (14) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft ein Gestell für eine Meßoder Werkzeugmaschine, das über drei starre Stützglieder statisch bestimmt auf einem Fundament gelagert ist und einen Arbeitstisch zur Aufnahme eines

Werkstücks sowie mindestens zwei relativ zum Arbeitstisch bewegliche Schlitten aufweist, von denen mindestens einer zur verschieblichen Halterung eines das Werkzeug tragenden Glieds ausgebildet ist.
Eine Maschine dieser Art ist bekannt aus dem Pro-

spekt MP-5E der Firma Societe Genevoise d'Instruments de Physique. Diese Maschine weist ein schweres Gestell mit einem darauf angeordneten Arbeitstisch auf. wobei dieses Gestell über drei starre Stützglieder statisch bestimmt auf einem Fundament aufliegt. Dievis schwere und auch äußerst starre Gestell trägt seinerseits die Aufbauten, an denen die verschiedenen Schlitten geführt sind. Da es alle Belastungen aufnehmen muß, ist eine solche schwere Konstruktion erforderlich, damit nicht im Betrieb unzni^seice Verfor-

ao mungen auftreten können, welche naturgemäß die Meßpräzision einer solchen Maschine in unzulässiger Weise beeinträchtigen würden. Dies führt in der Praxis zu überschweren Konstruktionen, da bei der Größe solcher Maschinen die Stützglieder notwendigerweise

as weit voneinander entfernt sind und das Gestell demzufolgeentsprechend schwer ausgebildet werden muß, damit es genügend starr ist. Dasselbe gilt, wenn auf einer solchen Maschine schwere Werkstücke bearbeitet werden müssen. Auch diese Verwendung setzt bei einer Präzisionsmaschine dieser Bauart außerordentlich schwere und robuste Konstruktionen voraus.

Ferner werden bei solchen bekannten Maschinen die vom Werkstattboden kommenden Schwingungen meist nur ungenügend gedämpft und würden dann störend auf das Ergebnis einwirken. Man ist zum Eliminieren solcher Schwingungen deshalb gezwungen, für solche Maschinen als Fundament große Betonblöcke zu verwenden und diese ihrerseits auf elastischen Unterlagen anzuordnen, ^m so diese Schwingungen möglichst stark auszufiltern und zu dämpfen. All dies erhöht aber die Kosten stark und führt zu komplizierten und aufwendigen Lösungen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung. Maschinen der eingangs genannten Art zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs genannten Maschine dadurch erreicht, daß

a) ein über drei elastische Tragglieder an die starren Stützglieder bildenden Säulen aufgehängter Tragrahmen vorgesehen ist, mit dem der Arbeitstisch fest verbunden ist,

b) ein Schlitten-Führungsrahmen vorgesehen ist. der an drei Stellen auf dem Tragrahmen abgestützt ist und

c) an zwei der drei starren Stüt/säulen eine Kompensationseinrichtimg angelenkt ist. an der der

Längs- und der Querschlitten über elastische Tragglieder abgestutzt sind.
Ein solches Gestell vermeidet im wesentlichen die erwähnten Nachteile, da der Tragrahmen, der Schlitten-Führungsrahmen und die Kompensationseinrichtung jeweils optimal an ihre Funktion angepaßt sein können: der Tragrahmen trägt - über den Arbeitstisch - das Gewicht des Werkstücks. Dieses Gewicht kann den Tragrahmen zwar verformen, doch ändert sich «5 z.B. während eines Meßvorgangs diese Verformung nicht, stört also nicht bei der Messung. Der Schlitten-Führungsrahmen bleibt von einer etwaigen Verformung des 'tragruhιτκ·ns unbeeinflußt, ila er statisch