DE3331905A1

DE3331905A1 - Bearbeitungsmaschine, insbesondere laserstrahlbearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE3331905A1
Application number: DE19833331905
Authority: DE
Inventors: Kiju Atsugi Kanagawa Kawada; Takeshi Hadano Kanagawa Kusaka
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1982-09-03
Filing date: 1983-09-03
Publication date: 1984-03-08
Anticipated expiration: 2003-09-04
Also published as: GB8323603D0; GB2128113A; JPS5942232A; GB2128113B; DE3331905C2

Description

DIPL.-ING. BUSCHHOFF 3

DIPL.-ING. HENNICKE
DIPL.-ING. VOLLBACH

KAISER-WILHELM-RING 24 5000 KÖLN 1

R«8.-Nr. Aktenz.:

Aa 291 KÖLN, den 2.9.1983

bitt« angeben he/kr

Anm.: Amada Company, Limited

200 Ishida, Isehara-shi, Kanagawa-ken (Japan)

Titel: Bearbeitungsmaschine, insbesondere Laserstrahlbearbeitungsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine mit einer Werkstückvorschub- und -positioniervorrichtung, die von einem Antrieb angetrieben wird und auf zwei parallelen, in großem seitlichen Abstand voneinander angeordneten Führungsschienen läuft, um das Werkstück auf einem Tisch der Bearbeitungsmaschine zu bewegen und zu positionieren.

Je größer bei bekannten Laserstrahlbearbeitungsmaschinen die Maschine ist, desto breiter ist der Abstand zwischen den parallel zueinander angeordneten Führungsschienen, so daß die Einrichtung, welche die Führungsschienen überspannt, um das Werkstück festzuhalten, zu bewegen und in Stellung zu bringen, schwer und steif konstruiert sein muß. Dies hat seinen Grund darin, daß die Vorrichtung zum Vorschieben und Positionieren des Werkstückes ein Kraftantriebsgetriebe aufweist, das in der Mitte zwischen den Führungsschienen angeordnet ist und dazu dient, das Werkstück längs der Führungsschienen zu verschieben, so daß beispielsweise im Anfang einer raschen Bewegung des Werkstückes die einander gegenüberliegenden Enden der Vorschubeinrichtung infolge der Massenträgheit ein wenig hinter dem mittleren Teil der Vorschubeinrichtung zurückbleiben. Infolgedessen hat die Vorschub- und Positionierein-

-A

richtung für das Werkstück in nachteiliger Weise große Abmessungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine sehr breite Vorschub- und Positioniereinrichtung für Bearbeitungsmaschinen verhältnismäßig leicht, aber so zu konstruieren, daß sie sich bei ihrer Vorschubbewegung nicht verzieht oder verkantet, so daß die Werkstücke leicht und genau in die Bearbeitungsstation vorgeschoben und in dieser positioniert werden können.

Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.

Da jede der in großem Abstand und parallel zueinander angeordneten Führungsschienen ein Antriebsgetriebe zur Übertragung der Vortriebskraft zugeordnet ist, kann ein Werkstück mit der Vorschubeinrichtung längs der Führungsschienen sehr genau eingestellt werden. Durch die Anordnung von Kugelumlaufspindeln neben jeder der in großem Abstand parallel zueinander angeordneten Führungsschienen ist eine sehr leichte und praktisch spielfreie Bewegung der Werkstücke längs der Führungsschienen möglich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an einem Beispiel näher erläutert ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 die Laserstrahlbearbeitungsmaschine nach Fig. 1 in einer Seitenansicht von rechts,

Fig. 3 die Laserstrahlbearbeitungsmaschine nach

ν-

der Erfindung im Grundriß und

Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 2 in einem Horizontalschnitt nach Linie IV-IV.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Laserstrahlbearbeitungsmaschine 1 hat einen Maschinengrundrahmen 3 und einen horizontalen, oberen Arm 5, der mit dem Grundrahmen 3 zu einem C-fÖrmigen Rahmengestell verbunden ist. Am freien Ende des Armes 5 befindet sich ein Bearbeitungskopf .7. Im oberen Teil des Maschinenrahmens 3 ist ein feststehender Tisch 9 angeordnet. Zwischen diesem und dem Arm 5 befindet sich ein Spalt oder Zwischenraum 11.

Auf einander gegenüberliegenden Seiten des Maschinengrundrahmens 3 und neben dessen oberem Rand sind Hauptträger 13a und 13b und Hilfsträger 15a und 15b angeordnet, die sich in horizontaler Lage in Richtung einer X-Achse erstrecken. Auf den Enden der Hauptträger 13a und 13b sind zwei horizontal verlaufende Führungsschienen 17 bzw. 19 befestigt, die parallel zueinander in Richtung einer Y-Achse verlaufen. Neben den Führungsschienen 17 und 19 und an deren Innenseiten sind zwei Kugelümlaufspindeln 21 bzw. 23 angeordnet (Fig. 4), welche einen Teil einer Kraftantriebsvorrichtung bilden. Die Kugelumlaufspindeln 21 und 23 sind in Lagern 25a bzw. 25b und Getriebekasten 27a bzw. 27b drehbar gelagert und befinden sich im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Führungsschienen 17 und 19.

Zum Vorschieben und Positionieren eines Werkstückes W ist ein erster Wagen oder Längswagen 29 auf den Führungsschienen 17 und 19 beweglich gelagert, so daß er in Richtung der Y-Achse hin- und herfahren kann. Dieser Längswagen 29 besteht aus zwei zueinander parallelen Teilen 31a und 31b, die in Richtung der Y-Achse beweglich und durch einen Querträger 33 verbunden sind, der sich in Richtung der X-Achse

erstreckt. Die beweglichen Teile 31a und 31b haben Linearbewegungslager 35, die an ihren Unterseiten an beiden Enden montiert sind und die Führungsschienen 17 und 19 umfassen. An ihren hinteren Enden (d.h. in Fig. 4 an den rechten Enden und auf der Innenseite der Linearbewegungslager 35) sind Kugelumlaufmuttern 37a und 37b angeordnet, die mit den ihnen jeweils zugeordneten Kugelumlaufspindeln 21 und 23 in Gewindeeingriff stehen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist auf dem Querträger 33 des ersten Wagens oder Längswagens 29 ein zweiter Wagen oder Querwagen 39 beweglich montiert, der mehrere Klemmvorrichtungen 41 zum Festklemmen des Werkstückes W aufweist und in Richtung der X-Achse horizontal beweglich ist. Mehr im einzelnen ist der Querwagen 39 auf zwei am Querträger 33 befestigten Führungsschienen 4 3 beweglich abgestützt und wird von einer Kugelumlaufspindel 45 hin- und herbewegt. Die Klemmvorrichtungen 41 werden mit einer Schwalbenschwanzleiste 47 am Querwagen 39 verstellbar und feststellbar gehalten.

Der zweite Wagen 39 kann von einem Motor 49, beispielsweise einem von einer NC-Einheit (numerischen Steuereinheit) gesteuerten Servomotor angetrieben werden, der das Werkstück W in Richtung der X-Achse vorschiebt und positioniert.

Unterhalb und vor dem Querwagen 39 sind zwei bewegliche Tische 51 angeordnet, die auf ihrer Oberfläche mehrere Gleitkugeln 53 tragen. Die beweglichen Seitentische 51 sind an den beweglichen Teilen 31a bzw. 31b befestigt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden die beweglichen Tische 51 von mehreren Rollen 55 unterstützt, die an den Enden der Hilfsträger 15a und 15b drehbar gelagert sind.

Die Kugelspindel 21 ist getrieblich an einen Motor 57, beispielsweise an einem Servomotor angeschlossen, der eine Be-

wegung und Positionierung des Werkstückes in Richtung der Y-Achse gestattet. Der Motor 57 ist an einem Getriebekasten 27a befestigt und hat eine Abtriebswelle 59, die in den Getriebekasten 27a hineinragt. Im Inneren des Getriebekastens 27a ist an der Abtriebswelle 59 ein Zahnrad 61 befestigt, das mit einem anderen Zahnrad 63 kämmt, welches auf der Kugelumlaufspindel 21 sitzt. Zwischen den Getriebekasten 27a und 27b erstreckt sich in Richtung der X- Achse eine horizontal angeordnete Verbindungswelle 65, deren eines Ende mit einer Kupplung 69 an eine Welle 67 angeschlossen ist, die im Getriebekasten 27a drehbar gelagert ist. Das andere Ende der Verbindungswelle 65 ist mit einer Kupplung 73 an eine Welle 71 angeschlossen, die im Getriebekasten 27b drehbar gelagert ist. Die Kugelspindel 21 trägt ein Kegelrad 75, das mit ihr fest verbunden ist und mit einem zweiten Kegelrad 77 in Eingriff steht, das im Getriebekasten 27a auf der Welle 67 festsitzt. In gleicher Weise trägt die Welle 71 ein Kegelrad 81, das an dieser befestigt ist und mit einem Kegelrad 79 kämmt, das auf der Kugelspindel 23 sitzt. Wenn der Motor 57 angelassen wird, wird die Kugelumlaufspindel 21 von dem Motor 57 über die Zahnräder 61, 63 und gleichzeitig die Kugelumlaufspindel 23 durch die Kegelräder 75 und 77, die Welle 67, die Verbindungswelle 65, die Welle 71 und die Kegelräder 81 und 79 um ihre eigene Achse gedreht.

Bei der Laserstrahlbearbeitungsmaschine in der oben beschriebenen Konstruktion sind die als Antriebsgetriebeeinrichtung dienenden Kugelspindeln neben den in großem Abstand parallel zueinander sich erstreckenden Führungsschienen angeordnet, um das Werkstück vorzuschieben und zu positionieren, während es auf den Führungsschienen geführt wird. Diese Anordnung führt zu einer bedeutenden Verringerung in jedem Kraftmoment, das zwischen den Teilen, auf die die Last wirkt und den Teilen die als Kraftübertragungsvorrichtung wirken, ausgeübt wird. Es ist d^ialb nicht notwendig, für den Querträger, der

die beweglichen Teile auf den Führungsschienen miteinander verbindet, ein sehr festes Material zu verwenden und die sich ergebende Vorschub- und Positioniervorrichtung hat eine kompakte Konstruktion und arbeitet sehr genau.

Obgleich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, erkennt man doch, daß den Fachleuten beim Lesen dieser Beschreibung andere Ausführungsformen deutlich werden. Die Erfindung ist deshalb nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann zum Abtasten einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Kugelspindeln 21 und 23, die durch eine Ausbiegung der Verbindungswelle 65, einen schlechten Lastausgleich zwischen den Kugelspindeln 21, 23 od.dgl. hervorgerufen wird, eine besondere Vorrichtung vorgesehen sein. Ferner kann zum Kompensieren einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Kugelspindeln 21 und 23 zusätzlich ein stufenloses Getriebe vorgesehen werden. Die Erfindung ist auch bei anderen Maschinen, beispielsweise bei einer elektrischen Abtragsmaschine, einer Funkenerrosionsmaschine, einer Stanzpresse od.dgl. verwendbar.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Bearbeitungsmaschine, insbesondere Laserstrahlbearbeitungsmaschine mit einer sehr breiten Werkstückvorschub- und Werkstückpositioniervorrichtung, deren Längswagen von zwei in großem seitlichen Abstand voneinander angeordneten Antriebsmitteln angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Antriebsmittel (21, 23) ein eigenes Antriebsgetriebe (27a, 27b) zugeordnet ist, die durch eine Verbindungswelle (65) miteinander verbunden sind und von einem Motor 57 synchron angetrieben werden.
2. Bearbeitungsmaschine, insbesondere Laserstrahlbearbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch einen Grundrahmen (3), mehrere auf dem Grundrahmen (3) angeordnete Führungsschienen (17, 19>, die sich in Richtung einer Y-Achse erstrecken und in Richtung einer X-Achse im Abstand voneinander angeordnet sind, einen sich in Richtung der X-Achse erstreckenden Träger (33), der in Richtung der Y-Achse beweglich von den Führungsschienen (17 und 19) an Stellen zwischen dem mittleren Teil und den einander gegenüberliegenden Enden des Trägers (33) abgestützt ist, einen in Richtung der X-Achse auf dem Träger (33) beweglichen Wagen (39), der mindestens eine Klemmvorrichtung (41) zum Festhalten eines zu bearbeitenden Werkstückes (W) aufweist, bewegliche Teile (21, 23), die neben den Führungsschienen (17, 19) und parallel zu diesen angeordnet sind und den Träger (33) längs der Führungsschienen (17, 19) hin- und herbewegen, wobei jeder bewegliche Teil (21 bzw. 23) mit einem Getriebekasten (27a bzw. 27b) derart verbunden ist, daß Zahnräder in

dem jeweiligen Getriebekasten (27a bzw. 27b) mit Zahnrädern der beweglichen Teile in Eingriff stehen, wobei Zahnräder in einem der Getriebekasten mit den Zahnrädern in dem anderen der Getriebekasten durch eine Verbindungswelle (65) in Verbindung stehen und durch einen Motor (57), der an einem der Getriebekästen (27a bzw. 27b) montiert ist, um die beweglichen Teile (21, 23) anzutreiben.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (21, 23) Kugelspindeln sind, die derart zwischen den Führungsschienen (17 und 19) angeordnet sind, daß die Kugelspindeln (21, 23) und die Führungsschienen (17, 19) sich im wesentlichen auf gleicher Höhe miteinander befinden.