DE3331905C2 - Laserstrahlbearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Eine derartige Bearbeitungsmaschine ist in der älteren DE 32 12 589 A1 vorgeschlagen werden.

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 Positioniereinrichtung 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.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist an einem in den Figuren dargestellten Beispiel näher erläutert. Es zeigen:

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 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 Kugelumlaufspindeln 21 bzw. 23 angeordnet (Fig. 4), welche einen Teil einer Kraftantriebsvorrichtung bilden. Die Kugelumlaufspindeln 21 und 23 sind in Lagern 25a bzw. 25b und Getriebekästen 27a bzw. 27b drehbar gelagert und befinden sich im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Führungsschienen 17 und 19.

Zum Verschieben und Positionieren eines Werkstückes W ist ein erster Wagen 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 29 ein zweiter Wagen 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 43 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 beweglichene 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 Bewegung und Positionierung des Werkstückes in Richtung der Y-Achse gestattet. Der Motor 57 ist an einem Getriebekasten 27a befestigt und hat eine Antriebswelle 59, die in den Getriebekasten 27a hineinragt. Im Inneren des Getriebekastens 27a ist an der Antriebswelle 59 ein Zahnrad 61 befestigt, das mit einem anderen Zahnrad 63 kämmt, welches auf der Kugelumlaufspindel 21 sitzt. Zwischen den Getriebekästen 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, 62 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, damit das Werkstück positioniert werden kann, während es auf den Führungsschienen geführt wird. Diese Anordnung führt zu einer bedeutenden Verringerung jedes Kraftmoments, das zwischen den Teilen, auf die die Last wirkt und den Teilen, die als Kraftübertragungsvorrichtung wirken, ausgeübt wird. Es ist deshalb nicht notwendig, für den Querträger 33, 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.

Zum Kompensieren einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Kugelspindeln 21 und 23 ist ein stufenloses Getriebe vorgesehen. Ferner ist 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 hervorgerufen wird, eine besondere Vorrichtung vorgesehen. Die Erfindung ist auch bei anderen Maschinen, beispielsweise bei einer elektrischen Abtragsmaschine, einer Funkenerrosionsmaschine oder einer Stanzpresse verwendbar.

Claims (3)

1. Laserstrahlbearbeitungsmaschine, mit:

• - einem Maschinengrundrahmen (3);
• - einem mit dem Maschinengrundrahmen (3) verbundenen, oberen Arm (5);
• - einem am freien Ende des oberen Armes (5) angeordneten Laserbearbeitungskopf (7);
• - zwei am Maschinengrundrahmen (3) horizontal angeordneten Führungsschienen (17, 19), die sich parallel zueinander in Richtung der Y-Achse erstrecken und in Richtung der X-Achse im horizontalen Abstand voneinander angeordnet sind;
• - einem an den Führungsschienen (17, 19) angeordneten in der Y-Achse beweglichen ersten Wagen (29);
• - zwei mit dem ersten Wagen (29) verbundenen Tischen (51) zum Unterstützen eines flächenhaften Werkstücks, die in Richtung der X-Achse im horizontalen Abstand voneinander angeordnet sind;
• - einem am ersten Wagen (29) angeordneten, in Richtung der X-Achse beweglichen zweiten Wagen (39);
• - mehreren, am zweiten Wagen (39) angebrachten Klemmvorrichtungen (41) zum Festklemmen des Werkstücks, so daß dieses in horizontaler Ebene bewegt und relativ zum Laserkopf (7) positioniert werden kann;
• - wobei der erste Wagen (29) ein Paar bewegliche, zueinander parallel Teile (31a, 31b) aufweist, die jeweils verschieblich an den Führungsschienen (17, 19) angeordnet sind, und einen mit den parallelen Teilen (31a, 31b) verbundenen Querträger (33) hat, der sich in Richtung der X-Achse erstreckt;
• - und wobei am Maschinengrundrahmen (3) ein Paar Kugelumlaufspindeln (21, 23) drehbar angeordnet ist, wovon jede mit einer von zwei Kugelumlaufmuttern (37a, 37b) im Eingriff ist, die an den parallelen Teilen (31a, 31b) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kugelumlaufspindeln (21, 23) an ihren gegenüberliegenden Enden in Lagern (25a, 25b) und Getriebekästen (27a, 27b) drehbar gelagert sind, die an seitlich von den Führungsschienen (17, 19) beabstandeten Bereichen des Maschinengrundrahmens (3) angeordnet sind
• - und daß zum Kompensieren einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Kugelspindeln (21, 23) ein stufenloses Getriebe vorgesehen ist.

2. Laserstrahlbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Kugelspindeln (21, 23) abzutasten.