DE6921061U - Beweglicher werkstuecktisch - Google Patents

Description

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Hamül-Werkzeugfabrik Th. Kirschbaum KG., Marktredwitz

Beweglicher Werkstücktisch.

Die .rfindung bezieht sich auf einen beweglichen Werkstücktisch mit einem die Werkstücke aufnehmenden Obertisch, der auf einem feststehenden Untertisch in einer begrenzten Ebene, vorzugsweise im rechtwinkelig zueinander gerichteten Führungen gehalten, frei verschiebbar gelagert ist.

Bei bekannten Werkstücktischen dieser Art ist der Obertisch an dem Untertisch über ein Kreuzführungsstück oder über senkrecht zueinander angeordnete Kugelgänge verschiebbar gelagert und gehalten. Aufgrund dieser GeradführungenIvmn der Obertisch gegenüber dem Untertisch auf jeden runkt eines Koordinatenfeldes verschoben werden, dessen Kantenlängen den Strecken entsprechen, um die der Obertisch in der jeweils zugehörigen Führung verstellbar ist. Eine ähnliche Verschicbbarkeit des Obertisches gegenüber dem Untertisch an jeden beliebigen Punkt einer begrenzten Verschiebeebene wird bei weiteren bekannten Werkstücktischen dadurch erreicht, dass zwischen den einander zugekehrten Flachen des Obertisches und des Untertisches in einem tfahmenförmigen

Käfig gehaltene Kugeln angeordnet sind, die bei der Verschiebung doa Obertisches in einer begrenzten Ebene ale tragende Elemente an den einander zugewandten Flächen der beiden Tische abrollen.

Mit einem solchen beweglichen Werkstücktisch sollen neben Kopierarbeiten auch Bohrarbeiten und dgl. an einem Werkstück durchgeführt werden, die nine verschiebesichere Feutlegung des Obertisches an dem Untertisch verlangen. Die bekannten Werkstücktische sind nur zum Teil mit Einrichtungen, beispielsweise einzelnen an den zueinander senkrechten Führungen angeordnete Schrauben, ausgerüstet, mit denen ein Festlegen des Obertisches an dem Untertisch nur sehr umständlich und zeitraubend und/oder unter Ausübung von VerSpannungskräften möglich ist, die insbesondere bei Präzisionstischen zu störenden Verformungen führen können.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein beweglicher Werkstücktisch geschaffen werden, dessen Obertisch an jedem beliebigen Punkt der Verschiebeebene schlagartig gegen den Untertisch festlegbar sein soll, ,ohne» dass dabei Kräfte ausgeübt werden, die zu störenden Verformungen und insbesondere einer Beeinträchtigung der Planparallelität zwischen Obertisch und Untertisch führen.

Der erfindungsgemässe bewegliche Werkstücktisch ist gekennzeichnet durch mindestens ein permanentmagnetisches Haftsystem mit elektrisch steuerbarem Magnetfeld an zumindest ei-

ner Haftfläche, welches an einer der einander zugewandten Seiten zweier für die Verschiebung des Obertisches relativ gegeneinander parallel bewegbarer Teile gegen eine Versetzung in Richtung der Parallelbewegung gesichert angeordnet ist und welches im Haftzustand an der .'anderen dieser Seiten mit der Haftfläche unter der durch das Magnetfeld hervorgerufenen Druckkraft anliegt.

Ein solches permanentmagnetisches Haftsystem mit elektrisch steuerbarem Magnetfeld weist einen Dauermagneten und eine Spule auf, die bei einer bestimmten Erregung mit Gleichstrom einer ersten Stromrichtung an der oder den Haftflächen .des Haftsystems ein Magnetfeld hervorruft, das dem Magnetfeld des Dauermagneten an dieser Stelle entgegengesetzt und etwa gleich gross ist, so dass die auf ein ferromagnetiscb.es ' Bauteil an der Haftfläche ausgeübte Haftkraft etwa zu O wird. In der Gegenstromrichtung überlagert sich das Magnetfeld der Spule gleichsinnig mit dem des Dauermagneten, so dass sich die Haftkraft in etwa verdoppelt.

Ein solches Haftsystem kann grundsätzlich bei allen bekannten beweglichen Werkstücktischen eingesetzt werden. Es ist dabei denkbar, dass mehrere Haftsysteme an verschiedenen Stellen einer Kreuzführung oder an dem Mittelteil eines in zueinander senkrecht verlaufenden Kugelgängen geführten Werkstücktisches angeordnet sind, bzw. angreifen. Zweckmässigerweise kann aber auch nur ein Haftsystem, beispielsweise in der Mitte

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eines Kreuzführungsstückes, angeordnet sein, welches je mit einer Haftfläche an dem Obertisch und an dem Untertisch angreift.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung ist darin zu se hen, dass der Einsatz eines Magneten eine Reibungsverbindung zwischen dem Obertisch und dem Untertisch ermöglicht, ohne dass Verspannungskräfte auftreten, die Verformungen, Beein- jj trächtigungen der PlanparalleMtät des Obertisches und/oder be- I sondere Beladungen der Führungs- bzw. Wälzkörperelemente bei Präzisionstischen hervorrufen. Die Anzugskraft des Magneten wächst umgekehrt proportional mit dem Quadrat der Entfernung zwischen der Haftfläche und der Fläche des ferromagnetischen Bauteiles, mit der das Haftsystem eine möglichst starke Reibverbindung eingehen soll. Andererseits soll bei kompensiertem Magnetfeld durch Einschalten der Spule für eine Verschiebung des Obertisches eine möglichst geringe Reibung zwischen dieser Fläche und der Haftfläche gegeben sein. Diesen Gesichtspunkten wird dadurch Rechnung getragen, dass das Haftsystem bzw. dessen die Haftfläche bildenden Teile und/oder das Bauteil bzw. dessen Seitenbereich, der über die Verschiebestrecke hinweg gesehen den der Haftfläche gegenüberliegenden Flächenbereich aufweist, etwa senkrecht zu der bei der entsprechenden Verschiebung des Obertisches auftretenden Relativbewegung aufeinander zu versetzbar sind. Das ist allgemein durch eine entsprechend nachgiebige Halterung dieser Bauelemente möglich, die im Haftzustand einerseits keine Belastungen der Lager und/oder Beeinträchtigungen der Planparallelität dee Ober-

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tisches zum Untertisch hervorruft und andererseits keine störenden Versetzungen zwischen den "rsibungsma^netiach" verbundenen Bauteilen in Bewegungsrichtung erlaubt. iJtatt der richtungsbeschränkt nachgiebigen Halterung können auch spielarme Schwenk- oder Gleitlageruugen vorgesehen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Werkstücktisches ist das Haftsystem zumindest bezüglich der die Haftfläche bildenden Bauteile senkrecht zu der Pliiche versetzbar gelagert, an der seine Haftfläche im Haftzustand anliegt.

Bei beweglichen Werkstücktischen, deren Obertisch über einen rahmenförmigen Kugelkäfig auf dem Untertisch verschiebbar aufliegt, ist das Haftsystem vorzugsweise derart angeordnet, dass es in den von dem Käfigrahmen umgebenen Raum eingreift. Dabei kann das Haftsystem am Obertisch gehalten sein und mit seiner Haftfläche im Haftzuctand an der dem Obertisch zugewandten Fläche des Untertisches anliegen oder umgekehrt. Es ist ohne weiteres verständlich, dass diese Haftsysteme nur eine Haftfläche aufweisen müssen und nach Art von Topfmagne-* ten aufgebaut sein können. Eine allseits symmetrische Verschiebungsmöglichkeit des Obertisches zum Untertisch ergibt sich vorteilhafterweise dann, wenn sich das Haftsystem in der Mitte der Fläche befindet, an der es gegen eine parallel zur Verschiebeebene gerichtete Versetzung gesichert angeordnet ist.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Beschreibung der

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in der Zeichnung daxgestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine Draufsicht auf ein Ausführun^sbeispiel des erfindungsgemässen beweglichen Werkstücktisches;

Figur 2 einen Längsschnitt durch den Werkstücktisch geinäss Figur 1j

Figur 3 eine Seitenansicht, auf dieSchmalseite des Werkstücktisches nach den Figuren 1 und 2;

Figur 4 eine Seitenansicht auf die Schmalseite eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Werkstücktisches nach der Erfindung.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Werkstücktisches aargestellt, bei dem der Obertisch 1 über einen rahmenförmigen Kugelkäfig 2 auf dem Untertisch 3 verschiebbar aufliegt. Um den Obertisch 1 an dem Untertisch 3 zu führen und zu halten, ist eine Präzisionsstahlwelle 4 vorgesehen,die in Axial-Kugelbüchsen 5 exakt und leicht^gängig in ihrer Längsrichtung verschiebbar im Untertisch 3 gelagert ist. Die Verschiebeebene, in der der Obertisch gegenüber dem Untertisch verschiebbar ist, bestimmt sich aus dem Ausmass des Kugelkäfigs 2 im Verhältnis zu der zur Verfügung stehenden Abrollfläche am Obertisch 1 und am Untertisch 3. Die relative Verschiebestrecke zwischen Obertisch und Untertisch ist dabei doppelt so gross wie die relative Verschiebung zwischen dem Kugelkäfig und den einzelnen Ti-

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sehen 1 und 3. Diese Grössenverhältnisse sind aus der Draufsicht auf das Ausführungobelspiel in Figur 1 ersichtlich, in der zum einen die Konturen des Werletücktisches in den Endverschiebelagen des Obertisches in Längsrichtung und Querrichtung und zum anderen die Umrisse des rahmenförniigen Kugelkäfigs 2 in seiner der Mittelstellung des Obertisches entsprechenden Lage durch gestrichelte Linien dargestellt sind* An die entsprechend weit über die Langestirnseiten des Untertisches 3 hinausragenden Enden der Welle 4 sind Kreuzstücke 7 und 8 angeklemmt (Figur 3). Die Kiemmuffen 9 und 10 der Kreuzstücke 7 und 8 bilden zugleich durch Anschlag an die Stirnseiten des Untertisches 3 die äusserste Begrenzung für die Längsverschiebung des Obertisches 1. Die Kreuzstücke 7 und 8 übergreifen mit seitlichen Auslegern 11 und 12 jeweils an den Stirnseiten de3 Obertisches vorspringende Absätze 13 und Hj in deren nach oben gerichteten Flächen jeweils eine senkrecht zur Längsrichtung der Welle und damit zur Längsführung des Obertisches verlaufende Stahlwelle 15 bzw. 16 eingelassen ist. Die Unterseiten der die Absätze 13 und 14 übergreifenden Ausleger 11 und 12 weisen mit den Stahlwellen 15 bzw. 16 fluchtende Aussparungen 17 bzw. 18 prismenförmigen Querschnittes auf, an deren im Prismenwinkel zueinander versetzten Innenflächen in Flachkäfigen gehaltene Wälzelemente 19 bzw. 20 angeordnet sind. Diese Präzisionswälzkörper 19 bzw. 20 bilden zusammen mit den jeweils zugehörigen, gehärteten und geschliffenen Stahlwellen 15 bzw. 16 die Querführung des Obertisches.

-δι Für die Einstellung des Lagerspieles der Längsführung und der

Querführungen des Tisches sind an den Verbindungsstegen zwischen den. Kiemmuffen 9 und 10 und den zugehörigen Auslegern 11 und 12 der Kreuzstücke 7 und 8 Einschnitte 21 angebracht,

^: die von einer oder mehreren Einstellschrauben 22 durchgrif-

fen werden, wie das in der linken Hälfte der Figur 2 erkennbar ist. Eine Verstellung der Schrauben' 22 führt zu einer Veränderung der Einschnittbreite· und damit zu einer Winkeländerung zwischen den Kiemmuffen 9 bzw. 10 und den Auslegern 11 bzw. 12 durch Verbiegen der in Höhe der Einschnitte 21 verbleibenden Werkstoffstege.

^ Wie aus der Darstellung des Kreuzstückes 7 auf der linken Seite der Figur 2 erkennbar, ist zumindest eines der Kreuzstücke j mit einer Aussparung 26 versehen, in die eine mit dem Ober-

tisch verbindbare Spindelmutter einsetzbar ist, deren zugehörige Spindel sich in Richtung der Querführung erstreckt und von Hand oder mit Hilfe eines motorischen Antriebes, beispielsweise eines nach einem numerischen Kode gesteuerten elektrischen Schrittmotors, angetrieben sein kann. Für dieVerschie- : bung in Längsrichtung kann ein entsprechender Antrieb an der

Welle 4 angreifen. Der Obertisch weist zur Befestigung von zu

: bearbeitenden Werkstücken T-förmige Nuten 27 und Einführkanäle 28 auf. Die obere Fläche des Obertisches ist höher als die seitlich anschllessenden Ausleger 11 und 12 der Kreuzstücke 7 und 8 gelegen, so dass ein über die obere Fläche des Obertisches in Längsrichtung hinausragendes Werkstück dessen

Querverschiebung nicht behindern kann.

Wie bereits erwähnt, ist der rahmenförmige Kugelkäfig 2 im Verhältnis zu den Abrollflächen des Ober- und des Untertisches so bemessen, dass in sämtlichen Verschiebelagen des Obertisches die Mittelbereiche der Abrollflächen beider Tische nicht von dem Kugelkäfig überdeckt werden. Diese Mittelbereiche eignen sich demnach für die Anordnung eines gleichstromgesteuerten, permanentmagnetischen Haftsystems 24, das in 'dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 in eine im Mittelbereich des Abrollfläche des Obertisches 1 eingebrachte Ausnehmung 25 eingesetzt ist. Das in diesem Fall kreiszylindrische Haftsystem 24 ist in der als Bohrung ausgebildeten Ausnehmung 25 mit sehr geringem , Spiel senkrecht zur Verschiebeebene und damit senkrecht zu den Abrollflächen der Tische versetzbar gelagert. Die Anschlussleitungen für die Gleichstromversorgung des Haftsystems und deren Führung in dem Werkstücktisch sind njbht dargestellt. Die Leitungen können beispielsweise in eine seitlich in den Tisch bis in die Ausnehmung 25 hinein vorgetriebene Bohrung eingelegt sein. Bei abgeschaltetem Gleichstrom, also im sogenannten "Ruhezustand des Haftsystems, bewirkt das von dem Dauermagneten her rührende Magnetfeld ein Andrücken der Haftfläche des Haftsystems an die Abrollfläche des Untertisches in jeder beliebigen Verschiebelage des Obertisches. Dabei ist. von besonderem Vorteil, dass die Abrollflächen ohnehin aufgrund der erstrebten leichtgängigen Rollverschiebung des Obertisches hoch^geglättete pla-

tie Flächen darstellen. Somit lassen sich sehr kleine. Luftspalte und damit hohe Bindekräfte zwischen der Haftfläche und dem jeweilig anliegenden Teil der Abrollfläche des Untertisches erreichen, die zu entsprechend hohen Haftreibungswerten zwischen diesen Flächen führen. Aufgrund der spielarmen Führung des Haftsystems 24 in der Bohrung 25 ist eine Bewegung in der Verschiebeebene zwischen dem Obertisch und dem Untertisch im Haftzustand praktisch verhindert.

Bei Einschalten eines Gleichstromes bestimmter Richtung und Grösse wird durch die in demHaftsystem angeordnete Induktionssrule ein Magnetfeld erzeugt, das dem Magnetfeld des Permanentmagneten entgegengerichtet ist und sich an der Haftfläche mit diesem derart überlagert, dass das resultierende Magnetfeld zwischen der Haftfläche und dem jeweils anliegenden Teiler Abrollfläche des Untertisches annähernd zu 0 wird. In diesem Schaltzustand der Spule ist der Druck der Haftfläche auf den jeweils anliegenden Teil der Abrollfläche des Untertisches •auf das Gewicht des Haftsystemes beschränkt. Bei einer Verschiebung des Obertisches gleitet demnach die Haftfläche unter nur geringer Belastung und damit sehr geringer Reibung über die Abrollfläche hinweg, so dass die Verschiebung leicht erfolgen kann. Nach erfolgter Verschiebung in die gewünschte Lago wird der die Aufhebung des Magnetfeldes an der Haftfläche bewirkende Strom abgeschaltet, so dass der zuvor geschilderte Haftzustand wieder hergestellt 1st.

Figur 4 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform dee er-

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findungsgemässen Werkstücktisches. Hier ist das Haftsystem 24 im Mittelbereich der Abrollfläche des Untertisches in einer zylindrischen Ausnehmung 29 senkrecht zur Verschiebeebene spielarm versetzbar gelagert und mit seiner Haftfläche der Abrollfläche des Obertisches zugewandt. In diesem Anordnungsfall des Haftmagneten sind zwei parallel verlaufende Längsführungsanordnungen aus Welle 4 und Axial-Kugelbüchsen 5 in denRandbereichen des Untertisches 3 angeordnet; die Kreuzstücke weisen demnach je zwei Kiemmuffen 30 und 31 auf. Im Obertisch findet eine zusätzliche, mittig angeordnete T-Nut 32 Platz. Vorteilhafterweise befindet sich bei dieser Anordnung das Haftsystem und damit im Haftzustand die Blockierverbindung zwischen, beiden Tischen immer unmittelbar unterhalb des mittig zum Untertisch angreifenden Werkzeuges. Die Ausnehmung 29 ist so lang ausgebildet,-dass sich das Haftsystem 24 bei Kompensation des Magnetfeldes an der Haftfläche um ca. 0,5 mm aufgrund sei- ' nes Eigengewichtes von der Abrollfläche des Obertisches entfernen kann. Dadurch wird erreicht, dass die Verschiebung des Obertisches ohne ein Entlangschleifen der Haftfläche an der Abrollfläche des Obertisches erfolgt. Die· Ansprechzeit, d.h. die Zeit vom Augenblick αer·Gleichstromabschaltung bis zum Aü- · liegen der Haftfläche an der Abrollfläche des Obertisches unter der Druckkraft des Dauermagnetfeldes,ist allerdings um die Zeit grosser geworden, die das Haftsystem braucht, um unter der Kraft des Dauermagnetfeldes den Abstand zwischen der Haftflache und der Abrollfläche zu überwinden. Im übrigen gilt auch für dieses Ausführungsbeispiel das bereits zu dem Au.sfuhr.unge-

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beispiel nach den Figuren 1 bi3 3 Gesagte.

Man kann die durch das Dauermagnetfeld erzielbare Haftrei bung dadurch etwa verdoppeln, dass man die Spule mit einem $ Gleichstrom speist, der dem Betrage nach dem Gleichstrom '

für das Lösen der Blockierung gleich aber umgekehrt gerich- .·.' tet ist, so dass sich das Spulenfeld dem Dauermagnetfeld gleichsinnig überlagert.

Die elektrische Steuerung und die Umschaltzeiten im Millisekunden-Bereich lassen den Einsatz des Haftsystems für die | wahlweise Festlegung des Obertisches besonders vorteilhaft· " im Zusammenhang mit einer elektrischen Programmsteuerung jj der Bewegungen des Werkstücktisches erscheinen. Numerische ί Steuerungen liefern elektrische Impulse, die zur Steuerung <■ des Haftsystems ausgenützt werden können. Durch eine Über- .' kompensierung oder Unterkompensierung des Magnetfeldes an der i

Haftfläche lassen sich die Loslösezeit oder die Block\erseit |·

verkürzen. Da es sich hier um eine rein kraftschlüssige · Blockierung zwischen den Tischen handelt, kann kein Gewalt- _; bruch auftreten, da die verschiebende Kraft bei entsprechendem Anwachsen die Haftreibung überwinden kann.

Die Ausbildung des Haftsystems mit einem Permanentmagneten
hat gegenüber einfachen Elektromagneten den Vorteil, dass nur
im Loslösezustand für das Verschieben des Tisches elektrische
Energie aufgewandt werden muss, während im zeitlich viel längeren Intervall der Festlegung des Tisches keine elektrische

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Energie benötigt wird und mithin auch keine abzuführenden Stromwärmeverluste auftreten.

Die Neuerung ist nicht auf die nachfolgenden Ansprüche beschränkt. Ihr zugehörig rind sämtliche Merkmale aus der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung, die aufgrund des Standee der Technik ersichtlich erfinderisch sind.

Claims (7)

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1. Beweglicher Werkstücktisch mit einem die Werkstücke aufnehmenden Obertisch, der auf einem feststehenden Untertisch in einer begrenzten Ebene, vorzugsweise in rechtwinkelig zueinander gerichteten Führungen gehalten, frei verschiebbar gelagert ist, gekennzeichnet durch mindestens ein permanentmagnetisches Haftsystem (24) mit elektrisch steuerbarem Magnetfeld an zumindest einer Haftfläch3, welches an einer der einander zugewandten Seiten zweier für die Verschiebung des Obertisches (1) relativ gegeneinander parallel bewegbarer Teile (1 und 3) gegen eine Versetzung in Richtung der Parallelbewegung gesichert angeordnet ist und welches im Haftzustand an der anderen dieser Seiten mit der Haftfläche unter der durch das Magnetfeld hervorgerufenen Druckkraft anliegt.

2. Werkstücktisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftsystem (24) zumindest bezüglich der die Haftfläche bildenden Bauteile senkrecht zu der Fläche · versetzbar ist, an der seine Haftfläche im Haftzustand anliegt.

3. Werkstücktisch nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Obertisch über einen rahmenförmigen Kugelkäfig auf dem Untertisch^erarhiebbar.aufliegt,

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dadurch gekennzeichnet, dasb das Haftsystem (24) in den · 'von dem Kugelkäfigrahmen (2) umgebenen Raum eingreift·

4. Werkstücktisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftsystem (24) in einer Ausnehmung (25) im Obertisch (1) senkrecht zu dessen Verschiebeebene'spielarm verschiebbar gelagert ist und im Haftzustand mit seiner Haftfläche bündig an der dem Obertisch zugewandten Fläche des Untertisches (5) anliegt.

5. Werkstücktisch nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftsystem (24) in einer Ausnehmung (29) im Untertisch (3) senkrecht zur Verschiebeebene des Obertisches (1) spielarm verschiebbar gelagert ist und im Haftzustand mit seiner Haftfläche bündig an der dem Untertisch zugewandten Fläche des Obertisches anliegt.

6. Werkstücktisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass Bich das Haftsystem (24) im Mittelbereich der Verschiebefläche der Tischseite befindet, an der es gegen eine parallel zur Verschiebeebene gerichtete Versetzung gesichert angeordnet ist.

7. Werkstücktisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haft-

fläche des Haftsystems (24) in dessen Schaltzustand für die Verschiebung des Obertisches (1) von der Fläche abgehoben ist, an der sie im Haftzustand anliegt. ■