EP3092106A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Werkzeugmaschine

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Publication number
EP3092106A1
EP3092106A1 EP15759825.1A EP15759825A EP3092106A1 EP 3092106 A1 EP3092106 A1 EP 3092106A1 EP 15759825 A EP15759825 A EP 15759825A EP 3092106 A1 EP3092106 A1 EP 3092106A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frame
machine tool
carriage
tool according
opposite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15759825.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Feucht
Jens Ketelaer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sauer GmbH and Co KG
Original Assignee
Sauer GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sauer GmbH and Co KG filed Critical Sauer GmbH and Co KG
Publication of EP3092106A1 publication Critical patent/EP3092106A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/309576—Machine frame

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool or preferably a mobile machine tool or mobile milling machine for machining workpieces, in particular for processing surfaces of large workpieces or composite components.
  • the present international patent application claims the priority of German utility model DE 20 2014 007 224.8 filed on September 11, 2014.
  • a generic mobile machine tool is known from WO 2010/147733 AI, which is proposed for a method for repairing surfaces of composite components.
  • the generic mobile machine tool comprises a substantially rectangular frame with a plurality of mounted on the frame feet with which the mobile machine tool can be placed or mounted on a surface of a workpiece.
  • a machining head of the generic mobile machine tool comprises a tool spindle with tool holder for receiving and driving a tool (eg milling tool, drilling tool, etc.), wherein the machining head by three successive linear axes X, Y and Z in orthogonal X, Y and Z directions is movable.
  • the frame comprises two opposite frame sections on which guide means of the X-axis are arranged.
  • a machine tool comprising: a frame having two opposite frame portions, a plurality of foot members disposed on the frame, a first slide of a first linear axis guided on the two opposite frame portions of the frame, in an X direction is movable, a guided on the first carriage a second slide of a second linear axis, which is movable in a Y direction, a directly or indirectly held on the second carriage tower element of a third linear axis, a held on the tower element processing element (directly or indirectly ) is movable in a Z-direction, and arranged on the machining element tool spindle for receiving a tool, wherein the frame comprises a monolithic frame member made of a fiber-reinforced plastic, in particular a carbon fiber reinforced plastic, which the two gegenüb comprises bordering frame sections.
  • the inventive structure of the frame by means of a monolithic frame member made of a fiber-reinforced plastic in addition to the extremely advantageous weight saving the further advantage that compared to frames of metallic materials and possibly in multi-part construction of the frame as in the prior art, an outstanding stiffness of Frame can be achieved so that can achieve a significantly improved machining accuracy of the machine tool according to the invention.
  • the machine tool further comprises a first axis of rotation, which is adapted to rotate the processing element about a first axis of rotation, and / or a second axis of rotation, which is adapted to the processing element about a transversely or arranged perpendicular to the first axis of rotation to rotate the second axis of rotation.
  • the mobile machine tool For measuring the surface of the workpiece and for relative position determination of the machine tool position and orientation of the machine tool to the workpiece, the mobile machine tool preferably comprises a laser measuring device.
  • the mobile machine tool may illustratively comprise one or more cameras for visually checking the surface of the workpiece and / or for viewing the processing space, e.g. is formed by the frame or inside the frame.
  • guide means for guiding the first carriage of the first linear axis are mounted and / or fixed directly on the monolithic frame element. This makes it possible to further improve the rigidity of the kinematics of the machine tool, and in addition, the overall weight of the machine can be further reduced because the number of components is reduced.
  • the first carriage has two opposite transverse beams, which preferably extend from one of the two opposite frame sections to the other of the two opposite frame sections of the frame, wherein guide means for guiding the second carriage of the second linear axis preferably on the two opposite cross members of the first carriage are arranged.
  • the first carriage has a monolithic frame element made of a fiber-reinforced plastic, in particular a carbon fiber-reinforced plastic.
  • a monolithic frame element made of a fiber-reinforced plastic, in particular a carbon fiber-reinforced plastic.
  • the guide means are for
  • the tower element is arranged between the two opposite cross members of the first carriage.
  • the second carriage has a monolithic frame element made of a fiber-reinforced plastic, in particular a carbon fiber-reinforced plastic. This has the advantage that the total weight of the machine tool can be further reduced and the rigidity of the machine structure can be further improved so that even higher machining accuracies can be achieved.
  • the second carriage has two opposite cross members, wherein the tower element is preferably arranged between the two opposite cross members of the second carriage.
  • the monolithic frame member of the second carriage comprises the two opposed cross members of the second carriage. This has the advantage that the rigidity of the structure is further improved, so that even higher machining accuracies can be achieved.
  • the tower element is rotatably mounted on the second carriage and a direct drive of the first axis of rotation is preferably arranged on the second carriage, which rotatably drives the tower element.
  • the processing element has an actuator which is set up to drive a vibratory movement of a tool received on the tool spindle in the direction of the spindle axis, in particular preferably at a frequency in the ultrasonic range.
  • the actuator has a piezo drive which is set up to drive the vibration movement of a tool received on the tool spindle in the direction of the spindle axis, in particular at a frequency in the ultrasonic range.
  • the machine tool further comprises a suction means for extracting dust and machining chips from a processing space arranged in the interior of the frame, wherein the frame preferably has one or more suction openings, which face the interior of the frame.
  • the suction openings can advantageously be formed compactly in the frame element, so that the processing space is not spatially restricted by additional suction devices or suction hoses, so that a mobility of the processing element in the entire interior of the frame remains possible without restriction.
  • the machine tool further comprises one or more suction channels, which are preferably connected to the one or more suction openings, and which are preferably formed on or in the monolithic frame element.
  • suction channels can be formed compactly and at low weight on or in the frame element, wherein additionally also the rigidity of the frame can be increased further, so that moreover the machining accuracy can be improved.
  • At least one exhaust port connected to the exhaust ducts for connecting an external exhaust device to the monolithic frame member is mounted or formed.
  • an external suction device can be connected to the monolithic frame element, preferably on the side facing away from the processing space, so that the processing space is not spatially limited by additional suction or suction, so that a movability of the processing element in the entire interior of the framework remains fully possible.
  • the two opposite frame sections of the frame have guides for one or more X-directionally movable roller blind cover elements for covering the interior of the frame.
  • the movable roller blind cover elements are formed from a transparent material. This has the advantage that the processing room remains visible from above. According to a preferred exemplary embodiment, end portions of the movable shade cover members are attached to the first slider such that a method of the first slider moves the movable shade cover members. This has the advantage that the movement of the first carriage is not restricted and the movement of the roller blind covering elements follows the movement of the first carriage.
  • the plurality of foot elements arranged on the frame have a respective suction cup connection for attachment to the surface of a workpiece to be machined. This allows a simpler and more reliable detachable attachment of the foot elements to a surface of a workpiece.
  • the plurality of foot members disposed on the frame include a respective hollow member connected at one end to the respective sucker port and / or connected at another end to a media port.
  • one or more of the plurality of foot members disposed on the frame comprise a respective ball joint.
  • the hollow element comprises the ball joint, wherein the ball element of the ball joint preferably has a channel for media feedthrough.
  • the ball element of the ball joint preferably has a channel for media feedthrough.
  • the plurality of arranged on the frame foot elements are designed to be height adjustable. This has the advantage that the height of the suction cup connections to the foot elements can each be changed independently in order to be able to be adapted to an uneven surface of a workpiece improved.
  • the machine tool further comprises a control interface for connecting an external control device for controlling the machine tool.
  • control interface is arranged on the frame and preferably has an external power interface for supplying the machine tool with electrical energy and / or an external communication interface for receiving external control signals from the external control device.
  • the machine tool further comprises one or more drive controllers for driving a respective drive of a controllable axis of the machine tool, wherein each of the drive controllers is preferably connected to the communication interface of the control interface.
  • each of the drive controllers is preferably connected to the communication interface of the control interface.
  • each of the drive controllers is connected to the power interface of the control interface.
  • a single external connection e.g., a power cable
  • the machine tool further comprises one or more drives for driving a respective controllable axis of the machine tool, wherein each of the drives is preferably connected to the power interface of the control interface.
  • each of the drives is preferably connected to the power interface of the control interface.
  • one or more cable ducts are formed on or in the monolithic frame member of the frame. This creates a more efficient and simpler design, with fewer cables being routed openly. In addition, advantageously increases the rigidity of the frame member.
  • the machine tool further comprises a cover element arranged on the first carriage, which covers the first carriage.
  • the cover element covers the second carriage arranged on the first carriage and / or the tower element.
  • a machine tool comprising a frame with two opposite frame sections, a plurality of foot elements arranged on the frame, a first carriage, guided on the two opposite frame sections of the frame, of a first linear axis, which is movable in an X-direction, a guided on the first carriage second carriage of a second linear axis which is movable in a Y direction, a second carriage held on the tower element of a third linear axis, a directly or indirectly held on the tower element processing element which is movable in a Z-direction , and / or arranged on the machining element tool spindle for receiving a tool, wherein the machining element comprises an actuator which is adapted to drive a vibrating movement of a tool received on the tool spindle tool in the direction of the spindle axis, esp special at a frequency in the ultrasonic range.
  • a machine tool comprising a frame with two opposite frame sections, a plurality of foot elements arranged on the frame, a first carriage of a first guided on the two opposite frame sections of the frame A linear axis, which is movable in an X direction, a guided on the first carriage a second carriage of a second linear axis which is movable in a Y direction, a held on the second carriage tower element of a third linear axis, directly or indirectly on the tower element held machining element, which is movable in a Z-direction, arranged on the machining element tool spindle for receiving a tool, and / or a suction means for sucking dust and machining chips from a arranged in the interior of the frame processing space, wherein the frame one or more suction openings has, which face the interior of the frame.
  • a machine tool comprising a frame with two opposite frame sections, a plurality of foot elements arranged on the frame, a first carriage of a first linear axis guided on the two opposite frame sections of the frame, which can be moved in an X direction a second carriage of a second linear axis guided on the first carriage, which is movable in a Y-direction, a tower element of a third linear axis held on the second carriage, a processing element held directly or indirectly on the tower element, which can be moved in a Z-direction is, arranged on the processing element tool spindle for receiving a tool, and / or one or more movable in the X direction roller blind cover to cover the interior of the frame, wherein the two opposite frame portions of the frame guides for the Ro Have llo-cover elements.
  • a machine tool comprising a frame with two opposite frame sections, a plurality of foot elements arranged on the frame, a first carriage of a first linear axis guided on the two opposite frame sections of the frame, which can be moved in an X direction a second carriage of a second linear axis guided on the first carriage, which is movable in a Y-direction, a tower element of a third linear axis held on the second carriage, a processing element held directly or indirectly on the tower element, which can be moved in a Z-direction , a tool spindle arranged on the machining element for receiving a tool, and / or a control interface for connecting an external control device for controlling the machine tool, the control interface being arranged on the frame and an external L power interface for supplying the machine tool with electrical energy and an external communication interface for receiving external control signals from the external control device, and / or wherein the machine tool further comprises one or more drive controllers for driving a respective drive a controllable
  • one or more video recording devices can be arranged on the frame of the machine tool on one of the above-described machine tools (eg the aforementioned camera for the visual inspection of the surface of the workpiece, which may optionally be attached to the machining unit, and / or one or more cameras eg on the frame for monitoring the processing element, a portion of the processing space or the whole processing space formed inside the frame element).
  • the one or more video recording devices each comprise one or more permanently installed cameras, which are preferably directed onto the processing element and / or are preferably directed at least to a portion of a processing space of the machine tool formed by the frame.
  • This advantageously enables an operator to monitor the processing in the processing space of the machine tool, possibly via an external display of a display device which can be connected to the video recording device via a cable connection and / or via a wireless communication connection.
  • the one or more video recording devices preferably each comprise one or more controllable cameras, which can preferably be directed onto the processing element and / or can be directed at least to a section of a processing space of the machine tool formed by the frame.
  • This advantageously enables an operator to monitor the processing in the processing space of the machine tool, possibly via an external display of a display device which can be connected to the video recording device via a cable connection and / or via a wireless communication connection, and also the To control alignment of the cameras movable or possibly also (or alternatively, for example, in the above-mentioned permanently installed cameras) to control a zoom level electronically.
  • the one or more video recording devices are connected by means of a power and / or signal line to a power and / or control interface of the machine tool, via which the video recording device can preferably be connected for outputting video signals to an external display device, preferably for the reproduction of Video representations on.m Display of the external display device, and / or can be connected to a control unit, by which an operator of the machine tool can control the one or more video recording devices.
  • the above embodiments with video recording devices are particularly useful in a configuration as a mobile machine tool, since the machine tool are then possibly arranged on or on larger construction areas that are difficult to see directly, for example, due to the height at which the machine tool is arranged (eg a mobile machine tool on wings of a large aircraft is used), since the operator can still view the processing room or sections thereof via the signals of the video recording devices, eg via a permanently installed or mobile display device (eg also a tablet, a laptop, a smartphone or via a display of an externally connected control panel).
  • a permanently installed or mobile display device eg also a tablet, a laptop, a smartphone or via a display of an externally connected control panel.
  • one or more electric light sources in particular as LED units with a plurality of LEDs and / or as headlights, may be formed on one of the machine tools described above, preferably for illuminating a processing space of the machine tool formed by the frame.
  • the invention relates to machine tools which advantageously allow to be used mobile with significant weight savings, wherein the rigidity of the machine can be increased and the machining accuracy can be improved, while increasing the practicality with a wider range of possible applications.
  • 1 is a schematic perspective view of a machine tool according to an embodiment of the present invention obliquely from above, 2 shows a schematic front view of the machine tool according to an embodiment of the present invention,
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the machine tool according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a schematic side view of the machine tool according to a
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the machine tool according to an embodiment of the present invention obliquely from below,
  • FIG. 6 is a schematic bottom view of the machine tool according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of a machine tool according to an embodiment of the present invention obliquely from above without hood element,
  • FIG. 8 is another schematic perspective view of a machine tool according to an embodiment of the present invention obliquely from above without hood element, and
  • FIG. 9 shows a schematic exemplary detailed representation of the foot elements according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 8 show schematic views of a mobile machine tool 1 according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a schematic perspective view of the machine tool 1 according to the embodiment of the present invention obliquely from above
  • Fig. 2 shows a schematic front view of the machine tool 1
  • Fig. 3 shows a schematic plan view of the machine tool 1
  • Fig. 4 shows a schematic side view of Machine tool 1
  • the machine tool 1 comprises an example at right angles or in the
  • Essentially square-shaped frame which is formed for example of a monolithic frame member 2 made of a fiber-reinforced plastic, in particular of a carbon fiber reinforced plastic, on the possibly in Embodiments other elements may be appropriate such as attached cover plates or the like.
  • the frame width and / or the frame length is about 0.5 to 1.5 m.
  • the machine tool 1 has a
  • An X-carriage 4 movable in the X direction is guided by the guides 3a and 3b.
  • the X-axis axis on each of the two opposing frame sections on each of the guides 3a and 3b has a respective length measuring system, so that the position of the X-carriage 4 of the X-axis can be determined on one and preferably on both sides is.
  • the X-linear axis has on both sides of the X-carriage a respective screw drive with a respective screw shaft 3c or 3d.
  • drives 3e and 3f are held, which are mounted laterally on the X-carriage 4 and arranged.
  • the drives 3e and 3f are adapted to move the X-carriage 4 along the screw shafts 3c and 3d in the X-direction.
  • the X-carriage 4 is thus guided in the X-direction by means of driving the X-axis movable on the guides 3a and 3b on the frame member 2 of the machine tool frame and has a monolithically formed frame member, for example, a fiber-reinforced plastic, in particular from a carbon fiber reinforced plastic.
  • foot elements 9 are arranged on each of the four frame sections.
  • the foot elements serve to set up the machine tool 1 on a surface, such as e.g. on a surface of a large-scale workpiece.
  • a hood element 21 (cover element, or cover, if appropriate made of plastic) is mounted or arranged on the X-slide 4 in order to cover or protect the underlying components. Furthermore, results from the Hood element 21 an engagement protection for operators of the machine tool 1. However, it is also possible to provide embodiments without hood element 21.
  • FIG. 6 shows a schematic bottom view of the machine tool 1
  • FIG. 7 shows a schematic perspective view of the machine tool 1 obliquely from above without hood element
  • FIG. 8 shows a further schematic perspective view of FIG Machine tool 1 obliquely from above without hood element 21.
  • the frame member of the X-carriage 4 has two cross members 4a and 4b, each extending from the guide 3a on a frame portion of the frame member 2 to the opposite frame portion of the frame member 2 and the guide 3b.
  • a Y-carriage 5 of a Y-axis (second linear axis) is held, which can be moved by means of a drive, not shown in the Y-direction.
  • the X direction is orthogonal to the Y direction, and the bottoms of the cross beams 4a and 4b of the X carriage 4 have respective Y-directional guides (not shown) at which the Y-carriage 5 of the Y-axis. Linear axis is guided.
  • the Y-carriage 5 is movably guided on the guides on the underside of the frame element 4 of the X-carriage in the Y-direction by means of the Y-linear axis and has a monolithically formed frame element, which is made of a fiber-reinforced plastic, in particular of a carbon fiber reinforced plastic, is formed.
  • the X and the Y slide are each formed from a fiber-reinforced plastic or comprises a respective frame member made of a fiber-reinforced plastic.
  • a rotary direct drive 7 is arranged on the Y-carriage 5 of the Y-linear axis (see, for example, FIGS. 7 and 8) and is adapted to drive the tower element 6 in rotation about an axis of rotation (second axis of rotation, preferably at least 360 ° controllability). , which is aligned parallel to the Z direction.
  • a Z-slide 8 In the interior of the exemplary hollow shaped Turmelements 6 is a Z-slide 8 a Z-axis (third linear axis) arranged (see, for example, Figs. 5, 7 and 8), which is movable over a further linear drive in the Z direction.
  • a machining element 12 (machining head or, for example, milling head), see e.g. Figs. 5 and 6.
  • the machining element 12 carries a tool spindle 13 with a tool holder 14, on which, by way of example, a milling tool 15 for machining a workpiece is received.
  • a spindle motor for driving the spindle is arranged in the spindle housing of the spindle 13.
  • a piezo actuator or a similar vibration drive can additionally be provided in order to additionally drive a vibration movement in the tool in which the tool vibrates in the direction of the spindle axis. This is particularly advantageous in the processing of composite components and surfaces made of fiber composites, as a fringe formation or fade on the machined surface can be avoided.
  • the processing element 12 is arranged or held at the lower end of the Z-carriage 8, which projects into the rotatable about the Z-axis tower element 6 with the rotary direct drive 7 on the Y-carriage 5 and the tower element 6 in the Z-direction is held.
  • another rotary direct drive 11 is provided by way of example, which is adapted to rotationally drive the machining element 12 with the spindle 13 about an axis of rotation oriented in an orthogonal direction to the Z-direction (second axis of rotation possibly as a pivot axis). preferably at least 180 ° controllability).
  • a measuring device 17 is attached, which may be e.g. a laser measuring system for measuring the surface of the workpiece or for determining a position of the machine tool 1 relative to the workpiece and / or other non-contacting measuring systems for examining the surface of the workpiece may have (for example, an optical system with camera and / or an ultrasonic measuring system).
  • a measuring device or parts of such a measuring device may also be arranged on the inside of the frame 2.
  • the machine tool 1 preferably comprises a laser tool measuring system or a laser tool measuring device, which is mounted either on the machining element 2 and / or on the inside of the frame 2 can be arranged to measure a recorded on the spindle 13 tool 15 by means of a laser, or to measure its position.
  • a laser tool measuring device 24 on the inside of the frame 2 is arranged. This offers the possibility of measuring, for example, the tool length and diameter of the tool 15 accommodated on the spindle 13 by the tool laser of the tool measuring device 24 mounted on the frame in the interior of the machine.
  • a not shown from the Y-carriage 5 cable feed can be connected to the processing element 12 and then provides the electrical power supply for the spindle drive, the direct drive 11, the piezo drive and / or the measuring device 17 ready.
  • control signals can be transmitted to the spindle drive and the direct drive 11 via the cable feed 16 and sensor signals can be read from the measuring device 17.
  • Other cable guides for example, for actuator signals, sensor signals or the electrical
  • Power supply are preferably guided in cable channels, which are formed in preferred embodiments of the or in the monolithic frame member 2.
  • an interface opening 19 is formed on the outside of a corner of the frame member 2, as an inward end of cable trunking channels formed on the frame member 2, e.g. directly or indirectly to one or more of the carriages and the drives on the carriages of the axles.
  • suction ports 18 are formed, through which dust and chips can be sucked out of the processing space (see, e.g., Fig. 5).
  • Cable feed channels and / or suction channels are preferably formed on and / or in the frame element 2 of the machine tool.
  • the machine tool 1 furthermore preferably provides outer terminals arranged on the frame element 2, for example the already mentioned control interface 19 for connecting a power connection to the electrical power supply and / or for connecting a communication connection for actuator and / or sensor signal transmission from / to an external control device , and / or also a suction port 20 for an external intake device (possibly preferably via a connection of internal intake ports on or in the frame member 2 to the intake ports 18).
  • the intake ports or the intake port 20 in preferred embodiments with hydraulically or pneumatically connected to the cable feed channels, since such a vacuum or vacuum also acts on the cable feed channels, and protects the electrical components against electrically charged dust.
  • the foot element 9 shows a schematic exemplary detailed representation of the foot elements 9, which are all of the same design by way of example.
  • the foot element has a hollow rod element 9a, which is preferably formed from a fiber-reinforced plastic, in particular from a carbon fiber-reinforced plastic.
  • the rod element 9a is fastened by means of fastening elements 10a and 10b to the outside of the frame element 2 of the frame of the machine tool 1.
  • quick-release mechanisms are provided on the fastening elements 10a and 10b in order to be able to adjust the inclination and height of the foot elements 9 individually.
  • a port 9d is attached, and at the lower end of the rod member 9a, there is attached a ball joint 9b to which a suction cup port 9c is attached.
  • the suction cup connection 9c Via a media channel in the interior of the ball element of the ball joint 9b and via a media channel in the interior of the rod element 9a, the suction cup connection 9c can be controlled, e.g. by connecting a hydraulic and / or pneumatic system e.g. a negative pressure in the interior of the media channel is applied by hose connection to the media connection 9d.
  • the ball joint 9b allows pivoting of the suction cup 9c for adjusting the inclination of the suction cup 9c to an uneven surface of the workpiece to be machined, to which the machine tool 1 is attached by means of the foot members 9.
  • rod elements 9a may be used in further embodiments e.g. be designed adjustable in height by means of a construction according to the telescopic principle (for example telescopic rod) in order to adapt the height position of the suction cups 9c to the uneven surface of the workpiece to be machined. Position and / or inclination of each suction cup 9c is thus advantageously adjustable individually.
  • the telescopic principle for example telescopic rod
  • the media ports 9d of the foot members via pneumatic connections (eg via hose connections) to openings on the frame member 2, which in turn are connected to the suction port 20, eg by channels formed on the frame member 2 and / or inner hose connections.
  • pneumatic connections eg via hose connections
  • the suction port 20 eg by channels formed on the frame member 2 and / or inner hose connections.
  • a single external suction device (eg vacuum pump or the like) is connected to the intake opening 20 formed on the outside of the frame element 2, wherein the intake opening is respectively connected to the intake openings 18 on the inside of the frame via channels formed on or in the frame element 2 is connected to the suction of dust and chips from the working space and with openings on the outside of the frame member to which connections are connected, which in turn are connected to the media ports 9 d, to control the suction cups 9 b or vacuum or vacuum from the inside to the Apply suction cups 9b.
  • the intake opening is respectively connected to the intake openings 18 on the inside of the frame via channels formed on or in the frame element 2 is connected to the suction of dust and chips from the working space and with openings on the outside of the frame member to which connections are connected, which in turn are connected to the media ports 9 d, to control the suction cups 9 b or vacuum or vacuum from the inside to the Apply suction cups 9b.
  • FIGS. 1 to 8 are on the frame portions of the frame 2, which are aligned perpendicular to the X-axis optionally exemplary housings 23a and 23b arranged in which roller blind cover elements can be stored rolled up.
  • Ends or end portions of such roller blind cover elements can be mounted in other embodiments on the sides of the X-carriage 4 to move out of the respective housing upon movement of the X-carriage 4 respectively on a side from which the X-carriage 4 moves away to be pulled, and / or on a side to which the X-carriage 4 moves to be pulled into the respective housing. This optionally leads to a coverage of the processing space from above.
  • roller blind cover elements are preferably made of a transparent material.
  • the frame portions of the frame 2, on which the guides 3a and 3b are arranged further lateral guides for the roller blind cover elements which extend parallel to the X-axis, wherein the housing 23a and 23b and the blind cover preferably perpendicular to X axis are aligned.
  • one or more video recording devices can be arranged on the frame of the machine tool on one of the above-described machine tools (eg the aforementioned camera for the visual inspection of the surface of the workpiece, which may optionally be attached to the machining unit, and / or one or more cameras eg on the frame for monitoring the processing element, a portion of the processing space or the whole processing space formed inside the frame element).
  • the one or more video recording devices each comprise one or more fixed cameras, which are preferably directed onto the processing element and / or preferably at least to a portion of one of the frame formed by the frame Machining space of the machine tool are directed.
  • This advantageously enables an operator to monitor the processing in the processing space of the machine tool, possibly via an external display of a display device which can be connected to the video recording device via a cable connection and / or via a wireless communication connection.
  • the one or more video recording devices preferably each comprise one or more controllable cameras, which can preferably be directed onto the processing element and / or can be directed at least to a section of a processing space of the machine tool formed by the frame.
  • This advantageously enables an operator to monitor the processing in the processing space of the machine tool, possibly via an external display of a display device which can be connected to the video recording device via a cable connection and / or via a wireless communication connection, and also the To control alignment of the cameras movable or possibly also (or alternatively, for example, in the above-mentioned permanently installed cameras) to control a zoom level electronically.
  • the one or more video recording devices are connected by means of a power and / or signal line to a power and / or control interface of the machine tool, via which the video recording device can preferably be connected for outputting video signals to an external display device, preferably for the reproduction of Video representations may be connectable to a display of the external display device, and / or to a controller through which an operator of the machine tool may control the one or more video capture devices.
  • one or more electric light sources in particular as LED units with a plurality of LEDs and / or as headlights, may be formed on one of the machine tools described above, preferably for illuminating a processing space of the machine tool formed by the frame.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeugmaschine 1, mit einem Rahmen 2 mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten, einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen 9, einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens 2 geführten ersten Schlitten 4 einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist, einem auf dem ersten Schlitten 4 geführten zweiten Schlitten 5 einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist, einem an dem zweiten Schlitten 5 gehaltenen Turmelement 6 einer dritten Linearachse, einem an dem Turmelement 6 gehaltenen Bearbeitungselement 12, das in einer Z-Richtung verfahrbar ist, und einer an dem Bearbeitungselement 12 angeordneten Werkzeugspindel 13 zur Aufnahme eines Werkzeugs 15, wobei der Rahmen ein monolithisches Rahmenelement 2 aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, aufweist, das die zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitte umfasst.

Description

WERKZEUGMASCHINE
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine bzw. bevorzugt eine mobile Werkzeugmaschine bzw. mobile Fräsmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zum Bearbeiten von Oberflächen großer Werkstücke oder Composite-Bauteile. Die vorliegende internationale Patentanmeldung beansprucht die Priorität des am 11. September 2014 eingereichten, deutschen Gebrauchsmusters DE 20 2014 007 224.8.
Hintergrund der Erfindung
Eine gattungsgemäße mobile Werkzeugmaschine ist aus der WO 2010/147733 AI bekannt, die für ein Verfahren zur Reparatur von Oberflächen von Composite-Bauteilen vorgeschlagen wird. Die gattungsgemäße mobile Werkzeugmaschine umfasst einen im Wesentlichen rechtwinkligen Rahmen mit einer Mehrzahl von an dem Rahmen angebrachten Standfüßen mit denen die mobile Werkzeugmaschine auf einer Oberfläche eines Werkstücks abgestellt bzw. angebracht werden kann.
Ein Bearbeitungskopf der gattungsgemäßen mobilen Werkzeugmaschine umfasst eine Werkzeugspindel mit Werkzeugaufnahme zum Aufnehmen und Antreiben eines Werkzeugs (z.B. Fräswerkzeug, Bohrwerkzeug etc.), wobei der Bearbeitungskopf durch drei aufeinander aufbauende Linearachsen X, Y und Z in orthogonale X-, Y- und Z- Richtungen verfahrbar ist. Hierbei umfasst der Rahmen zwei gegenüberliegende Rahmenabschnitte auf denen Führungsmittel der X-Achse angeordnet sind.
Ausgehend von der vorstehend genannten gattungsgemäßen mobilen Werkzeugmaschine ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die mobil genutzt werden kann und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert und gleichzeitig bei erhöhter Praktikabilität ein breiteres Anwendungsspektrum bietet, insbesondere für die automatisierte Reparatur von großflächigen Composite-Bauteilen bzw. faserverstärkten Kunststoffbauteilen z.B. im Bereich Luft- und Raumfahrt und Automotive. Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine mobile Werkzeugmaschine, gemäß Anspruch 1 bzw. dessen nebengeordneten Ansprüchen vorgeschlagen. Abhängige Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, mit: einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten, einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen, einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist, einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist, einem direkt oder indirekt an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das (direkt oder indirekt) in einer Z-Richtung verfahrbar ist, und einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs, wobei der Rahmen ein monolithisches Rahmenelement aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, aufweist, das die zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitte umfasst.
Dies bietet insbesondere den Vorteile, dass der Rahmen der Werkzeugmaschine mit sehr niedrigem Gewicht und somit die gesamte Werkzeugmaschine bei sehr niedrigem Gesamtgewicht bereitgestellt werden können, so dass eine mobile Werkzeugmaschine gemäß diesem Aspekt durch wenige Bediener manuell bewegt werden kann.
Zum Beispiel ist es bei einem derartigen Aufbau bei Rahmendimensionen mit ab 0,5 bis zu 1,5 Meter Länge und Breite möglich, mobile Werkzeugmaschinen bei einem reduzierten Gesamtgewicht bereitzustellen, insbesondere unter 100 kg, die durch zwei oder drei Bediener manuell getragen bzw. bewegt werden kann und manuell auf einem Großflächigen Bauteil abgestellt bzw. angebracht werden kann.
Außerdem bietet der erfindungsgemäße Aufbau des Rahmens mittels eines monolithischen Rahmenelements aus einem faserverstärktem Kunststoff zusätzlich zu der äußerst vorteilhaften Gewichtsersparnis den weiteren Vorteil, dass im Vergleich zu Rahmen aus metallischen Materialien und ggf. bei mehrteiligem Aufbau des Rahmens wie im Stand der Technik eine herausragende Steifigkeit des Rahmens erreicht werden kann, so dass eine deutlich verbesserte Bearbeitungsgenauigkeit an der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine erreichen lässt.
Die Kombination der vorstehenden Vorteile ermöglicht vorteilhaft den Einsatz der mobilen Werkzeugmaschine für die automatisierte Reparatur von großflächigen Composite-Bauteilen bzw. faserverstärkten Kunststoffbauteilen z.B. im Bereich Luft- und Raumfahrt und Automotive. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine weiterhin eine erste Drehachse, die dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungselement um eine erste Rotationsachse zu rotieren, und/oder eine zweite Drehachse, die dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungselement um eine quer oder senkrecht zur ersten Rotationsachse angeordnete zweite Rotationsachse zu rotieren.
Dies bietet den Vorteil, dass die Bearbeitungsmöglichkeiten, Steuerungsmöglichkeiten und Anwendungsmöglichkeiten der Werkzeugmaschine signifikant erhöht werden können, da zusätzlich zu dem aus dem Stand der Stand der Technik bekannten Aufbau mit drei Linearachsen gemäß.der WO 2010/147733 AI mit drei linearen Freiheitsgraden der Steuerung des Werkzeugs in der Spindel am Bearbeitungselement relativ zu einer Oberfläche eines Werkstücks noch zusätzlich zwei rotatorische Freiheitsgrade bereitgestellt werden können, so dass eine Steuerungsbewegung mit allen möglichen fünf Raumfreiheitsgraden ermöglicht ist.
Zur Vermessung der Oberfläche des Werkstücks und zur relativen Positionsbestimmung der Werkzeugmaschinenposition und- Orientierung der Werkzeugmaschine zu dem Werkstück umfasst die mobile Werkzeugmaschine bevorzugt eine Lasermesseinrichtung. Außerdem kann die mobile Werkzeugmaschine beispielhaft eine Kamera oder mehrere für die visuelle Überprüfung der Oberfläche des Werkstücks umfassen und/oder zur Einsicht in den Bearbeitungsraum, der z.B. von dem Rahmen bzw. im Inneren des Rahmens gebildet wird, umfassen.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind Führungsmittel zur Führung des ersten Schlittens der ersten Linearachse direkt auf dem monolithischen Rahmenelement angebracht und/oder befestigt. Dies ermöglicht es die Steifigkeit der Kinematik der Werkzeugmaschine weiter zu verbessern, und zusätzlich kann das Gesamtgewicht der Maschine weiter reduziert werden, da die Anzahl der Bauteile reduziert wird. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weist der erste Schlitten zwei gegenüberliegende Querträger auf, die sich vorzugsweise von einem der zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten zu dem anderen der zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens erstrecken, wobei Führungsmittel zur Führung des zweiten Schlittens der zweiten Linearachse vorzugsweise auf den zwei gegenüberliegenden Querträgern des ersten Schlittens angeordnet sind.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind die Führungsmittel zur Führung des zweiten Schlittens der zweiten Linearachse auf den zwei gegenüberliegenden Querträgern des ersten Schlittens auf der Seite des ersten Schlittens angeordnet, auf der der erste Schlitten auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführt ist, derart, dass der zweite Schlitten und der Rahmen der Werkzeugmaschine auf der gleichen Seite des ersten Schlittens angeordnet sind.
Dies hat den Vorteil, dass die Gesamthöhe der Werkzeugmaschine reduziert werden kann und die manuelle Beweglichkeit der Werkzeugmaschine verbessert wird. Zudem kann die Werkzeugmaschine besser und sicherer auch an schrägen Oberflächen angebracht werden, da ein bei Schrägstellung durch die Gewichtskraft der Werkzeugmaschine auf die Werkzeugmaschine wirkendes Gesamtdrehmoment durch den niedrigeren Schwerpunkt der Werkzeugmaschine niedriger ist.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weist der erste Schlitten ein monolithisches Rahmenelement aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, auf. Dies hat den Vorteil, dass das Gesamtgewicht der Werkzeugmaschine weiter reduziert werden kann und die Steifigkeit des Maschinenaufbaus weiter verbessert werden kann, so dass noch höhere Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht werden können. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst das monolithische
Rahmenelement des ersten Schlittens die zwei gegenüberliegenden Querträger des ersten Schlittens. Dies hat den Vorteil, dass die Steifigkeit des Aufbaus weiter verbessert wird, so dass noch höhere Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht werden können. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind die Führungsmittel zur
Führung des zweiten Schlittens der zweiten Linearachse direkt auf den zwei gegenüberliegenden Querträgern des ersten Schlittens angebracht und/oder befestigt. Dies ermöglicht es die Steifigkeit der Kinematik der Werkzeugmaschine weiter zu verbessern, und zusätzlich kann das Gesamtgewicht der Maschine weiter reduziert werden, da die Anzahl der Bauteile reduziert wird.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform ist das Turmelement zwischen den zwei gegenüberliegenden Querträgern des ersten Schlittens angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass noch höhere Bearbeitungsgenauigkeiten an der Werkzeugmaschine erreicht werden können, da das Gewicht des Turmelements bzw. entgegengesetzt wirkende Kräfte durch Bearbeitung des Werkstücks symmetrisch auf den ersten Schlitten wirken und somit kein Drehmoment auf den ersten Schlitten wirkt. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weist der zweite Schlitten ein monolithisches Rahmenelement aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, auf. Dies hat den Vorteil, dass das Gesamtgewicht der Werkzeugmaschine weiter reduziert werden kann und die Steifigkeit des Maschinenaufbaus weiter verbessert werden kann, so dass noch höhere Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht werden können.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weist der zweite Schlitten zwei gegenüberliegende Querträger auf, wobei das Turmelement vorzugsweise zwischen den zwei gegenüberliegenden Querträgern des zweiten Schlittens angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass noch höhere Bearbeitungsgenauigkeiten an der Werkzeugmaschine erreicht werden können, da das Gewicht des Turmelements bzw. entgegengesetzt wirkende Kräfte durch Bearbeitung des Werkstücks symmetrisch auf den zweiten Schlitten wirken und somit kein Drehmoment auf den zweiten Schlitten wirkt.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst das monolithische Rahmenelement des zweiten Schlittens die zwei gegenüberliegenden Querträger des zweiten Schlittens. Dies hat den Vorteil, dass die Steifigkeit des Aufbaus weiter verbessert wird, so dass noch höhere Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht werden können.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform ist das Turmelement an dem zweiten Schlitten drehbar gelagert und ein Direktantrieb der ersten Drehachse ist vorzugsweise auf dem zweiten Schlitten angeordnet, der das Turmelement rotatorisch antreibt. Dies hat den Vorteil, dass die Gesamthöhe der Werkzeugmaschine weiter reduziert werden kann und auch der Schwerpunkt der Drehachsen näher am zweiten Schlitten liegt. Bei Schrägstellung der Maschine können so die wirkenden Drehmomente verringert werden, wodurch eine weiter verbesserte Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weist das Bearbeitungselement einen Aktuator auf, der dazu eingerichtet ist, eine Vibrationsbewegung eines an der Werkzeugspindel aufgenommenen Werkzeugs in Richtung der Spindelachse anzutreiben, insbesondere bevorzugt bei einer Frequenz im Ultraschallbereich. Dies hat den Vorteil, dass die Bearbeitungsgenauigkeit weiter verbessert werden kann, und insbesondere bei Bearbeitung von Oberflächen von Composite-Bauteilen bzw. Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff die bearbeitete Oberfläche eine signifikant reduzierte Fransenbildung aufweist bzw. eine Fransenbildung auf der Oberfläche von Composite-Bauteilen bzw. Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff vermieden werden kann. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weist der Aktuator einen Piezoantrieb auf, der dazu eingerichtet ist, die Vibrationsbewegung eines an der Werkzeugspindel aufgenommenen Werkzeugs in Richtung der Spindelachse anzutreiben, insbesondere bei einer Frequenz im Ultraschallbereich.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine weiterhin ein Absaugmittel zum Absaugen von Staub und Bearbeitungsspänen aus einem im Innenraum des Rahmens angeordneten Bearbeitungsraum, wobei der Rahmen vorzugsweise eine oder mehrere Absaugöffnungen aufweist, die dem Innenraum des Rahmens zugewandt sind. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Vorrichtungen bereitgestellt werden müssen, um Späne bzw. Staub aus dem Bearbeitungsraum zu entfernen.
Weiterhin können die Absaugöffnungen vorteilhaft kompakt in dem Rahmenelement ausgebildet werden, so dass der Bearbeitungsraum räumlich nicht weiter durch zusätzliche Absaugvorrichtungen bzw. Absaugschläuche eingeschränkt wird, so dass eine Verfahrbarkeit des Bearbeitungselements im gesamten Innenraum des Rahmens uneingeschränkt möglich bleibt.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine weiterhin ein oder mehrere Absaugkanäle, die vorzugsweise mit der einen oder den mehreren Absaugöffnungen verbunden sind, und die vorzugsweise an oder in dem monolithischen Rahmenelement ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass die Absaugkanäle kompakt und bei niedrigem Gewicht an bzw. in dem Rahmenelement ausgebildet sein können, wobei zusätzlich auch noch die Steifigkeit des Rahmens weiter erhöht werden kann, so dass zudem die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform ist zumindest ein mit den Absaugkanälen verbundener Absauganschluss zum Anschließen einer externen Absaugvorrichtung an dem monolithischen Rahmenelement angebracht oder ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine externen Absaugvorrichtung an dem monolithischen Rahmenelement angeschlossen werden kann, bevorzugt auf der dem Bearbeitungsraum abgewandten Seite, so dass der Bearbeitungsraum räumlich nicht weiter durch zusätzliche Absaugvorrichtungen bzw. Absaugschläuche eingeschränkt wird, so dass eine Verfahrbarkeit des Bearbeitungselements im gesamten Innenraum des Rahmens uneingeschränkt möglich bleibt.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weisen die zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitte des Rahmens Führungen für ein oder mehrere in X- Richtung bewegliche Rollo-Abdeckelemente zur Abdeckung des Innenraums des Rahmens auf. Dies hat den Vorteil, dass der Bearbeitungsraum mit einfachen Mitteln nach oben abgedeckt werden kann. Dies ermöglicht einerseits Eingriffsschutz für den Bediener und Abdichten des Bearbeitungsraums. Zudem kann die Effizienz einer Absaugvorrichtung für den Bearbeitungsraum verbessert werden.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind die beweglichen Rollo- Abdeckelemente aus einem transparenten Material ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der Bearbeitungsraum von oben weiter einsehbar bleibt. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind Endabschnitte der beweglichen Rollo-Abdeckelemente an dem ersten Schlitten angebracht, derart, dass ein Verfahren des ersten Schlittens die beweglichen Rollo-Abdeckelemente mitbewegt. Dies hat den Vorteil, dass die Bewegung des ersten Schlittens nicht eingeschränkt wird und die Bewegung der Rollo-Abdeckelemente der Bewegung des ersten Schlittens folgt.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weist die Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen einen jeweiligen Saugnapfanschluss zur Befestigung an der Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks auf. Dies ermöglicht eine einfachere und zuverlässigere lösbare Befestigung der Fußelemente an einer Oberfläche eines Werkstücks.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weisen die Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen ein jeweiliges Hohlelement auf, das an einem Ende mit dem jeweiligen Saugnapfanschluss verbunden ist und/oder an einem anderen Ende mit einem Medienanschluss verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Unterdruck aufgebracht werden kann, um die Saugnapfanschlüsse zuverlässig an der Oberfläche eines Werkstücks anzubringen und zu befestigen.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform weisen eines oder mehrere der Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen ein jeweiliges Kugelgelenk auf. Dies hat den Vorteil, dass die Saugnapfanschlüsse an den Fußelementen jeweils unabhängig verschwenkt werden können, um an eine unebene Oberfläche eines Werkstücks verbessert angepasst werden zu können.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst das Hohlelement das Kugelgelenk, wobei das Kugelelement des Kugelgelenks vorzugsweise einen Kanal zur Mediendurchführung aufweist. Dies hat den Vorteil, dass ein Unterdruck durch das Kugelgelenk aufgebracht werden kann, um die Saugnapfanschlüsse zuverlässig an der Oberfläche eines Werkstücks anzubringen und zu befestigen. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind die Mehrzahl der an dem Rahmen angeordneten Fußelemente höhenverstellbar ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Höhe der Saugnapfanschlüsse an den Fußelementen jeweils unabhängig verändert werden können, um an eine unebene Oberfläche eines Werkstücks verbessert angepasst werden zu können.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine weiterhin eine Steuerungsschnittstelle zum Anschluss einer externen Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Werkzeugmaschine.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerungsschnittstelle an dem Rahmen angeordnet und weist bevorzugt eine externe Leistungsschnittstelle zur Versorgung der Werkzeugmaschine mit elektrischer Energie und/oder eine externe Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von externen Steuersignalen von der externen Steuerungsvorrichtung auf.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine weiterhin einen oder mehrere Antriebscontroller zum Ansteuern eines jeweiligen Antriebs einer steuerbaren Achse der Werkzeugmaschine, wobei jeder der Antriebscontroller vorzugsweise mit der Kommunikationsschnittstelle der Steuerungsschnittstelle verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass eine dezentrale Steuerungskonfiguration ermöglicht ist, wobei eine einzige externe Verbindung (z.B. ein Bus-Kabel) ausreichend ist, alle Antriebscontroller anzusteuern, da die Verbindungen zu den Antriebscontrollern erst ab der Steuerungsschnittstelle verzweigen. Dies ermöglicht zusätzliche Gewichts- und Platzeinsparungen.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform ist jeder der Antriebscontroller mit der Leistungsschnittstelle der Steuerungsschnittstelle verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass eine einzige externe Verbindung (z.B. ein Leistungskabel) ausreichend ist, alle Antriebscontroller elektrisch zu versorgen, da die Verbindungen zu den Antriebscontrollern erst ab der Steuerungsschnittstelle verzweigen. Dies ermöglicht zusätzliche Gewichts- und Platzeinsparungen.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine weiterhin einen oder mehrere Antriebe zum Antreiben einer jeweiligen steuerbaren Achse der Werkzeugmaschine, wobei jeder der Antriebe vorzugsweise mit der Leistungsschnittstelle der Steuerungsschnittstelle verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass eine einzige externe Verbindung (z.B. ein Leistungskabel) ausreichend ist, alle Antriebe elektrisch zu versorgen, da die Verbindungen zu den Antrieben erst ab der Steuerungsschnittstelle verzweigen. Dies ermöglicht zusätzliche Gewichts- und Platzeinsparungen.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform ist/sind eine oder mehrere Kabelführungskanäle an oder in dem monolithischen Rahmenelement des Rahmens ausgebildet. Dies schafft einen effizienteren und einfacheren Aufbau, bei dem weniger Kabel offen geführt werden. Zudem erhöht sich vorteilhaft die Steifigkeit des Rahmenelements.
Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine weiterhin ein an dem ersten Schlitten angeordnetes Abdeckungselement, das den ersten Schlitten abdeckt. Gemäß einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform deckt das Abdeckungselement den auf dem ersten Schlitten angeordneten zweiten Schlitten und/oder das Turmelement ab. Dies hat den Vorteil, dass ein Eingriffsschutz für den Bediener bereitgestellt ist. Weiterhin werden die beweglichen Bauteile der Werkzeugmaschine durch Einfluss von außen geschützt.
Vorstehende bevorzugte Aspekte bzw. deren Merkmale können einzeln und in Kombination bereitgestellt werden. Weiterhin werden im Folgenden nebengeordnete Aspekte beschrieben, die unabhängig voneinander und in Kombination mit allen vorstehenden Aspekten bereitgestellt werden können.
Gemäß einem nebengeordneten Aspekt wird eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, mit einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten, einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen, einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist, einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist, einem an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem direkt oder indirekt an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das in einer Z-Richtung verfahrbar ist, und/oder einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs, wobei das Bearbeitungselement einen Aktuator aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Vibrationsbewegung eines an der Werkzeugspindel aufgenommenen Werkzeugs in Richtung der Spindelachse anzutreiben, insbesondere bei einer Frequenz im Ultraschallbereich. Gemäß einem weiteren nebengeordneten Aspekt wird eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, mit einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten, einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen, einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist, einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist, einem an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem direkt oder indirekt an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das in einer Z-Richtung verfahrbar ist, einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs, und/oder einem Absaugmittel zum Absaugen von Staub und Bearbeitungsspänen aus einem im Innenraum des Rahmens angeordneten Bearbeitungsraum, wobei der Rahmen eine oder mehrere Absaugöffnungen aufweist, die dem Innenraum des Rahmens zugewandt sind.
Gemäß einem weiteren nebengeordneten Aspekt wird eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, mit einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten, einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen, einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist, einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist, einem an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem direkt oder indirekt an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das in einer Z-Richtung verfahrbar ist, einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs, und/oder einem oder mehreren in X-Richtung beweglichen Rollo-Abdeckelementen zur Abdeckung des Innenraums des Rahmens, wobei die zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitte des Rahmens Führungen für die Rollo-Abdeckelemente aufweisen.
Gemäß einem weiteren nebengeordneten Aspekt wird eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, mit einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten, einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen, einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist, einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist, einem an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem direkt oder indirekt an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das in einer Z-Richtung verfahrbar ist, einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs, und/oder einer Steuerungsschnittstelle zum Anschluss einer externen Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Werkzeugmaschine, wobei die Steuerungsschnittstelle an dem Rahmen angeordnet ist und eine externe Leistungsschnittstelle zur Versorgung der Werkzeugmaschine mit elektrischer Energie sowie eine externe Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von externen Steuersignalen von der externen Steuerungsvorrichtung aufweist, und/oder wobei die Werkzeugmaschine weiterhin einen oder mehrere Antriebscontroller zum Ansteuern eines jeweiligen Antriebs einer steuerbaren Achse der Werkzeugmaschine aufweist, wobei jeder der Antriebscontroller mit der Kommunikationsschnittstelle und der Leistungsschnittstelle der Steuerungsschnittstelle verbunden ist.
In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen können an einer der vorstehend beschriebenen Werkzeugmaschinen eine oder mehrere Videoaufnahmeeinrichtungen an dem Rahmen der Werkzeugmaschine angeordnet sein (z.B. die vorstehend genannte Kamera für die visuelle Überprüfung der Oberfläche des Werkstücks, die ggf. an der Bearbeitungseinheit angebracht sein kann, und/oder eine oder mehrere Kameras z.B. am Rahmen zur Überwachung des Bearbeitungselements, eines Abschnitts des Bearbeitungsraums bzw. des ganzen Bearbeitungsraums, der innerhalb des Rahmenelements gebildet wird).
Bevorzugt umfassen die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen jeweils eine oder mehrere fest installierte Kameras, die bevorzugt auf das Bearbeitungselement gerichtet sind und/oder bevorzugt zumindest auf einen Abschnitt von einem von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine gerichtet sind. Dies ermöglicht es einem Bediener vorteilhaft, die Bearbeitung im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine zu überwachen, ggf. über ein externes Display einer Display-Vorrichtung, die über eine Kabelverbindung und/oder über eine kabellose Kommunikationsverbindung mit der/den Videoaufnahmeeinrichtungen verbunden sein kann.
Alternativ oder zusätzlich umfassen die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen bevorzugt jeweils eine oder mehrere steuerbare Kameras, die vorzugsweise auf das Bearbeitungselement richtbar sind und/oder zumindest auf einen Abschnitt von einem von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine richtbar sind. Dies ermöglicht es einem Bediener vorteilhaft, die Bearbeitung im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine zu überwachen, ggf. über ein externes Display einer Display-Vorrichtung, die über eine Kabelverbindung und/oder über eine kabellose Kommunikationsverbindung mit der/den Videoaufnahmeeinrichtungen verbunden sein kann, und zudem die Ausrichtung der Kameras beweglich zu steuern bzw. ggf. auch (oder alternativ z.B. bei den vorstehend genannten fest installierten Kameras) eine Zoomstufe elektronisch zu steuern.
Bevorzugt sind die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen mittels einer Leistungs- und/oder Signalleitung mit einer Leistungs- und/oder Steuerungsschnittstelle der Werkzeugmaschine verbunden, über die die Videoaufnahmeeinrichtung vorzugsweise zur Ausgabe von Videosignalen an eine externe Display-Vorrichtung anschließbar sein können, bevorzugt zur Widergabe von Videodarstellungen auf eine.m Display der externen Display- Vorrichtung, und/oder an ein Steuergerät anschließbar sein können, durch welches ein Bediener der Werkzeugmaschine die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen steuern kann. Vorstehende Ausführungen mit Videoaufnahmeeinrichtungen sind insbesondere bei einer Ausgestaltung als mobile Werkzeugmaschine zweckmäßig, da die Werkzeugmaschine dann ggf. auf bzw. an größeren Bauflächen angeordnet sind, die ggf. schwer direkt einsehbar sind, z.B. aufgrund der Höhe an der die Werkzeugmaschine angeordnet ist (z.B. wenn eine mobile Werkzeugmaschine an Tragflächen eines Großflugzeugs zur Anwendung kommt), da der Bediener über die Signale der Videoaufnahmeeinrichtungen dennoch den Bearbeitungsraum oder Abschnitte davon einsehen kann, z.B. über ein festinstalliertes oder mobiles Display-Gerät (z.B. auch ein Tablet, ein Laptop, ein Smartphone oder über einen Display eines extern angeschlossenen Bedienpults).
In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen können an einer der vorstehend beschriebenen Werkzeugmaschinen eine oder mehrere elektrische Lichtquellen, insbesondere als LED-Einheiten mit einer Mehrzahl von LEDs und/oder als Scheinwerfer ausgebildet sein, vorzugsweise zur Beleuchtung eines von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraums der Werkzeugmaschine. Dies hat den Vorteil, dass die Prozess- bzw. Bearbeitungsbeobachtung (ggf. mit den vorstehend genannten Videoaufnahmeeinrichtungen) auch bei schlechten Lichtverhältnissen möglich bleibt bzw. signifikant verbessert werden kann. Zusammenfassend werden gemäß Aspekten und bevorzugten Ausführungsbeispielen der
Erfindung Werkzeugmaschinen vorgeschlagen, die es vorteilhaft erlauben, bei signifikanter Gewichtseinsparung mobil genutzt zu werden, wobei die Steifigkeit der Maschine erhöht werden kann und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden kann, bei gleichzeitig erhöhter Praktikabilität mit einem breiteren möglichen Anwendungsspektrum.
Die vorstehenden Aspekte ermöglichen vorteilhaft den Einsatz der mobilen Werkzeugmaschine für die automatisierte Reparatur von großflächigen Composite-Bauteilen bzw. faserverstärkten Kunststoffbauteilen z.B. im Bereich Luft- und Raumfahrt und Automotive. Die Erfindung wird im Folgenden exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen beschrieben.
Kurzbeschreibung der Figuren Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von schräg oben, Fig. 2 eine schematische Frontansicht der Werkzeugmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht der Werkzeugmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der Werkzeugmaschine gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht der Werkzeugmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von schräg unten,
Fig. 6 eine schematische Unteransicht der Werkzeugmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 eine schematische Perspektivansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von schräg oben ohne Haubenelement,
Fig. 8 eine weitere schematische Perspektivansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von schräg oben ohne Haubenelement, und
Fig. 9 eine schematische beispielhafte Detaildarstellung der Fußelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Figuren und bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren werden hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsmerkmale begrenzt, sondern umfasst weiterhin Modifikationen von Merkmalen der beschriebenen Beispiele und Kombination von Merkmalen verschiedener Beispiele im Rahmen des Schutzumfangs der unabhängigen Ansprüche.
Figs. 1 bis 8 zeigen schematische Ansichten einer mobilen Werkzeugmaschine 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht der Werkzeugmaschine 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von schräg oben, Fig. 2 zeigt eine schematische Frontansicht der Werkzeugmaschine 1, Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht der Werkzeugmaschine 1 und Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht der Werkzeugmaschine 1, Als Grundgestell umfasst die Werkzeugmaschine 1 einen beispielhaft rechtwinklig bzw. im
Wesentlichen quadratisch ausgebildeten Rahmen, welcher beispielhaft aus einem monolithisch ausgebildeten Rahmenelement 2 aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, gebildet ist, auf dem ggf. in Ausführungsbeispielen weitere Elemente angebracht sein können wie z.B. angebrachte Abdeckplatten oder ähnliches. Bevorzugt beträgt die Rahmenbreite und/oder die Rahmenlänge etwa 0,5 bis 1,5 m. Im Inneren des Rahmenelements 2 weist die Werkzeugmaschine 1 einen
Bearbeitungsraum auf, der vollumfänglich von dem monolithischen Rahmenelement 2 umschlossen ist (siehe z.B. Figs. 5 und 6). Auf zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten der vier Rahmenabschnitte des Rahmenelements 2 sind sich in X-Richtung erstreckende Führungen 3a und 3b für eine steuerbare X-Linearachse (erste Linearachse) direkt auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmenelements 2 abgebracht (siehe z.B. Figs. 1, 3 und 4).
Ein in X-Richtung verfahrbarer X-Schlitten 4 wird von den Führungen 3a und 3b geführt. Vorzugsweise weist die X-Linearachse auf zumindest einem und bevorzugt auf jedem der beiden gegenüberliegenden Rahmenabschnitte an jeder der Führungen 3a und 3b ein jeweiliges Längenmesssystem auf, so dass die Position des X-Schlittens 4 der X-Linearachse auf einer und bevorzugt auf beiden Seiten bestimmbar ist.
Die X-Linearachse weist beispielhaft auf beiden Seiten des X-Schlittens einen jeweiligen Schraubantrieb mit einer jeweiligen Schraubenwelle 3c bzw. 3d auf. Auf den Schraubenwellen 3c und 3d werden Antriebe 3e und 3f gehalten, die an dem X-Schlitten 4 seitlich angebracht bzw. angeordnet sind. Die Antriebe 3e und 3f sind dazu eingerichtet, den X-Schlitten 4 entlang der Schraubenwellen 3c und 3d in der X-Richtung zu verfahren. Der X-Schlitten 4 ist folglich in der X-Richtung mittels Ansteuerung der X-Linearachse verfahrbar an den Führungen 3a und 3b auf dem Rahmenelement 2 des Werkzeugmaschinenrahmens geführt und weist ein monolithisch ausgebildetes Rahmenelement auf, das beispielhaft aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, gebildet ist.
An den Außenseiten des Rahmenelements 2 des Rahmens der Werkzeugmaschine sind an jedem der vier Rahmenabschnitte jeweils vier Fußelemente 9 angeordnet. Die Fußelemente dienen dazu, die Werkzeugmaschine 1 auf einer Oberfläche aufzustellen, wie z.B. auf einer Oberfläche eines großflächigen Werkstücks.
In den Figs. 1 bis 5 ist beispielhaft ein Haubenelement 21 (Abdeckungselement, bzw. Abdeckung, ggf. aus Kunststoff) auf dem X-Schlitten 4 angebracht bzw. angeordnet, um die darunterliegenden Bauteile abzudecken bzw. zu schützen. Des Weiteren ergibt sich durch das Haubenelement 21 ein Eingriffsschutz für Bediener der Werkzeugmaschine 1. Jedoch ist es auch möglich, Ausführungsbeispiele ohne Haubenelement 21 vorzusehen.
Figs. 6 bis 8 zeigen die Werkzeugmaschine 1 beispielhaft ohne dieses Haubenelement 21. Fig. 6 zeigt eine schematische Unteransicht der Werkzeugmaschine 1, Fig. 7 zeigt eine schematische Perspektivansicht der Werkzeugmaschine 1 von schräg oben ohne Haubenelement 21 und Fig. 8 zeigt eine weitere schematische Perspektivansicht der Werkzeugmaschine 1 von schräg oben ohne Haubenelement 21. Das Rahmenelement des X-Schlittens 4 weist zwei Querträger 4a und 4b auf, die sich jeweils von der Führung 3a auf einem Rahmenabschnitt des Rahmenelements 2 zu dem gegenüberliegenden Rahmenabschnitt des Rahmenelements 2 und der Führung 3b erstrecken. Auf der Unterseite des X-Schlittens 4 ist ein Y-Schlitten 5 einer Y-Linearachse (zweite Linearachse) gehalten, der mittels eines nicht gezeigten Antriebs in der Y-Richtung verfahren werden kann. Beispielhaft ist die X-Richtung orthogonal zu der Y-Richtung, und die Unterseiten der Querträger 4a und 4b des X-Schlittens 4 weisen jeweilige in Y-Richtung ausgerichtete Führungen (nicht gezeigt) auf, an denen der Y-Schlitten 5 der Y-Linearachse geführt ist.
Der Y-Schlitten 5 ist in der Y-Richtung mittels der Y-Linearachse verfahrbar auf den Führungen auf der Unterseite des Rahmenelements 4 des X-Schlittens verfahrbar geführt und weist ein monolithisch ausgebildetes Rahmenelement auf, das beispielhaft aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus einem kohlenstoff-faserverstärktem Kunststoff, gebildet ist.
In dieser bevorzugten Ausführungsform sind der X- und der Y-Schlitten jeweils aus einem faserverstärktem Kunststoff gebildet bzw. umfasst ein jeweiliges Rahmenelement aus einem faserverstärktem Kunststoff. In weiteren Ausführungsbeispielen ist es natürlich möglich, einen oder beide dieser Schlitten bzw. deren Rahmenelemente aus einem anderen Material auszubilden, z.B. aus Metall, bevorzugt beispielsweise Aluminium aus Gewichtsgründen.
Mittig am Y-Schlitten 5 der Y-Linearachse ist ein Turmelement 6 gehalten, das sich in einer Z-Richtung erstreckt, welche sich beispielhaft orthogonal zu den X- und Y-Richtungen der X- und Y-Linearachsen erstreckt. Ein rotatorischer Direktantrieb 7 ist an dem Y-Schlitten 5 der Y- Linearachse angeordnet (siehe z.B. Figs. 7 und 8) und ist dazu eingerichtet, das Turmelement 6 um eine Rotationsachse zu drehend anzutreiben (zweite Drehachse, bevorzugt mindestens 360°- Steuerbarkeit), die parallel zur Z-Richtung ausgerichtet ist. Im Inneren des beispielhaft hohl ausgebildeten Turmelements 6 ist ein Z-Schlitten 8 einer Z-Linearachse (dritte Linearachse) angeordnet (siehe z.B. Figs. 5, 7 und 8), der über einen weiteren Linearantrieb in Z-Richtung verfahrbar ist.
An dem unteren Ende des Z-Schlittens 8 ist ein Bearbeitungselement 12 angeordnet (Bearbeitungskopf, bzw. z.B. Fräskopf), siehe z.B. Figs. 5 und 6. Das Bearbeitungselement 12 trägt eine Werkzeugspindel 13 mit einer Werkzeugaufnahme 14, an der beispielhaft ein Fräswerkzeug 15 zur Bearbeitung eines Werkstücks aufgenommen ist. Im Spindelgehäuse der Spindel 13 ist ein Spindelmotor zum Antreiben der Spindel angeordnet.
Zudem kann in bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung zusätzlich ein Piezo- Aktor oder ein ähnlicher Vibrationsantrieb bereitgestellt werden, um bei dem Werkzeug zusätzlich eine Vibrationsbewegung anzutreiben, bei der das Werkzeug in Richtung der Spindelachse vibriert. Dies ist insbesondere bei der Bearbeitung von Composite-Bauteilen und Oberflächen aus Faserverbundstoffen vorteilhaft, da eine Fransenbildung bzw. Ausfaserung auf der bearbeiteten Oberfläche vermieden werden kann.
Das Bearbeitungselement 12 ist an dem unteren Ende des Z-Schlittens 8 angeordnet bzw. gehalten, der in das um die Z-Achse drehbare Turmelement 6 mit dem rotatorischen Direktantrieb 7 an dem Y-Schlitten 5 hineinragt und am Turmelement 6 in Z-Richtung verfahrbar gehalten ist.
Am unteren Ende des Z-Schlittens 8 ist beispielhaft ein weiterer rotatorischer Direktantrieb 11 vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungselement 12 mit der Spindel 13 um eine zur Z-Richtung beispielhaft senkrecht ausgerichtete Rotationsachse drehend anzutreiben (zweite Drehachse ggf. als Schwenkachse ausgebildet, bevorzugt mindestens 180°- Steuerbarkeit).
An einer Seite des Bearbeitungselements 12 ist beispielhaft eine Messeinrichtung 17 angebracht, die z.B. ein Lasermesssystem zum Vermessen der Oberfläche des Werkstücks bzw. zum Ermitteln einer Position der Werkzeugmaschine 1 relativ zu dem Werkstück und/oder andere nichtberührende Messsysteme zur Untersuchung der Oberfläche des Werkstücks aufweisen kann (z.B. ein optisches System mit Kamera und/oder ein Ultraschallmesssystem). Eine derartige Messeinrichtung (oder Teile einer derartigen Messeinrichtung) kann auch an der Innenseite des Rahmens 2 angeordnet sein.
Weiterhin umfasst die Werkzeugmaschine 1 in weiteren Ausführungsbeispielen bevorzugt ein Laser-Werkzeugvermessungssystem bzw. eine Laser-Werkzeugvermessungseinrichtung, die entweder an dem Bearbeitungselement 2 und/oder an der Innenseite des Rahmens 2 angeordnet sein kann, um ein an der Spindel 13 aufgenommenes Werkzeug 15 mittels eines Lasers zu vermessen, bzw. dessen Position zu vermessen. Beispielhaft ist in Figs. 5 und 6 eine optionale Laser-Werkzeugmesseinrichtung 24 an der Innenseite des Rahmens 2 angeordnet. Dies bietet die Möglichkeit der Vermessung z.B. von Werkzeuglänge und -durchmesser des an der Spindel 13 aufgenommenen Werkzeugs 15 durch den im Innenraum der Maschine an den Rahmen angebrachten Werkzeuglaser der Werkzeugmesseinrichtung 24.
Eine nicht dargestellte von dem Y-Schlitten 5 kommende Kabelzuführung kann mit dem Bearbeitungselement 12 verbunden werden und stellt dann die elektrische Stromversorgung für den Spindelantrieb, den Direktantrieb 11, den Piezo-Antrieb und/oder die Messeinrichtung 17 bereit. Zudem können über die Kabelzuführung 16 Steuersignale an den Spindelantrieb und den Direktantrieb 11 übermittelt werden und Sensorsignale aus der Messeinrichtung 17 ausgelesen werden. Weitere Kabelführungen (z.B. für Aktorsignale, Sensorsignale oder die elektrische
Stromversorgung) sind bevorzugt in Kabelkanälen geführt, die in bevorzugten Ausführungsbeispielen an den bzw. in dem monolithischen Rahmenelement 2 ausgebildet sind.
Beispielhaft ist in den Figs. 1, 3, 5 und 6 eine Schnittstellenöffnung 19 an einer Ecke des Rahmenelements 2 außen ausgebildet, als Ende von an dem bzw. in dem Rahmenelement 2 ausgebildeten Kabelführungskanälen nach innen z.B. direkt bzw. indirekt zu einem oder mehreren der Schlitten und der Antriebe an den Schlitten der Achsen.
Auf der Innenfläche 2a des Rahmenelements 2 der Werkzeugmaschine sind gemäß dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels Ansaugöffnungen 18 ausgebildet, über die Staub und Späne aus dem Bearbeitungsraum abgesaugt werden können (siehe z.B. Fig. 5).
Kabelzuführungskanäle und/oder Absaugkanäle sind bevorzugt an und/oder in dem Rahmenelement 2 der Werkzeugmaschine ausgebildet.
Zudem stellt die Werkzeugmaschine 1 weiterhin bevorzugt äußere, an dem Rahmenelement 2 angeordnete Anschüsse bereit, z.B. die bereits erwähnte Steuerungsschnittstelle 19 zum Anschiuss einer Leistungsverbindung zur elektrischen Stromversorgung und/oder zum Anschiuss einer Kommunikationsverbindung für Aktor und-/oder Sensorsignalübertragung von/zu einer externen Steuervorrichtung, und/oder auch einen Ansauganschluss 20 für eine externe Ansaugvorrichtung (ggf. bevorzugt über einer Verbindung interner Ansaugkanäle am bzw. im Rahmenelement 2 zu den Ansaugöffnungen 18). Hierbei sind die Ansaugkanäle bzw. ist der Ansauganschluss 20 in bevorzugten Ausführungsbeispielen mit den Kabelzuführungskanälen hydraulisch bzw. pneumatisch verbunden, da so ein Unterdruck bzw. Vakuum auch auf die Kabelzuführungskanäle einwirkt, und die elektrischen Bauteile vor elektrisch aufgeladenem Staub schützt. Fig. 9 zeigt eine schematische beispielhafte Detaildarstellung der Fußelemente 9, die beispielhaft alle gleich ausgebildet sind. Das Fußelement weist ein hohles Stangenelement 9a auf, welches vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, gebildet ist. Das Stangenelement 9a ist mittels Befestigungselementen 10a und 10b an der Außenseite des Rahmenelements 2 des Rahmens der Werkzeugmaschine 1 befestigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind an den Befestigungselementen 10a und 10b Schnellspannmechanismen bereitgestellt, um die Neigung und Höhe der Fußelemente 9 individuell einstellen zu können.
An dem oberen Ende des Stangenelements 9a ist ein Anschluss bzw. Medienanschluss 9d angebracht und an dem unteren Ende des Stangenelements 9a ist ein Kugelgelenk 9b angebracht, an dem ein Saugnapfanschluss 9c angebracht ist. Über einen Medienkanal im Inneren des Kugelelements des Kugelgelenks 9b und über einen Medienkanal im Inneren des Stangenelements 9a kann der Saugnapfanschluss 9c gesteuert werden, z.B. indem durch Anschließen eines hydraulischen und/oder pneumatischen Systems z.B. per Schlauchverbindung an dem Medienanschluss 9d ein Unterdruck im Inneren des Medienkanals aufgebracht wird.
Das Kugelgelenk 9b ermöglicht ein Verschwenken des Saugnapfs 9c zum Anpassen der Neigung des Saugnapfs 9c an eine unebene Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks, an dem die Werkzeugmaschine 1 mittels der Fußelemente 9 angebracht wird.
Weiterhin können die Stangenelemente 9a in weiteren Ausführungsbeispielen z.B. mittels eines Aufbaus gemäß Teleskopprinzip (z.B. Teleskopstange) höhenverstellbar ausgebildet sein, um die Höhenposition der Saugnäpfe 9c an die unebene Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks anzupassen. Position und/oder Neigung jedes einzelnen Saugnapfs 9c ist somit vorteilhaft individuell einstellbar.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Medienanschlüsse 9d der Fußelemente über pneumatische Verbindungen (z.B. über Schlauchverbindungen) mit Öffnungen an dem Rahmenelement 2 zu verbinden, die wiederum mit der Ansaugöffnung 20 verbunden sind, z.B. durch an dem bzw. in dem Rahmenelement 2 ausgebildete Kanäle und/oder innere Schlauchverbindungen. Dies ermöglicht vorteilhaft die Erzeugung des Unterdrucks bzw. Vakuums für die Saugnapfhalterungen 9c durch Ejektoren im Rahmen der Maschine. In besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen ist eine einzige externe Ansaugeinrichtung (z.B. Vakuumpumpe oder ähnliches) an der an der Außenseite des Rahmenelements 2 ausgebildeten Ansaugöffnung 20 angeschlossen, wobei über an bzw. in dem Rahmenelement ausgebildete Kanäle die Ansaugöffnung jeweils mit den Ansaugöffnungen 18 an der Innenseite des Rahmens 2 verbunden ist zum Absaugen von Staub und Spänen aus dem Arbeitsraum und mit Öffnungen an der Außenseite des Rahmenelements, an denen Verbindungen angeschlossen sind, die wiederrum mit den Medienanschlüssen 9d verbunden sind, um die Saugnäpfe 9b anzusteuern bzw. Unterdruck oder Vakuum von Innen auf die Saugnäpfe 9b aufzubringen.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figs. 1 bis 8 sind auf den Rahmenabschnitten des Rahmens 2, die senkrecht zur X-Achse ausgerichtet sind optional beispielhafte Gehäuse 23a und 23b angeordnet, in denen Rollo-Abdeckelemente aufgerollt gelagert werden können.
Enden bzw. Endabschnitte derartiger Rollo-Abdeckelemente können in weiteren Ausführungsbeispielen am den Seiten des X-Schlittens 4 angebracht werden, um bei Bewegung des X-Schlittens 4 jeweils auf einer Seite, von der sich der X-Schlitten 4 wegbewegt, aus dem jeweiligen Gehäuse gezogen zu werden, und/oder auf einer Seite, zu der sich der X-Schlitten 4 hinbewegt, in das jeweilige Gehäuse gezogen zu werden. Dies führt optional zu einer Abdeckung des Bearbeitungsraums von oben.
Bevorzugt werden solche Rollo-Abdeckelemente aus einem transparenten Material bereitgestellt. Bevorzugt können die Rahmenabschnitte des Rahmens 2, an denen die Führungen 3a und 3b angeordnet sind weiterhin seitliche Führungen für die Rollo-Abdeckelemente aufweisen, die parallel zur X-Achse verlaufen, wobei die Gehäuse 23a und 23b bzw. die Rollo- Abdeckelemente bevorzugt senkrecht zur X-Achse ausgerichtet sind.
In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen können an einer der vorstehend beschriebenen Werkzeugmaschinen eine oder mehrere Videoaufnahmeeinrichtungen an dem Rahmen der Werkzeugmaschine angeordnet sein (z.B. die vorstehend genannte Kamera für die visuelle Überprüfung der Oberfläche des Werkstücks, die ggf. an der Bearbeitungseinheit angebracht sein kann, und/oder eine oder mehrere Kameras z.B. am Rahmen zur Überwachung des Bearbeitungselements, eines Abschnitts des Bearbeitungsraums bzw. des ganzen Bearbeitungsraums, der innerhalb des Rahmenelements gebildet wird).
Bevorzugt umfassen die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen jeweils eine oder mehrere fest installierte Kameras, die bevorzugt auf das Bearbeitungselement gerichtet sind und/oder bevorzugt zumindest auf einen Abschnitt von einem von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine gerichtet sind. Dies ermöglicht es einem Bediener vorteilhaft, die Bearbeitung im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine zu überwachen, ggf. über ein externes Display einer Display-Vorrichtung, die über eine Kabelverbindung und/oder über eine kabellose Kommunikationsverbindung mit der/den Videoaufnahmeeinrichtungen verbunden sein kann.
Alternativ oder zusätzlich umfassen die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen bevorzugt jeweils eine oder mehrere steuerbare Kameras, die vorzugsweise auf das Bearbeitungselement richtbar sind und/oder zumindest auf einen Abschnitt von einem von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine richtbar sind. Dies ermöglicht es einem Bediener vorteilhaft, die Bearbeitung im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine zu überwachen, ggf. über ein externes Display einer Display-Vorrichtung, die über eine Kabelverbindung und/oder über eine kabellose Kommunikationsverbindung mit der/den Videoaufnahmeeinrichtungen verbunden sein kann, und zudem die Ausrichtung der Kameras beweglich zu steuern bzw. ggf. auch (oder alternativ z.B. bei den vorstehend genannten fest installierten Kameras) eine Zoomstufe elektronisch zu steuern.
Bevorzugt sind die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen mittels einer Leistungs- und/oder Signalleitung mit einer Leistungs- und/oder Steuerungsschnittstelle der Werkzeugmaschine verbunden, über die die Videoaufnahmeeinrichtung vorzugsweise zur Ausgabe von Videosignalen an eine externe Display-Vorrichtung anschließbar sein können, bevorzugt zur Widergabe von Videodarstellungen auf einem Display der externen Display- Vorrichtung, und/oder an ein Steuergerät anschließbar sein können, durch welches ein Bediener der Werkzeugmaschine die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen steuern kann.
In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen können an einer der vorstehend beschriebenen Werkzeugmaschinen eine oder mehrere elektrische Lichtquellen, insbesondere als LED-Einheiten mit einer Mehrzahl von LEDs und/oder als Scheinwerfer ausgebildet sein, vorzugsweise zur Beleuchtung eines von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraums der Werkzeugmaschine.
In weiteren beispielhaften Modifikationen des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels können die vorstehend genannten Aspekte getrennt voneinander und in verschiedensten Kombinationen bereitgestellt werden. Mögliche kombinierbare Aspekte und etwaige nebengeordnete Aspekte ergeben sich insbesondere, aber nicht abschließend, aus der Zusammenfassung der Erfindung vor der Figurenbeschreibung und anhand der nachfolgenden Ansprüche und Unteransprüche. Zusammenfassend werden gemäß Aspekten und bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung Werkzeugmaschinen, insbesondere mobile Werkzeugmaschinen, vorgeschlagen, die es vorteilhaft erlauben, bei signifikanter Gewichtseinsparung mobil für die Bearbeitung großflächiger Bauteile und Werkstücke eingesetzt zu werden, wobei die Steifigkeit der Maschine erhöht werden kann und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden kann, bei gleichzeitig erhöhter Praktikabilität mit einem breiteren möglichen Anwendungsspektrum.
All dies ermöglicht vorteilhaft den Einsatz der mobilen Werkzeugmaschine gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Aspekte für die automatisierte Reparatur von großflächigen Composite-Bauteilen bzw. faserverstärkten Kunststoffbauteilen z.B. im Bereich Luft- und Raumfahrt und Automotive.

Claims

Schutzansprüche
1. Werkzeugmaschine, mit:
einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten,
einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen (9),
einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten (4) einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist,
einem auf dem ersten Schlitten (4) geführten zweiten Schlitten (5) einer zweiten
Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist,
einem an dem zweiten Schlitten (5) gehaltenen Turmelement (6) einer dritten
Linearachse,
einem an dem Turmelement (6) direkt oder indirekt gehaltenen Bearbeitungselement (12), das in einer Z-Richtung verfahrbar ist, und
einer an dem Bearbeitungselement (12) angeordneten Werkzeugspindel (13) zur
Aufnahme eines Werkzeugs (15),
wobei der Rahmen ein monolithisches Rahmenelement (2) aus einem faserverstärktem Kunststoff, insbesondere einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, aufweist, das die zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitte umfasst.
2. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Werkzeugmaschine (1) weiterhin eine erste Drehachse (7, 8), die dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungselement (12) um eine erste Rotationsachse zu rotieren, und eine zweite Drehachse (11, 12), die dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungselement (12) um eine quer oder senkrecht zur ersten Rotationsachse angeordnete zweite Rotationsachse zu rotieren, aufweist,
3. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
Führungsmittel (3a, 3b) zur Führung des ersten Schlittens (4) der ersten Linearachse direkt auf dem monolithischen Rahmenelement (2) angebracht und befestigt sind.
4. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Schlitten (4) zwei gegenüberliegende Querträger (4a, 4b) aufweist, die sich von einem der zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitte zu dem anderen der zwei
gegenüberliegenden Rahmenabschnitte des Rahmens (2) erstrecken,
wobei Führungsmittel zur Führung des zweiten Schlittens (5) der zweiten Linearachse auf den zwei gegenüberliegenden Querträgern (4a, 4b) des ersten Schlittens (4) angeordnet sind.
5. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungsmittel zur Führung des zweiten Schlittens (5) der zweiten Linearachse auf den zwei gegenüberliegenden Querträgern (4a, 4b) des ersten Schlittens (4) auf der Seite des ersten Schlittens (4) angeordnet sind, auf der der erste Schlitten (4) auf den zwei
gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens (2) geführt ist, derart, dass der zweite Schlitten (5) und der Rahmen (2) der Werkzeugmaschine auf der gleichen Seite des ersten Schlittens (4) angeordnet sind.
6. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Schlitten (4) ein monolithisches Rahmenelement aus einem faserverstärktem Kunststoff oder einem Metall, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff oder Aluminium, aufweist.
7. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
das monolithische Rahmenelement des ersten Schlittens (4) die zwei
gegenüberliegenden Querträger (4a, 4b) des ersten Schlittens (4) umfasst.
8. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungsmittel zur Führung des zweiten Schlittens (5) der zweiten Linearachse direkt auf den zwei gegenüberliegenden Querträgern (4a, 4b) des ersten Schlittens (4) angebracht und befestigt sind.
9. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das Turmelement (6) zwischen den zwei gegenüberliegenden Querträgern (4a, 4b) des ersten Schlittens (4) angeordnet ist.
10. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Schlitten (5) ein monolithisches Rahmenelement aus einem faserverstärktem Kunststoff oder einem Metall, insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff oder Aluminium, aufweist.
11. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schlitten (5) zwei gegenüberliegende Querträger aufweist, wobei das
Turmelement (6) zwischen den zwei gegenüberliegenden Querträgern des zweiten Schlittens (5) angeordnet ist.
12. Werkzeugmaschine gemäß den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das monolithische Rahmenelement des zweiten Schlittens (5) die zwei
gegenüberliegenden Querträger des zweiten Schlittens (5) umfasst.
13. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Turmelement (6) an dem zweiten Schlitten (5) drehbar gelagert ist und
ein Direktantrieb (7) der ersten Drehachse auf dem zweiten Schlitten (5) angeordnet ist, der das Turmelement (6) rotatorisch antreibt.
14. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bearbeitungselement (12) einen Aktuator aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Vibrationsbewegung eines an der Werkzeugspindel (13) aufgenommenen Werkzeugs (15) in Richtung der Spindelachse anzutreiben, insbesondere bei einer Frequenz im Ultraschallbereich.
15. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Aktuator einen Piezoantrieb aufweist, der dazu eingerichtet ist, die
Vibrationsbewegung eines an der Werkzeugspindel (13) aufgenommenen Werkzeugs (15) in Richtung der Spindelachse anzutreiben, insbesondere bei einer Frequenz im Ultraschallbereich.
16. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch ein Absaugmittel zum Absaugen von Staub und Bearbeitungsspänen aus einem im
Innenraum des Rahmens angeordneten Bearbeitungsraum, wobei der Rahmen (2) oder das Rahmenelement des Rahmens (2) eine oder mehrere Absaugöffnungen (18) aufweist, die dem Innenraum des Rahmens zugewandt sind.
17. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
ein oder mehrere Absaugkanäle, die mit der einen oder den mehreren Absaugöffnungi verbunden sind, an oder in dem monolithischen Rahmenelement (2) ausgebildet sind.
18. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mit den Absaugkanälen verbundenen Absauganschluss (20) zum
Anschließen einer externen Absaugvorrichtung an dem monolithischen Rahmenelement angebracht oder ausgebildet ist.
19. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitte des Rahmens Führungen für ein oder mehrere in X-Richtung bewegliche Rollo-Abdeckelemente zur Abdeckung des Innenraums des Rahmens aufweisen.
20. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
die beweglichen Rollo-Abdeckelemente aus einem transparenten Material ausgebildet sind.
21. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass
Endabschnitte der beweglichen Rollo-Abdeckelemente an dem ersten Schlitten angebracht sind, derart, dass ein Verfahren des ersten Schlittens die beweglichen Rollo- Abdeckelemente mitbewegt.
22. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen (9) einen jeweiligen Saugnapfanschluss (9c) zur Befestigung an der Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks aufweisen.
23. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen (9) ein jeweiliges Hohlelement (9a, 9b) aufweisen, das an einem Ende mit dem jeweiligen Saugnapfanschluss (9c) verbunden ist und an einem anderen Ende mit einem Medienanschluss (9d) verbunden ist.
24. Werkzeugmaschine gemäß den Ansprüchen 18 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienanschluss (9D) der jeweiligen Fußelemente (9) über eine jeweilige
pneumatische Verbindung mit an dem Rahmenelement (2) ausgebildeten Öffnungen verbunden ist, die über pneumatische Kanäle mit dem Absauganschluss (20) verbunden sind, insbesondere durch an dem oder in dem monolithischen Rahmenelement (2) des Rahmens ausgebildeten Kanälen.
25. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eines oder mehrere der Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen (9) ein jeweiliges Kugelgelenk (9b) aufweisen.
26. Werkzeugmaschine gemäß den Ansprüchen 23 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlelement (9a, 9b) das Kugelgelenk (9b) umfasst, und dass ein Kugelelement des
Kugelgelenks (9b) einen Kanal zur Mediendurchführung aufweist.
27. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mehrzahl der an dem Rahmen angeordneten Fußelemente (9) höhenverstellbar ausgebildet ist.
28. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerungsschnittstelle (19) zum Anschluss einer externen Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Werkzeugmaschine.
29. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungsschnittstelle (19) an dem Rahmen angeordnet ist und eine externe Leistungsschnittstelle zur Versorgung der Werkzeugmaschine mit elektrischer Energie sowie eine externe Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von externen Steuersignalen von der externen Steuerungsvorrichtung aufweist.
30. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 29, gekennzeichnet durch
einen oder mehrere Antriebscontroller zum Ansteuern eines jeweiligen Antriebs einer steuerbaren Achse der Werkzeugmaschine, wobei jeder der Antriebscontroller mit der
Kommunikationsschnittstelle der Steuerungsschnittstelle (19) verbunden ist.
31. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der Antriebscontroller mit der Leistungsschnittstelle der Steuerungsschnittstelle (19) verbunden ist.
32. Werkzeugmaschine gemäß einem der Ansprüche 29 bis 31, gekennzeichnet durch
einen oder mehrere Antriebe zum Antreiben einer jeweiligen steuerbaren Achse der
Werkzeugmaschine, wobei jeder der Antriebe mit der Leistungsschnittstelle der
Steuerungsschnittstelle (19) verbunden ist.
33. Werkzeugmaschine gemäß einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass
eine oder mehrere Kabelführungskanäle an oder in dem monolithischen Rahmenelement (2) des Rahmens ausgebildet sind, wobei die Kabelführungskanäle insbesondere mit einer an dem bzw. in dem Rahmenelement ausgebildeten Öffnung (19) für die Steuerungsschnittstelle verbunden sind.
34. Werkzeugmaschine gemäß den Ansprüchen 18 und 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführungskanäle mit dem Absauganschluss (20) pneumatisch verbunden sind.
35. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an dem ersten Schlitten angeordnetes Abdeckungselement (21), das den ersten
Schlitten (4) abdeckt.
36. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass
das Abdeckungselement den auf dem ersten Schlitten (4) angeordneten zweiten Schlitten (5) und/oder das Turmelement (8) abdeckt.
37. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an einer Innenseite des Rahmens der Werkzeugmaschine (1) angeordnete
Werkzeugmesseinrichtung (24) zum Vermessen eines an der Werkzeugspindel (13)
aufgenommenen Werkzeugs (15), insbesondere mittels eines Lasers.
38. Werkzeugmaschine, mit:
einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten,
einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen,
einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist,
einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist,
einem an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das direkt oder indirekt in einer Z-Richtung verfahrbar ist, und
einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs,
wobei das Bearbeitungselement einen Aktuator aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Vibrationsbewegung eines an der Werkzeugspindel aufgenommenen Werkzeugs in Richtung der Spindelachse anzutreiben, insbesondere bei einer Frequenz im Ultraschallbereich.
39. Werkzeugmaschine, mit:
einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten,
einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen,
einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist,
einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist,
einem an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem direkt oder indirekt an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das in einer Z-Richtung verfahrbar ist,
einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines
Werkzeugs, und
einem Absaugmittel zum Absaugen von Staub und Bearbeitungsspänen aus einem im Innenraum des Rahmens angeordneten Bearbeitungsraum, wobei der Rahmen eine oder mehrere Absaugöffnungen aufweist, die dem Innenraum des Rahmens zugewandt sind.
40. Werkzeugmaschine, mit:
einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten,
einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen,
einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist,
einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist,
einem an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem direkt oder indirekt an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das in einer Z-Richtung verfahrbar ist,
einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines
Werkzeugs, und
einem oder mehreren in X-Richtung beweglichen Rollo-Abdeckelementen zur Abdeckung des Innenraums des Rahmens, wobei die zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitte des Rahmens Führungen für die Rollo-Abdeckelemente aufweisen.
41. Werkzeugmaschine, mit:
einem Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten,
einer Mehrzahl von an dem Rahmen angeordneten Fußelementen,
einem auf den zwei gegenüberliegenden Rahmenabschnitten des Rahmens geführten ersten Schlitten einer ersten Linearachse, der in einer X-Richtung verfahrbar ist, einem auf dem ersten Schlitten geführten zweiten Schlitten einer zweiten Linearachse, der in einer Y-Richtung verfahrbar ist,
einem an dem zweiten Schlitten gehaltenen Turmelement einer dritten Linearachse, einem direkt oder indirekt an dem Turmelement gehaltenen Bearbeitungselement, das in einer Z-Richtung verfahrbar ist,
einer an dem Bearbeitungselement angeordneten Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Werkzeugs, und
einer Steuerungsschnittstelle zum Anschluss einer externen Steuerungsvorrichtung zum
Steuern der Werkzeugmaschine,
wobei die Steuerungsschnittstelle an dem Rahmen angeordnet ist und eine externe
Leistungsschnittstelle zur Versorgung der Werkzeugmaschine mit elektrischer Energie sowie eine externe Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von externen Steuersignalen von der externen Steuerungsvorrichtung aufweist, und
wobei die Werkzeugmaschine weiterhin einen oder mehrere Antriebscontroller zum Ansteuern eines jeweiligen Antriebs einer steuerbaren Achse der Werkzeugmaschine aufweist, wobei jeder der Antriebscontroller mit der Kommunikationsschnittstelle und der
Leistungsschnittstelle der Steuerungsschnittstelle verbunden ist.
42. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine oder mehrere Videoaufnahmeeinrichtungen an dem Rahmen der Werkzeugmaschine angeordnet sind.
43. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass
die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen jeweils eine oder mehrere fest installierte Kameras umfassen, die auf das Bearbeitungselement gerichtet sind und/oder zumindest auf einen Abschnitt von einem von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine gerichtet sind.
44. Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass
die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen jeweils eine oder mehrere steuerbare Kameras umfassen, die auf das Bearbeitungselement richtbar sind und/oder zumindest auf einen Abschnitt von einem von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine richtbar sind.
45. Werkzeugmaschine gemäß einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen mittels einer Signalleitung mit einer Leisttungs- und/oder Steuerungsschnittstelle der Werkzeugmaschine verbunden sind, über die die Videoaufnahmeeinrichtung zur Ausgabe von Videosignalen an eine externe Display- Vorrichtung anschließbar sind, zur Widergabe von Videodarstellungen auf einem Display der externen Display-Vorrichtung, und/oder an ein Steuergerät anschließbar sind, durch welches ein Bediener der Werkzeugmaschine die eine oder mehreren Videoaufnahmeeinrichtungen steuern kann.
46. Werkzeugmaschine gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere elektrische Lichtquellen, insbesondere als LED-Einheiten mit einer
Mehrzahl von LEDs und/oder als Scheinwerfer ausgebildet, zur Beleuchtung eines von dem Rahmen gebildeten Bearbeitungsraums der Werkzeugmaschine.
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