EP3274126A1 - Werkzeugmaschine mit zumindest zwei planarmotoren - Google Patents

Werkzeugmaschine mit zumindest zwei planarmotoren

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Publication number
EP3274126A1
EP3274126A1 EP16711317.4A EP16711317A EP3274126A1 EP 3274126 A1 EP3274126 A1 EP 3274126A1 EP 16711317 A EP16711317 A EP 16711317A EP 3274126 A1 EP3274126 A1 EP 3274126A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine tool
carriage
tool according
guide
planar
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Withdrawn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
EP16711317.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha Jaumann
Wolfgang RÖMPP
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.)
Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
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 Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH filed Critical Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Publication of EP3274126A1 publication Critical patent/EP3274126A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/60—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/62—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides
    • B23Q1/621—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism two sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism with perpendicular axes, e.g. cross-slides a single sliding pair followed perpendicularly by a single sliding pair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/28—Electric drives
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom

Definitions

  • the invention relates to a machine tool according to the preamble of patent claim 1.
  • a machine tool in which a tool or workpiece carriage is guided instead of a conventional stack of linear axes by means of a planar guide, which allows directions of movement in the X and Y directions simultaneously.
  • This planar guide is non-contact, designed for example as a magnetic guide, as an aerostatic guide or as a hydrostatic guide.
  • the adjustment of the guide carriage can according to one in the
  • WO 2007/093070 A1 disclosed option by means of a surface drive.
  • Such a surface drive is described, for example, in WO 2009/105071 A2 and usually has a planar stator (secondary part) which interacts with a planar rotor (primary part).
  • a disadvantage of the solutions according to the publications WO 2009/105071 A2 and DE 10 2008 059 813 A1 is that for controlling a rotational degree of freedom about an axis normal to the driven axes, an additional drive is required.
  • the invention has for its object to provide a machine tool that allows flexible control. This object is achieved by a machine tool having the features of patent claim 1.
  • the machine tool for machining or forming machining of workpieces has a tool or workpiece carriage, which is guided movably on a frame at least along two mutually perpendicular axes by means of a drive.
  • the leadership of the carriage is designed as a non-contact surface guide and the drive as a planar motor.
  • at least two planar motors are associated with the carriage, each of which independently enables an adjustment of the carriage along the surface guide in the direction of the two axes.
  • the machine tool is preferably provided for forming and / or machining of workpieces.
  • the machine tool has a spindle, via which a tool is driven. Accordingly, according to the invention, the carriage can be moved in both axial directions, so that a rotary axis can be realized without additional drive.
  • Such a machine tool can be formed with very high rigidity and thus allows a high cutting volume with very high dynamics in speed and acceleration.
  • the planar drive is preferably designed so that at least a force of 1000 N is transferable.
  • the surface guide is designed as an aerostatic or hydrostatic guide.
  • the guidance of the carriage on the frame is particularly precise when a surface guide executed on this has several guide surfaces on which guide areas of the carriage are guided. Accordingly, the support / guide of the carriage over a plurality of spaced-apart areas.
  • each surface engine is designed with a secondary part and a primary part, the latter being arranged on the shed or on the frame.
  • the secondary regions of the planar motors are formed within the guide region.
  • the guide region can also be designed such that it is formed outside the secondary part region. That is, the secondary part surfaces and the bearing surfaces are formed separately from each other, while they are designed in the same range in the former alternative.
  • the dynamics of the machine tool can be further improved if the carriage is designed with a weight compensation.
  • This weight compensation can be formed for example by a belt arrangement, a cable arrangement, a chain arrangement, a shear kinematics or a vacuum bellows.
  • the machine tool is designed with a measuring system for detecting the travel of the carriage.
  • This measuring system can be, for example, a dragged measuring kinematics, a mirror interferometer, a cross-grating measuring system (KGM).
  • KGM cross-grating measuring system
  • the rotational movement can be detected via a gyro compass or, if necessary, or via the motor feedback.
  • a cross grid of the cross grid measuring system can be carried out on the frame or on the slide.
  • one or more read heads can be assigned to this cross grid.
  • the carriage may have a guide region in which or outside of which the secondary part regions are formed.
  • the machine tool may be formed with an axle cover which is designed as a sliding plate or as a sliding / rolling plate.
  • the machine tool is designed with four surface guides, between which primary parts / secondary sections of the planar motor and at least one read head or a cross grating of the grating measuring system are arranged.
  • the machine tool is designed with four planar motors for adjusting the carriage, wherein the relative positioning of the planar motors is carried out so that they together form approximately a square or a rectangle.
  • the machine tool can be further developed in the following way:
  • the measuring system can be arranged behind this guide body.
  • the machine tool can be provided with an automatic tool change.
  • the machine tool can be configured frame side, a third axis.
  • the machine tool can of course also be designed with a fourth or fifth axis.
  • a plurality of slides can be synchronized or guided independently of one another on the guide base body of the frame.
  • stator is to be used as a guide surface
  • stator is molded or non-magnetic material, such as austenitic steel, V2A glued and then revised and lapped.
  • a Fertigabformen done, where this is done in the ⁇ range.
  • cooling channels can be integrated into the impression material or the base body and then the magnets are applied thereto.
  • Figure 1 is a three-dimensional schematic diagram of the structure of a machine tool according to the invention.
  • FIG. 2 shows the basic structure of a carriage guide of a machine tool according to FIG. 1;
  • Figure 4 shows a concrete solution of a guide and a drive of a carriage of a machine tool according to Figure 1;
  • FIG. 5 shows a modification of the concept according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows the basic structure of an exemplary embodiment of a measuring system of a machine tool according to FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a variant of the measuring system according to FIGS. 6 and 7;
  • FIG. 8 shows a cover of the machine tool according to FIG. 1;
  • FIG. 9 shows an alternative cover for a machine tool according to FIG. 1;
  • Figure 10 shows an embodiment of a machine tool with a carriage which is driven by four planar motors and
  • FIG. 1 1 shows a possibility for weight balance of the carriage of a machine tool according to FIG. 1
  • a machine tool 1 shown in Figure 1 has a frame 2, which may for example consist of a stone material or the like.
  • a carriage 6 On a guide body 4 of the frame 2, which extends in the illustration of Figure 1 in the vertical direction, a carriage 6 is guided by means of a surface guide and adjustable via planar motors.
  • the carriage 6 carries a spindle 8, in which, for example, a milling tool 9 or the like can be clamped.
  • a workpiece carrier 10 is further mounted, on which the workpiece to be machined (not shown) is firmly clamped.
  • the machine tool 1 further has a tool magazine 12 which holds the tools 9 required for the different machining tasks.
  • a conveyor device integrated into the tool magazine 12
  • the respectively required tool 9 can be brought into a transfer position and then transferred to the spindle 8 via a swivel arm 14 or the like.
  • the structure of such tool magazines 12 is known, so that further explanations are unnecessary.
  • the flat guide of the carriage 6 explained in detail below is designed so that it can be moved at least in the X and Y directions. In addition, a compensation for the Z-axis according to FIG. 1 can take place.
  • the workpiece carrier 10 is mounted in the illustrated embodiment in the Z-direction movable on the frame 2 and further has a rotary axis, which allows pivoting of the workpiece about the X-axis.
  • both the workpiece carrier 10 and the carriage 6 can be made adjustable in other axes.
  • FIG. 2 illustrates the basic structure of the surface guide and the arrangement of the planar motors of the machine tool according to FIG. Figure 2a shows the guide body 4, which has an opening 16 through which the spindle 8 extends therethrough.
  • Figure 2c the guide body 4 is shown from the back.
  • the guide body 4 has in the illustrated embodiment two located above the opening 16 guide surfaces 18a, 18b, which perform a dual function in the illustrated embodiment. They serve on the one hand as a stator for the two planar motors whose primary parts 20a, 20b are arranged on the longitudinal edges of the carriage 6 located at the top or bottom in FIG. On the other hand, the guide surfaces 18a, 18b are also part of the surface guide of the carriage 6, which are formed by aerostatic bearings.
  • the guide of the carriage 6 via four arranged on the upper and lower longitudinal edges of the carriage 6 aerostatic bearing pads 22a, 22b, 22c, 22d, each forming an aerostatic bearing with the guide surfaces 18a, 18b.
  • the bearing pads 22a, 22d and 22c, 22b are arranged at a maximum support distance from one another, so that optimal guidance is provided by the guides located above and below the aperture 16 with minimal space requirements.
  • a different design of the guide area (bearing pads 22, guide surface 18) is possible to improve the horizontal support. In the concrete solution, the vertical support is significantly greater than the support in the horizontal direction.
  • the two planar motors (primary parts 20a, 20b and the stators integrated in the guide surfaces 18a, 18b) can each be adjusted in the X and Y directions, so that the rotational degree of freedom in the Z direction can be compensated.
  • the stator is formed by a magnet arrangement, in particular a multiplicity of permanent magnets, and the stator surface simultaneously acts as a guide surface, this area must be manufactured with high precision, as explained in the introduction. It is important to ensure that the attraction between the stator and primary part is as low as possible and at least for the Sled in direction, altitude and attack point remains constant. In principle, it is also possible to minimize the attraction forces in that the planar motors are executed with a double comb, wherein the motor is arranged both on the front and on the rear side of the guide body 4.
  • FIG. 3 shows two variants in which the primary parts 20a, 20b of the planar motors are respectively arranged below two horizontally adjacent bearing fields 22a, 22d or 22b, 22c and extend approximately over the length of the carriage 6 (FIG. 3a).
  • FIG. 3b shows a variant in which the two primary parts 20a, 20b are arranged in the Y-direction between the vertically adjacent bearing fields 22d, 22c and 22a, 22b.
  • the size of the planar motors is based on the respective force that has to be transmitted via the slide (> 1000 N) and can therefore be used i.a. be limited by the surface of the primary parts 20 and the corresponding configuration of the stator.
  • Figure 4 shows a schematic view for explaining the guidance and the drive of the carriage 6 in a view from behind, that is from the back to the guide body 4, wherein the individual components are shown transparent.
  • the relative arrangement of the guide surfaces and the two planar motors corresponds approximately to the embodiment according to FIG. 3b.
  • Marked with thin solid lines is a guide region 24, that is to say the region in which the bearing fields 22a, 22b, 22c, 22d move during the adjustment of the carriage 6.
  • a secondary portion 26 which by the magnets, for example by the permanent magnets is formed and which practically reflects the travel range of the planar motors.
  • the secondary portion 26 is approximately the same size or at least a subset of the guide portion 24, so that the aerostatic bearing and / or the other storage and the planar motors are arranged in the same area.
  • the secondary part region 26 is formed on the guide body 4, while the two primary parts 20a, 20b are respectively arranged on the slide between the bearing fields 22a, 22b or 22c, 22d.
  • a cross-grating measuring system As a measuring system in this embodiment, a cross-grating measuring system (KGM) is formed.
  • a cross grid 28 between the two primary parts 20a, 20b in the carriage 6 is arranged.
  • cooperating reading heads 30 of the KGM are then provided corresponding guide body side.
  • FIG. 5 shows a modification of the concept shown in FIG. Accordingly, the secondary part region 26 is disposed approximately centrally on the guide body side, while two guide regions 24a, 24b are arranged outside, specifically above and below the secondary part region 26. That is, in this embodiment, the guide surfaces and the secondary part are arranged at different positions. Also in the embodiment according to FIG. 5, the two primary parts 20a, 20b are integrated in the carriage 6. In this concept, however, the bearing fields 22 are arranged relatively far apart from the primary parts 20a, 20b in the respective guide regions 24a, 24b.
  • FIG. 6a shows a schematic diagram of the rear side of the carriage 6, while FIG. 6b shows the guide body 4 with its guide surface.
  • FIG. 6b shows the guide body 4 with its guide surface.
  • a structure according to the embodiment shown in Figure 4 is shown - that is, the guide portion 24 corresponds largely to the secondary portion 26th
  • the two primary parts 20a, 20b are integrated into the carriage 6 according to FIG. 6a.
  • the storage fields 22a, 22b, 22c, 22d are arranged above or below the primary parts 20a, 20b.
  • the cross grid 28 is located approximately in the middle between the primary parts 22a, 22b.
  • the reading head position is arranged approximately in the spindle / sleeve axis, so that the accuracy is increased.
  • the read heads 30 are in the secondary region 26, that is, within the magnet assembly - the power reduction is relatively low.
  • the cross grid size may be, for example, about 400 x 400 mm.
  • the positioning of the reading heads 30 can in principle be designed so that the aerostat never passes over the respective reading head. It is also possible to design the positioning so that the aerostat can drive over the read heads - this allows a scaling of the respective axis, the vertical axis is formed for example by a third read head row. In this case, however, preferably only one read head is run over, which is currently not active, so that there is no limitation in accuracy.
  • FIG. 7 shows a variant in which the reading heads 30 are integrated in the slide, so that the cross-grating is correspondingly formed on the guide body side.
  • Figure 8 shows a detailed view of the cover 15 for the carriage 6 and its guide and drive components.
  • the cover 50 is designed in a conventional manner by sliding panels.
  • Such an embodiment requires a comparatively large machine panel, so that the telescopic sliding surface has space behind it. This builds very wide and also worsens the accessibility.
  • a complex support structure for the tool change system is required, which also protrudes relatively far.
  • Figure 9 shows a plan view of the guide body 4 and the carriage 6. Accordingly, the cover 15 is at least in the horizontal direction (X-axis) designed as a roll plate 32. In this way, the lateral Achshubskal ist is easily, the outer dimensions then correspond at least in the X direction to the stroke of the carriage 6. By the variant of Figure 9 can thus achieve a massive reduction of the cover 15.
  • FIG. 10 shows a variant with four planar motors 34a, 34b, 34c, 34d for Drive of the carriage 6.
  • the primary parts 20a, 20b, 20c, 20d are integrated into the carriage 6. This is approximately diamond-shaped in the view according to FIG. 10, the primary parts 20 being arranged in the corner regions. That is, the connecting lines of the primary parts 20b, 20d and 20a, 20c are approximately perpendicular to each other.
  • the associated secondary sections 26a, 26b, 26c, 26d are then arranged corresponding guide body side.
  • the guide region 24 is located centrally between the secondary part regions 26, so that, correspondingly, the aerostat is formed separately from the secondary part regions 26 in the region identified by the reference numeral 36.
  • additional primary parts 38a, 38b of additional planar motors 34 are provided for weight compensation, ie compensation of the weight of the carriage in a variant according to FIG. 7, each of which has only one direction of action in one of the axes present case in the direction of the Y-axis (vertical), have.
  • the control of the primary parts 38a, 38b of these compensation Planarmotoren then takes place such that the weight of the carriage is compensated. Accordingly, these motors must be commutated according to the position of the carriage 6, as the positions of the north and south poles of the stator are movable relative to the assignments.
  • the attraction forces generated by the planar motors should be as low as possible and always remain constant for the carriage 6. This can be carried out with a wrap-around, which engages over the guide body 4 in the region of the opening 16 or behind.
  • a counterweight as explained, a belt arrangement, a cable arrangement, a chain arrangement, the concept explained with reference to FIG. 1, or any other weight compensation can be used.
  • the measuring system can also be designed with a dragging kinematics or a mirror interferometer. Both variants have a very good measurement accuracy, but are relatively expensive and expensive.
  • a gyroscope and / or gyroscope can be used.
  • a third axis (Z-axis) can be realized via a quill.
  • the measuring system can be arranged behind or in front of the guide body 4.
  • the aerostat can be designed with a quick exhaust.
  • a machine tool in which a carriage is guided and driven via a surface guide and a planar motor. It can be used two planar motors, which are adjustable in two axes, so that a rotational degree of freedom can be compensated.

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Abstract

Offenbart ist eine Werkzeugmaschine, bei der ein Schlitten über eine Flächenführung und einen Planarmotor geführt und angetrieben ist. Es können zwei Planarmotoren verwendet werden, die jeweils in zwei Achsen verstellbar sind, so dass ein rotatorischer Freiheitsgrad ausgeregelt werden kann.

Description

WERKZEUGMASCHINE MIT ZUMINDEST ZWEI PLANARMOTOREN
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
In der WO 2007/093070 A1 wird eine Werkzeugmaschine beschrieben, bei der ein Werkzeug- oder Werkstückschlitten anstelle eines sonst üblichen Stapels aus Linearachsen mittels einer flächigen Führung geführt ist, die Bewegungsrichtungen in X- und Y- Richtung gleichzeitig ermöglicht. Diese flächige Führung ist berührungslos, beispielsweise als Magnetführung, als aerostatische Führung oder als hydrostatische Führung ausgeführt. Die Verstellung des Führungsschlittens kann gemäß einer in der
WO 2007/093070 A1 offenbarten Option mittels eines Flächenantriebs erfolgen.
Ein derartiger Flächenantrieb ist beispielsweise in der WO 2009/105071 A2 beschrieben und hat üblicherweise einen Planarstator (Sekundärteil), der mit einem Pla- narläufer (Primärteil) zusammen wirkt. Mittels eines derartigen Planarantriebs ist eine Verstellung mit hoher Beschleunigung in X- und Y-Richtung möglich.
In der DE 10 2008 059 813 A1 ist eine Maschine zum berührungslosen Strukturieren von Substraten mittels eines Laserstrahls (Laser-Scribing-System) gezeigt. Der Laser ist dabei entlang eines üblichen Stapels von Linearachsen X, Y geführt. Diese Linearachsen sind jeweils mit einem Planarmotor ausgeführt.
Nachteilig bei den Lösungen gemäß der Druckschriften WO 2009/105071 A2 sowie DE 10 2008 059 813 A1 ist, dass zur Ausregelung eines rotatorischen Freiheitsgrades um eine Achse normal zu den angetriebenen Achsen ein zusätzlicher Antrieb erforderlich ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die eine flexible Ansteuerung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß hat die Werkzeugmaschine zur spanenden oder umformenden Bearbeitung von Werkstücken einen Werkzeug- oder Werkstückschlitten, der zumindest entlang zwei senkrecht aufeinander stehenden Achsen mittels eines Antriebs verfahrbar an einem Gestell geführt ist. Die Führung des Schlittens ist dabei als berührungslose Flächenführung und der Antrieb als Planarmotor ausgeführt. Erfindungsgemäß sind dem Schlitten zumindest zwei Planarmotoren zugeordnet, die jeweils unabhängig eine Verstellung des Schlittens entlang der Flächenführung in Richtung der beiden Achsen ermöglichen.
Die Werkzeugmaschine ist dabei vorzugsweise zum Umformen und/oder Zerspanen von Werkstücken vorgesehen. Im letztgenannten Fall hat die Werkzeugmaschine eine Spindel, über die ein Werkzeug angetrieben ist. Dem entsprechend ist erfindungsgemäß der Schlitten in beiden Achsrichtungen verfahrbar, so dass auch eine rotatorische Achse ohne zusätzlichen Antrieb realisiert werden kann.
Eine derartige Werkzeugmaschine kann mit sehr hoher Steifigkeit ausgebildet werden und erlaubt somit ein hohes Zerspanungsvolumen bei sehr hoher Dynamik in Geschwindigkeit und Beschleunigung.
Der Planarantrieb ist vorzugsweise so ausgeführt, dass zumindest eine Kraft von 1000 N übertragbar ist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Flächenführung als aerostatische oder hydrostatische Führung ausgeführt.
Die Führung des Schlittens am Gestell ist besonders präzise, wenn eine an diesem ausgeführte Flächenführung mehrere Führungsflächen hat, auf denen Führungsbereiche des Schlittens geführt sind. Demgemäß erfolgt die Abstützung/Führung des Schlittens über mehrere zueinander beabstandete Bereiche.
Die Anmelderin behält sich vor, auf diese Flächenführung über mehrere Führungsbereiche einen eigenen unabhängigen Anspruch zu richten.
Bei einer Variante der Erfindung ist jeder Flächenmotor mit einem Sekundärteil und einem Primärteil ausgeführt, wobei letzteres schütten- oder gestellseitig angeordnet wird.
Dabei wird es bevorzugt, wenn die Sekundärbereiche der Planarmotoren innerhalb des Führungsbereiches ausgebildet sind. Alternativ kann der Führungsbereich auch so ausgelegt werden, dass er außerhalb des Sekundärteilbereichs ausgebildet ist. Das heißt, die Sekundärteilflächen und die Lagerflächen sind voneinander getrennt ausgebildet, während sie bei der erstgenannten Alternative im gleichen Bereich ausgeführt sind.
Die Dynamik der Werkzeugmaschine lässt sich weiter verbessern, wenn der Schlitten mit einem Gewichtsausgleich ausgeführt ist. Dieser Gewichtsausgleich kann beispielsweise durch eine Riemenanordnung, eine Seilanordnung, eine Kettenanordnung, eine Scherenkinematik oder einen Vakuumbalg ausgebildet sein.
Mit einem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugmaschine mit einem Messsystem zur Erfassung des Stellweges des Schlittens ausgeführt. Dieses Messsystem kann beispielsweise eine geschleppte Messkinematik, ein Spiegel-Interferonneter, ein Kreuzgitter- Messsystem (KGM) sein. Die rotatorische Bewegung kann über ein Kreiselkompass oder gegebenenfalls oder auch über das Motorfeedback erfasst werden.
Ein Kreuzgitter des Kreuzgitter-Messsystems kann am Gestell oder am Schlitten ausgeführt sein. Dabei können diesem Kreuzgitter ein oder mehrere Leseköpfe zugeordnet sein.
Der Schlitten kann einen Führungsbereich haben, in dem oder auch außerhalb dem die Sekundärteilbereiche ausgebildet sind. Die Werkzeugmaschine kann mit einer Achsabdeckung ausgebildet sein, die als Schiebeblech oder als Schiebe-/Rollblech ausgeführt ist.
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugmaschine mit vier Flächenführungen ausgeführt, zwischen denen Primärteile / Sekundärteilbereiche des Planarmotors und zumindest ein Lesekopf oder ein Kreuzgitter des Kreuzgitter-Messsystems angeordnet sind.
Zur Erhöhung der Präzision kann der Schlitten mit einem Umgriff am Gestell geführt sein.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugmaschine mit vier Planarmotoren zur Verstellung des Schlittens ausgeführt, wobei die Relativpositionierung der Planarmotoren so erfolgt, dass sie gemeinsam etwa ein Quadrat oder ein Rechteck aufspannen.
Prinzipiell kann die Werkzeugmaschine noch in folgender Weise weitergebildet werden:
Es kann eine dritte Achse als Pinole vorgesehen werden, die eine Durchbrechung des Führungsgrundkörpers/Gestells durchsetzt.
Das Messsystem kann hinter diesem Führungsgrundkörper angeordnet sein.
Prinzipiell ist es auch möglich, den oder die Motoren hinter dem Führungsgrundkörper vorzusehen.
Die Werkzeugmaschine kann mit einem automatischen Werkzeugwechsel vorgesehen sein.
Es kann gestellseitig eine dritte Achse ausgebildet sein. Prinzipiell kann die Werkzeugmaschine selbstverständlich auch mit einer vierten oder fünften Achse ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung können auf dem Führungsgrundkörper des Gestells mehrere Schlitten synchronisiert oder unabhängig voneinander geführt sein.
In dem Fall, in dem der Stator auch als Führungsfläche genutzt werden soll, ist es für die erforderliche Präzision vorteilhaft, wenn zunächst die Statorfläche abgeformt wird oder nichtmagnetisches Material, beispielsweise austenitischer Stahl, V2A aufgeklebt und anschließend überarbeitet und geläppt wird. Gegebenenfalls kann auch ein Fertigabformen erfolgen, wobei dies im μ-Bereich erfolgt.
Bei dieser Vorgehensweise können beispielsweise Kühlkanäle in das Abformmaterial oder den Grundkörper integriert sein und dann darauf die Magnete aufgebracht werden. Prinzipiell ist es auch möglich, die Kühlkanäle in eine Schablone für die Magnete zu integrieren.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine dreidimensionale Prinzipdarstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;
Figur 2 den Grundaufbau einer Schlittenführung einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;
Figur 3 Varianten des Aufbaus gemäß Figur 2;
Figur 4 eine konkrete Lösung einer Führung und eines Antriebs eines Schlittens einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;
Figur 5 eine Abwandlung des Konzepts gemäß Figur 4;
Figur 6 den Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;
Figur 7 eine Variante des Messsystems gemäß den Figuren 6 und 7;
Figur 8 eine Abdeckung der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;
Figur 9 eine alternative Abdeckung für eine Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; Figur 10 ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine mit einem Schlitten, der über vier Planarmotoren angetrieben ist und
Figur 1 1 eine Möglichkeit zum Gewichtsausgleich des Schlittens einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 .
Eine in Figur 1 dargestellte Werkzeugmaschine 1 hat ein Gestell 2, das beispielsweise aus einem Steinmaterial oder dergleichen bestehen kann. An einem Führungskörper 4 des Gestells 2, der sich in der Darstellung gemäß Figur 1 in Vertikalrichtung erstreckt, ist ein Schlitten 6 mittels einer Flächenführung geführt und über Planarmotoren verstellbar. Der Schlitten 6 trägt eine Spindel 8, in die beispielsweise ein Fräswerkzeug 9 oder dergleichen einspannbar ist. Am Gestell 2 ist des Weiteren ein Werkstückträger 10 gelagert, auf den das zu bearbeitende Werkstück (nicht dargestellt) fest gespannt ist.
Die Werkzeugmaschine 1 hat des Weiteren ein Werkzeugmagazin 12, das die für die unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben erforderlichen Werkzeuge 9 hält. Über eine ins Werkzeugmagazin 12 integrierte Fördereinrichtung kann das jeweils benötigte Werkzeug 9 in eine Übergabeposition verbracht werden und dann über einen Schwenkarm 14 oder dergleichen an die Spindel 8 übergeben werden. Der Aufbau derartiger Werkzeugmagazine 12 ist bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
Die im Folgenden detailliert erläuterte Flachführung des Schlittens 6 ist so ausgelegt, dass dieser zumindest in X- und Y-Richtung verfahrbar ist. Zusätzlich kann noch eine Ausregelung um die Z-Achse gemäß Figur 1 erfolgen.
Der Werkstückträger 10 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Z-Richtung verfahrbar auf dem Gestell 2 gelagert und hat des Weiteren eine rotative Achse, die ein Verschwenken des Werkstücks um die X-Achse ermöglicht.
Selbstverständlich können sowohl der Werkstückträger 10 als auch der Schlitten 6 noch in weiteren Achsen verstellbar ausgeführt sein.
Zum Schutz der Schlittenführung ist dieser mit einer Abdeckung 15 versehen. In Figur 2 ist der Grundaufbau der Flächenführung und der Anordnung der Pla- narmotoren der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 erläutert. Figur 2a zeigt dabei den Führungskörper 4, der einen Durchbruch 16 hat, durch den sich die Spindel 8 hindurch erstreckt. In Figur 2c ist der Führungsköper 4 von der Rückseite her gezeigt.
Der Führungskörper 4 hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei oberhalb des Durchbruchs 16 gelegene Führungsflächen 18a, 18b, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Doppelfunktion erfüllen. Sie dienen zum einen als Stator für die beiden Planarmotoren, deren Primärteile 20a, 20b an den in Figur 2 oben beziehungsweise unten liegenden Längskanten des Schlittens 6 angeordnet sind. Zum anderen sind die Führungsflächen 18a, 18b auch Teil der Flächenführung des Schlittens 6, die durch aerostatische Lager gebildet sind.
Diese aerostatischen Lager sind aus dem eingangs genannten Stand der Technik und der DE 10 2008 019 371 A bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Konkret erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Führung des Schlittens 6 über vier an den oberen und unteren Längskanten des Schlittens 6 angeordnete aerostatische Lagerfelder 22a, 22b, 22c, 22d, die mit den Führungsflächen 18a, 18b jeweils ein aerosta- tisches Lager bilden. Die Lagerfelder 22a, 22d und 22c, 22b sind in einem maximalen Stützabstand zueinander angeordnet, so dass durch die oberhalb und unterhalb des Durchbruchs 16 gelegene Führung eine optimale Abstützung bei minimalem Platzbedarf erfolgt. Selbstverständlich ist auch eine andere Auslegung des Führungsbereichs (Lagerfelder 22, Führungsfläche 18) möglich, um die horizontale Abstützung zu verbessern. Bei der konkreten Lösung ist die vertikale Abstützung deutlich größer als die Abstützung in Horizontalrichtung.
Die beiden Planarmotoren (Primärteile 20a, 20b und die in die Führungsflächen 18a, 18b integrierten Statoren) lassen sich jeweils in X- und Y-Richtung verstellen, so dass der rotatorische Freiheitsgrad in Z-Richtung ausgeregelt werden kann. Da der Stator durch eine Magnetanordnung, insbesondere eine Vielzahl von Permanentmagneten gebildet ist und die Statorfläche gleichzeitig als Führungsfläche wirkt, ist dieser Bereich - wie eingangs erläutert - mit hoher Präzision zu fertigen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Anziehungskraft zwischen Stator und Primärteil möglichst gering ist und zumindest für den Schlitten in Richtung, Höhe und Angriffspunkt konstant bleibt. Prinzipiell ist es auch möglich, die Anziehungskräfte dadurch zu minimieren, dass die Planarmotoren mit einem Doppelkamm ausgeführt werden, wobei der Motor sowohl auf der Vorder- als auch auf der Hinterseite des Führungskörpers 4 angeordnet wird.
Da der Stator von der Aerostatik überfahren wird, ist darauf zu achten, dass dieser Führungsflächenbereich frei von Verschmutzungen (Späne, Kühl -/Schmiermittel) gehalten wird.
In Figur 2 nicht dargestellt ist ein Gewichtsausgleich für den Schlitten 6, der durch die eingangs beschriebenen Elemente (Riemenanordnung, Seilanordnung, Kettenanordnung, Scherenkinematik etc.) erfolgen kann.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Planarmotoren bzw. deren Primärteile 20a, 20b zwischen jeweils zwei benachbarten Lagerfeldern 22a, 22d bzw. 22b, 22c angeordnet. Figur 3 zeigt zwei Varianten, bei denen die Primärteile 20a, 20b der Planarmotoren jeweils unterhalb zwei horizontal benachbarter Lagerfelder 22a, 22d bzw. 22b, 22c angeordnet sind und sich in etwa über die Länge des Schlittens 6 erstrecken (Figur 3a). Figur 3b zeigt eine Variante, bei der die beiden Primärteile 20a, 20b in Y-Richtung zwischen den vertikal benachbarten Lagerfeldern 22d, 22c bzw. 22a, 22b angeordnet ist. Die Größe der Planarmotoren orientiert sich an der jeweiligen Kraft, die über den Schlitten übertragen werden muss (> 1000 N) und kann somit u.a. auch durch die Fläche der Primärteile 20 und der entsprechenden Ausgestaltung der Statorfläche begrenzt werden.
Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Führung und des Antriebs des Schlittens 6 in einer Ansicht von hinten, das heißt von der Rückseite auf den Führungskörper 4, wobei die einzelnen Komponenten transparent dargestellt sind. Die Relativanordnung der Führungsflächen und der beiden Planarmotoren entspricht in etwa dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3b. Mit dünnen durchgezogenen Linien eingezeichnet ist ein Führungsbereich 24, das heißt derjenige Bereich, in dem sich die Lagerfelder 22a, 22b, 22c, 22d während der Verstellung des Schlittens 6 bewegen. Weiterhin eingezeichnet ist ein Sekundärteilbereich 26, der durch die Magnete, beispielsweise durch die Permanentmagnete gebildet ist und der praktisch den Fahrbereich der Planarmotoren wiedergibt. Gemäß dieser Darstellung ist der Sekundärteilbereich 26 in etwa gleich groß oder zumindest eine Teilmenge des Führungsbereichs 24, so dass die aerostatische Lagerung und/oder die sonstige Lagerung und die Planarmotoren im gleichen Bereich angeordnet sind. Bei der konkreten Lösung ist der Sekundärteilbereich 26 am Führungskörper 4 ausgebildet, während die beiden Primärteile 20a, 20b am Schlitten jeweils zwischen den Lagerfeldern 22a, 22b oder 22c, 22d angeordnet sind.
Als Messsystem ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kreuzgitter-Messsystem (KGM) ausgebildet. Dabei ist ein Kreuzgitter 28 zwischen den beiden Primärteilen 20a, 20b im Schlitten 6 angeordnet. Mit dem Kreuzgitter 28 zusammenwirkende Leseköpfe 30 des KGM sind dann entsprechend führungskörperseitig vorgesehen.
Figur 5 zeigt eine Abwandlung des in Figur 4 dargestellten Konzepts. Demgemäß ist der Sekundärteilbereich 26 führungskörperseitig in etwa mittig angeordnet während zwei Führungsbereiche 24a, 24b außerhalb, konkret oberhalb und unterhalb des Sekundärteilbereichs 26 angeordnet sind. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Führungsflächen und das Sekundärteil an verschiedenen Positionen angeordnet. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 sind die beiden Primärteile 20a, 20b in den Schlitten 6 integriert. Die Lagerfelder 22 sind bei diesem Konzept jedoch relativ weit beabstandet zu den Primärteilen 20a, 20b in den jeweiligen Führungsbereichen 24a, 24b angeordnet.
Vorteilhaft bei einer derartigen Lösung ist, dass die Herstellung der aerostatischen Lagerfelder vereinfacht ist, da die Integration der Statormagneten nicht berücksichtigt werden muss. Nachteil ist allerdings, dass die Abmessungen gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 vergrößert sind. So ist die Abmessung etwa dreimal so groß wie der Hub, wodurch die Skalierbarkeit des Hubs eingeschränkt ist - diese Nachteile sind beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 nicht oder in vermindertem Umfang vorhanden. Bei dieser Variante ist jedoch die Herstellung der Lagerflächen und der Statorfläche aufgrund der Integration dieser beiden Elemente nur mit hohem Aufwand möglich. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist ein KGM mit einem dem Ausführungsbeispiel in Figur 4 entsprechenden Aufbau realisiert.
Der Grundaufbau eines derartigen KGM wird anhand der Figuren 6 und 7 erläutert. Figur 6a zeigt dabei eine Prinzipdarstellung der Rückseite des Schlittens 6, während Figur 6b den Führungskörper 4 mit seiner Führungsfläche zeigt. Dabei ist ein Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 gezeigt - das heißt, der Führungsbereich 24 entspricht weitestgehend dem Sekundärteilbereich 26.
Die beiden Primärteile 20a, 20b sind gemäß Figur 6a in den Schlitten 6 integriert. Die Lagerfelder 22a, 22b, 22c, 22d sind ober- oder unterhalb der Primärteile 20a, 20b angeordnet. Das Kreuzgitter 28 liegt in etwa mittig zwischen den Primärteilen 22a, 22b.
Führungskörperseitig sind diesem Kreuzgitter 28 zumindest vier, im vorliegenden Fall fünf Leseköpfe 30 zugeordnet, von denen jeweils einer aktiv ist. Kurz bevor ein aktiver Lesekopf beim Verfahren des Schlittens 6 das Kreuzgitter 28 verlässt, wird dieser mit einem zweiten Lesekopf 30 synchronisiert, so dass beim Verlassen des erstgenannten Lesekopfs auf den nun aktiven zweiten Lesekopf umgeschaltet werden kann.
Prinzipiell wird es bevorzugt, wenn die Lesekopfposition etwa in der Spindel- /Pinolenachse angeordnet ist, so dass die Genauigkeit erhöht wird.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Leseköpfe 30 im Sekundärbereich 26, das heißt, innerhalb der Magnetanordnung - die Kraftreduktion ist jedoch relativ gering.
Die Kreuzgittergröße kann beispielsweise etwa 400 x 400 mm betragen.
Die Positionierung der Leseköpfe 30 kann prinzipiell so ausgelegt werden, dass die Aerostatik den jeweiligen Lesekopf niemals überfährt. Möglich ist es auch, die Positionierung so auszulegen, dass die Aerostatik die Leseköpfe überfahren darf - dies erlaubt eine Skalierung der jeweiligen Achse, wobei die Vertikalachse beispielsweise durch eine dritte Lesekopfreihe gebildet ist. Dabei wird jedoch vorzugsweise immer nur ein Lesekopf überfahren, der gerade nicht aktiv ist, so dass keine Genauigkeitseinschränkung vorliegt.
Figur 7 zeigt eine Variante, bei der die Leseköpfe 30 in den Schlitten integriert sind, so dass entsprechend das Kreuzgitter führungskörperseitig ausgebildet ist.
Auch bei dieser Variante sind einige der Leseköpfe 30 nicht in der Spindelachse angeordnet, so dass sich das Gieren der Achsen genau so wie bei der Variante gemäß Figur 6 auswirkt. Nachteilig ist allerdings, dass gestellseitig ein erheblicher Platzbedarf für das Kreuzgitter erforderlich ist, da dieses in die Magnetanordnung des Sekundärteilbereichs integriert werden muss. Die bei einem KGM erforderliche Glasplatte kann dabei nur relativ schwer in den Sekundärbereich 26 integriert werden, so dass diese Glasplatte in dem Bereich der Aerostatik gelegt werden sollte.
Figur 8 zeigt eine Detaildarstellung der Abdeckung 15 für den Schlitten 6 und dessen Führungs- und Antriebskomponenten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung 50 in herkömmlicher Weise durch Schiebebleche ausgeführt. Ein derartiges Ausführungsbeispiel erfordert eine vergleichsweise großflächige Maschinenverkleidung, so dass die teleskopartige Schiebefläche dahinter Platz hat. Dies baut sehr breit und verschlechtert zudem die Zugänglichkeit. Des Weiteren ist eine aufwendige Haltekonstruktion für das Werkzeugwechselsystem erforderlich, die zudem relativ weit auskragt.
Dieser Nachteil kann durch eine Variante gemäß Figur 9 überwunden werden.
Figur 9 zeigt eine Draufsicht auf den Führungskörper 4 und den Schlitten 6. Demgemäß ist die Abdeckung 15 zumindest in Horizontalrichtung (X-Achse) als Rollblech 32 ausgeführt. Auf diese Weise ist die seitliche Achshubskalierung problemlos, die Außenabmessungen entsprechen dann zumindest in X-Richtung dem Hub des Schlittens 6. Durch die Variante gemäß Figur 9 lässt sich somit eine massive Verkleinerung der Abdeckung 15 erzielen.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden zwei Planarmotoren verwendet. Figur 10 zeigt eine Variante mit vier Planarmotoren 34a, 34b, 34c, 34d zum Antrieb des Schlittens 6. Auch bei diesen Varianten sind die Primärteile 20a, 20b, 20c, 20d in den Schlitten 6 integriert. Dieser ist in der Ansicht gemäß Figur 10 etwa rautenförmig ausgebildet, wobei die Primärteile 20 in den Eckbereichen angeordnet sind. Das heißt, die Verbindungslinien der Primärteile 20b, 20d und 20a, 20c stehen etwa senkrecht aufeinander. Die zugehörigen Sekundärteilbereiche 26a, 26b, 26c, 26d sind dann entsprechend führungskörperseitig angeordnet. Der Führungsbereich 24 liegt mittig zwischen den Sekundärteilbereichen 26, so dass entsprechend die Aerostatik in dem mit dem Bezugszeichen 36 gekennzeichneten Bereich getrennt zu den Sekundärteilbereichen 26 ausgebildet ist.
Wie eingangs erläutert, ist ein Gewichtsausgleich des Schlittens in einigen Fällen vorteilhaft. Bei dem in Figur 1 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind für den Gewichtsausgleich, das heißt die Kompensation des Eigengewichts des Schlittens bei einer Variante gemäß Figur 7, weitere Primärteile 38a, 38b von zusätzlichen Planarmotoren 34 vorgesehen, die jeweils nur eine Wirkrichtung in einer der Achse, im vorliegenden Fall in Richtung der Y-Achse (vertikal), haben. Die Ansteuerung der Primärteile 38a, 38b dieser Kompensations-Planarmotoren erfolgt dann derart, dass das Eigengewicht des Schlittens kompensiert wird. Dementsprechend müssen diese Motoren entsprechend der Position des Schlittens 6 kommutiert werden, da bei den Belegungen die Positionen der Nord- und Südpole des Stators relativ dazu beweglich sind.
Wie eingangs erläutert, sollten die über die Planarmotoren generierten Anziehungskräfte möglichst gering sein und für den Schlitten 6 stets konstant bleiben. Dieser kann mit einem Umgriff ausgeführt sein, der den Führungskörper 4 im Bereich des Durchbruchs 16 um- oder hintergreift. Als Gewichtsausgleich kann, wie erläutert, eine Riemenanordnung, eine Seilanordnung, eine Kettenanordnung, das anhand Figur 1 1 erläuterte Konzept oder ein sonstiger Gewichtsausgleich verwendet werden.
In dem Fall, in dem der Führungsbereich 24 in etwa dem Sekundärteilbereich 26 entspricht, ist eine präzise Bearbeitung der Magnetfläche durch Schleifen, Läppen und gegebenenfalls eine Gleitführungsbeschichtung erforderlich. Nachteilig ist dabei allerdings eine Wärmeentwicklung im Führungsbereich. Wie erläutert, kann das Messsystem auch mit einer geschleppten Messkinematik oder einem Spiegel-Interferonneter ausgeführt sein. Beide Varianten haben eine sehr gute Messgenauigkeit, sind jedoch relativ teuer und aufwendig. Zur Messung des rotatorischen Freiheitsgrades beim Ausregeln kann ein Gyroskop und/oder ein Kreiselkompass verwendet werden.
Im Bereich des Schlittens 6 kann eine dritte Achse (Z-Achse) über eine Pinole realisiert sein.
Das Messsystem kann hinter oder vor dem Führungsgrundkörper 4 angeordnet sein.
Prinzipiell ist es auch möglich, mehrere der vorbeschriebenen Schlitten 6 an einem Führungskörper zu führen, so dass mehrere Werkstücke gleichzeitig bearbeitbar sind.
Zur Absinksicherung kann die Aerostatik mit einer Schnellentlüftung ausgeführt sein.
Offenbart ist eine Werkzeugmaschine, bei der ein Schlitten über eine Flächenführung und einen Planarmotor geführt und angetrieben ist. Es können zwei Planarmotoren verwendet werden, die jeweils in zwei Achsen verstellbar sind, so dass ein rotatorischer Freiheitsgrad ausgeregelt werden kann.
Bezuqszeichen:
1 Werkzeugmaschine
2 Gestell
4 Führungskörper
6 Schlitten
8 Spindel
9 Werkzeug
10 Werkstückträger
12 Werkzeugmagazin
14 Schwenkarm
15 Abdeckung
16 Durchbruch
18 Führungsfläche
20 Primärteil
22 aerostatische Lagerfelder
24 Führungsbereich
26 Sekundärteilbereich
28 Kreuzgitter
30 Lesekopf
32 Rollblech
34 Planarmotor
36 Aerostatik-Bereiche
38 Primärteil eines Kompensations-Planarmotors

Claims

Ansprüche
1 . Werkzeugmaschine, vorzugsweise zur spanenden oder umformenden Bearbeitung von Werkstücken, mit einem Werkzeug- oder Werkstück-Schlitten (6), der zumindest entlang zwei senkrecht aufeinander stehenden Achsen mittels eines Antriebs verfahrbar an einem Gestell (2) geführt ist, wobei die Führung als berührungslose Flächenführung ausgeführt ist und der Antrieb einen Planarmotor (34) hat, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schlitten (6) zumindest zwei Planarmotoren (34) zugeordnet sind, die jeweils eine Verstellung, entlang der Flächenführung in Richtung der beiden Achsen ermöglichen.
2. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 , wobei die Flächenführung zumindest ein aerostatisches oder hydrostatisches Lager aufweist.
3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Flächenführung mehrere am Gestell (2) oder am Schlitten (6) ausgebildete
Führungsflächen (18) hat, die jeweils mit Lagerfeldern (22) des Schlittens bzw. des Gestells zusammen wirken.
4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei jeder Planarmotor (34) einen Sekundärteilbereich (26) und ein Primärteil (20) aufweist, wobei das Primärteil (20) schlittenseitig oder gestellseitig ausgebildet ist.
5. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 4, wobei ein Sekundärteilbereich (26) der Planarmotoren (34) im Führungsbereich (24) ausgebildet ist.
6. Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei der oder die Führungsbereiche (24) außerhalb eines oder mehrerer Sekundärteilbereiche (26) ausgebildet sind.
7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Gewichtsausgleich für den Schlitten (6).
8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Messsystem zur Erfassung des Verstellweges, wobei diese vorzugsweise eine geschleppte Messkinematik, ein Spiegel-Interferonneter oder ein Kreuzgittermesssystem ist.
9. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 8, wobei ein Kreuzgitter (28) des Kreuzgittermesssystems am Gestell (2) oder am Schlitten (6) ausgebildet ist und Leseköpfe (30) entsprechend schütten- oder gestellseitig angeordnet sind.
10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Führungsbereich (24) des Schlittens, in dem oder außerhalb dessen die Sekundärteilbereich (26) ausgebildet sind.
1 1 . Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Abdeckung (15), die als Schiebeblech oder als Rollblech (32) ausgebildet ist.
12. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit vier Flächenführungen, zwischen denen die Primärteile (20) der Planarmotoren (34) und zumindest ein Lesekopf (30) oder ein Kreuzgitter (28) eines Kreuzgittermesssystems angeordnet sind.
13. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Schlitten (6) mit einem Umgriff am Gestell (2) geführt ist.
14. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit vier Planarmotoren (34) zur Verstellung des Schlittens, wobei die Relativpositionierung der Planarmotoren (34) so erfolgt, dass sie gemeinsam etwa ein Viereck aufspannen.
15. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 7 oder einem der auf diesen zurück bezogenen Ansprüche, mit zusätzlichen Planarmotoren zum Gewichtsausgleich für den Schlitten.
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4654571A (en) * 1985-09-16 1987-03-31 Hinds Walter E Single plane orthogonally movable drive system
DE19541085C2 (de) * 1995-11-03 2000-03-30 Heinz Peter Brandstetter Bearbeitungsstand mit planaren elektromagnetischen Zwei-Koordinaten-Direktantrieben
JPH10270535A (ja) * 1997-03-25 1998-10-09 Nikon Corp 移動ステージ装置、及び該ステージ装置を用いた回路デバイス製造方法
DE19920776A1 (de) * 1998-05-05 1999-11-11 Joachim Lueckel Vorrichtung zum Positionieren einer Arbeitseinheit
DE102004051994B4 (de) * 2004-10-25 2006-08-17 Müller Weingarten AG Vorrichtung zur lagegerechten Positionierung von Platinen
WO2007093070A1 (de) 2006-02-14 2007-08-23 Inspire AG für mechatronische Produktionssysteme und Fertigungstechnik Werkzeugmaschine
DE102008019371B4 (de) 2007-04-18 2019-01-10 Inspire AG für mechatronische Produktionssysteme Fluidstatisches Führungselement und Führungsschlitten
WO2009105071A1 (en) 2008-02-22 2009-08-27 Isabelt Ltd A discreet elastic belt
DE102008059813A1 (de) * 2008-07-17 2010-01-21 Lss Laser Scribing Systems Ag Laser-Scribing-System zum Strukturieren von Substraten für Dünnschichtsolarmodule
DE102012213575A1 (de) * 2012-08-01 2014-02-06 Mag Ias Gmbh Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken

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