WO1997017165A1 - Machining stand with planar electromagnetic two-coordinate direct drives - Google Patents

Machining stand with planar electromagnetic two-coordinate direct drives Download PDF

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WO1997017165A1
WO1997017165A1 PCT/EP1996/004789 EP9604789W WO9717165A1 WO 1997017165 A1 WO1997017165 A1 WO 1997017165A1 EP 9604789 W EP9604789 W EP 9604789W WO 9717165 A1 WO9717165 A1 WO 9717165A1
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processing
drive part
processing stand
stand according
drive
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PCT/EP1996/004789
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Inventor
Heinz Peter Brandstetter
Original Assignee
Heinz Peter Brandstetter
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    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
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    • B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet

Definitions

  • the invention relates to a processing stand for machining workpieces, in which the movements of the tool are controlled by an air-bearing electromagnetic two-coordinate direct drive, which is preferably constructed as a step drive according to the Saywer principle.
  • a beam guidance system with the focusing optics or laser optics must be moved together with the focusing optics which form the tool during laser processing.
  • the beam guidance system can e.g. of optical fibers or of mirrors carried on the axes, which deflect the beam, or of movable articulated arms with deflecting mirrors.
  • other manufacturing processes such as water jet cutting, often only the tool is moved.
  • a problem is often to move the tool as flexibly as possible and at high speeds with minimal positioning inaccuracies. Often in
  • Machine tools generate a linear movement from the rotary movement of a drive and its movement conversion by means of mechanical transmission elements.
  • System-related disadvantages such as friction, play and elastic deformation arise, such as of toothed belts, racks / pinion combinations or ball screws is known.
  • an electromagnetic linear step drive constructed according to the Sawyer principle is known, for example, from US Pat. No. 3,857,075.
  • the drive part, often also referred to as a rotor, of the linear step drive has a permanent and electromagnet system and interacts with a row of ferromagnetic poles, which are spaced apart from one another, and which acts as a passive part to drive the movement.
  • Another design for direct drives is the so-called 2-phase hybrid stepper motor, in which the armature part has two electromagnetic systems in the form of a permanent magnet and two control windings for each movement coordinate.
  • the armature and the inductor have periodic tooth pitches, which are interrupted or offset in relation to one another in the armature part.
  • This offset of the periodic tooth pitch of the anchor part can e.g. 1/2, 1/4 or 3/4 of the tooth pitch of the inductor.
  • Direct drives of the type mentioned above have high dynamics, positioning speed, compactness, simplicity,
  • the permanent magnets also allow operation with a hanging arrangement of the movable drive parts if the magnetic forces exceed the gravitational forces by a multiple.
  • one Form two coordinate step drive ( 'naren pla) as a planar, two-coordinate drive in which a frame part forms the passive part of the drive and consists of a horizontal plate extending at the bottom thereof in the x and y directions, mutually perpendicular intersecting rows of ferromagnetic poles are arranged.
  • the electrically activatable drive part is formed by a slide which can be moved over the plate surface and has a substantially smaller base area than the surface of the plate-shaped passive part, the drive part and the passive part being designed to be magnetically interacting in two mutually perpendicular coordinate directions and the drive part being magnetic on the passive part is hung.
  • this two-coordinate actuator a focusing lens of a material processing laser is moved.
  • cutting systems provide a suction device, which is arranged in a stationary manner under the processing surface and has individual chambers, the respective chambers over which work is currently being carried out being connected to a suction fan.
  • Another known measure consists in carrying along a narrow suction channel that extends over the entire width of the processing area. A high suction power is required for all of these suction systems because the connected chambers have significantly larger dimensions compared to the processing area.
  • suction systems in which the workpiece travels in one direction and the tool in the other direction, suction systems are also known which have their own drive Carry the suction device under the axis of movement of the tool.
  • the invention solves the problem of designing a processing stand in which one or more tools are moved relative to a workpiece with the greatest possible speed and flexibility and is constructed such that workpieces with unwieldy workpiece geometries can also be machined.
  • the machining station for machining a workpiece is provided with a machining device with a controllable planar air-bearing electromagnetic two-coordinate direct drive, which consists of an electrically excitable drive part, which has magnet and coil systems for two mutually perpendicular running directions, and a plate-shaped one Passive part is formed, which is ferromagnetic and flat on one side of the plate and forms with the ferromagnetic side a running surface for the drive part, which is magnetically suspended from the running surface and to which the processing device can be attached, and with a workpiece receiving space to which the running surface faces and in which the workpiece held at a distance from the running surface can be machined by the machining device attached to the drive part, characterized in that at least one is the same as the electromagnetic direct drive Chartiger further electromagnetic direct drive is provided, the workpiece receiving space from the plate-shaped passive parts of the electromagnetic direct drives with the
  • Tread surfaces facing the workpiece receiving space is limited on different sides of the workpiece receiving space and at least one drive part is magnetically suspended on the treads, to which a processing device or a handling or disposal device can be attached.
  • the plate-shaped passive parts can be at an angle, in particular be arranged at right angles to each other.
  • the running surfaces of the two electromagnetic direct drives are preferably not only facing the workpiece receiving space, but also facing one another. However, more than two electromagnetic direct drives facing the workpiece receiving space can also be provided, so that the workpiece receiving space is delimited on more than two different sides by the plate-shaped passive parts of the direct drives.
  • a tool can be on a tread
  • a drive part can be magnetically suspended, and on one or the other tread a drive part can e.g. be magnetically suspended with a disposal device, a handling device or another processing device. If one of the drive parts has a disposal device, it is possible to move the tool and the disposal device synchronously to one another with the aid of the associated control, wherein the movement of the disposal device can be adapted to the movement of the tool taking into account process-dependent processes. Possibly. other drive parts that do not have a disposal device can also be moved in a controlled manner in synchronism with one another. Since the disposal device is constantly carried along, a comparatively small suction power is sufficient to keep the processing area and the processing station clean.
  • All drive parts are via flexible lines with stationary supply units, such as a control unit, in particular a program control unit, for controlling the movement of the drive parts, a compressed air source for the air storage of the drives, gg ⁇ ⁇ . a gas supply source or a pressurized water source, possibly a pneumatic, hydraulic or electrical control device for controlling a movement of the tools in a third coordinate direction and / or a drive movement of the tools relative to the respective drive part, and the like.
  • the machining stand with two opposing running surfaces has the advantage that a workpiece arranged between the passive parts can be machined on both sides if a drive part is hung on each of the running surfaces with a tool.
  • One or more of the drive parts can also have manipulators with a workpiece receiving device, a gripper or a suction device, so that the workpiece, supported during processing, by a predetermined amount between two
  • Processing steps can be moved, removed and / or moved to a specific point on the processing status.
  • several operations such as machining, loading, unloading, sorting and further transport can be carried out at the same time, a further advantage being that the retrofitting of the processing stand can be carried out quickly and without great effort, since only the drive parts need to be replaced.
  • a workpiece support movable in guides such as e.g. a cutting grate in which one or the other coordinate direction or in both coordinate directions can be moved in order to reposition the workpiece supported on it and therefore to expand the work area.
  • At least one of the treads is provided with a cover, which allows any movement of one or more drive parts on its tread without high resistance and thereby protects the tread from splashes, small parts or cut residues arising during the machining process.
  • This cover can be formed by a bellows, a roller cover or telescopically slidable plates such that the parts falling on the cover automatically fall off the cover when the drive parts move to an edge position of the tread.
  • the opposing passive parts are designed such that they can be adjusted in height with respect to one another, so that instead of a third axis for the tool, only the distances of the running surfaces from one another or relative to the workpiece are changed, as a result of which the processing status can be used for workpieces with different dimensions without complex control is.
  • the tools used e.g. the focusing optics for a laser having a third axis
  • at least the stroke of this third axis can be reduced, so that e.g. further advantages can be achieved with laser optics or water jet nozzles.
  • the treads Due to the magnetic suspension of the drives on the treads and the relatively light passive parts, the treads can be set up in relation to one another and in any way relative to a hall or workshop floor. If a suitable swiveling device is used, the passive parts can also be inclined obliquely to the floor if the geometries of the workpiece require this or the machining of the workpiece is thereby facilitated. In this case, it is also possible not to align the two treads of the passive parts parallel to one another, but rather at an angle to one another. It is also possible to align the passive parts with their treads essentially vertically.
  • the treads are arranged horizontally.
  • the passive part carrying the lower tread is supported on the floor.
  • a change in the height of the lower passive part above the floor, and thus the distance of this lower tread to a workpiece that is held between the treads with a workpiece holder, can be realized, for example, by supporting the lower passive part on a scissor lift table.
  • another support device with mechanical, hydraulic, pneumatic or other height adjustment can also be used.
  • the upper passive part can be supported on the ceiling or wall of the building surrounding the processing stand.
  • This has the advantage that the processing status is freely accessible from all sides. Since supply sources such as a laser source for laser processing, water source and water pressure generator for water jet processing, cooling and control devices and others are generally required for the processing devices, these can either all be arranged on one side of the processing stand or be placed at a sufficient distance, that loading of the processing status is possible from all sides.
  • This has the particular advantage that the processing status, even though the running surfaces are limited to a working area of 1.5 m by 3 m, for example
  • Machining large workpieces can be used. This has advantages especially for shipbuilding, metal and facade construction or when processing coils (coiled sheet metal strip) in which the workpieces have comparatively large dimensions. It is therefore possible to reposition the workpiece in all directions without making any fundamental modifications to the processing stand.
  • the processing stand according to the invention is accommodated in a transport container.
  • the two treads are formed on two opposite walls of the transport container.
  • the walls with the largest dimensions are preferred used.
  • Suitable transport containers are relatively inexpensive to buy, but overall so stable that they can be placed on each side wall. If the two treads are arranged in a container on opposite walls, the treads can correspond to the
  • Workpiece geometry can be set up horizontally or vertically.
  • the practical importance of the arrangement of the treads is very diverse. Because the passive parts are firmly anchored in the container, the processing stand can be easily transported, is inexpensive and very flexible in terms of both
  • the tool can be transported to the workpiece without having to accept disadvantages in terms of machining accuracy, since the direct drives are extremely precise
  • a processing stand housed in containers can also be arranged outside of buildings.
  • the containers can have removable side walls, so that the system can be loaded from several sides.
  • the supply sources for the tools attached to the drive parts can be accommodated in further containers, so that they can also be easily transported.
  • the processing status is put into operation at the place of use in that the drive parts with the processing or disposal devices are suspended from the running surfaces and the
  • Machining devices are connected to their supply sources.
  • the processing stand according to the invention can preferably be used for laser processing.
  • Further advantageous embodiments of the invention relate to one Processing status for laser processing, especially a laser cutting system for sheets and other plate-shaped workpieces.
  • a focusing optics for laser processing generally weighs a maximum of between 5 and 50 kg and can therefore be magnetically suspended together with the drive part using the permanent magnet system that is present anyway. Focusing optics are attached to at least one drive part suspended from the upper running surface either together with a laser source, for example in the case of ND-YAG lasers, or with a beam feed system for a laser beam.
  • the laser source supplying the laser beam, the control and supply systems for the two-coordinate stepping motors and the devices serving the disposal device, which are connected to the respective drive part via flexible lines, such as control lines and air supply lines, and the devices serving the disposal device are preferably set up on one side of the processing stand.
  • the processing status is freely accessible from three sides, which makes it ideal for automating the production processes, since loading and unloading the processing status from three sides and thus also a continuous material flow, ie loading from one side and removal from another side, or alternate loading and unloading from one side, among other things.
  • the laser beam has to be guided from the laser source to the laser optics via a beam guidance system without restricting the freedom of movement of a drive part.
  • mirror articulated arms can be used which have the required number of joints, so that the focusing optics can be steered as desired by the drive.
  • Flexible optical fibers cannot currently be used with C0 2 lasers, but are often used with other lasers.
  • the processing station according to the invention is also suitable e.g. for water jet processing, for which the same advantages apply in principle as for laser processing. It proves to be particularly advantageous that the processing status can be converted from laser processing to water jet processing and vice versa without great effort, since the presence of the
  • Sources of supply for the respective processing means only need to be replaced with the tools suspended on the running surfaces.
  • the disposal device consists of a funnel-shaped component and a suction hose arranged thereon, which is connected to a suction fan set up outside the processing stand or below the lower passive part.
  • the funnel can Avoid that small parts or residues of waste fall next to the disposal device. While the small parts can be disposed of, for example, with a telescopic length-adjustable disposal chute, the vapors generated during processing can be extracted with the suction fan with a suction power that is significantly lower than that of conventional disposal devices, since the disposal device can be moved to the most favorable position determined by the processing method at any time is.
  • FIG. 1 is a front view of a processing stand according to a possible embodiment of the invention
  • 2 schematically shows a top view of the processing stand from FIG. 1
  • FIG. 3 shows a sketch of the travel paths of a drive part with a beam guidance system with mirror joints
  • FIG. 4 shows a schematic top view of a processing stand with two tools in a production process
  • FIG. 5 schematically shows a side view of an embodiment in which the processing device is accommodated in one container and the supply sources for the processing device are accommodated in a second container,
  • FIG. 6 schematically shows a top view of the embodiment shown in FIG. 5 along the line A-A in FIG. 5.
  • Fig. 7 is a schematic representation of a
  • Beam guidance system with two vertical axes of rotation, three horizontal axes of rotation, one movable deflecting mirror and four 90 ° deflecting mirrors,
  • FIG. 8 shows a drive part with a disposal device for the disposal of processing waste via a telescopic disposal slide which is fixed at one of its ends,
  • FIG. 8A is a sectional view of the disposal device of FIG. 8 along D-D in FIG. 8, and
  • Fig. 9 shows a drive part with a disposal device for the disposal of processing waste via a telescopic disposal chute carried at one of its ends.
  • FIGS. 1 and 2 an embodiment of a processing stand for laser processing with an upper passive part 1 arranged on a simple frame construction 8 made of supports 16 and one on the frame construction 8 or on is shown in front view or in plan view a second frame structure or holder (not shown) arranged lower passive part 2 shown.
  • a drive part 3 with laser focusing optics 4 arranged thereon is magnetically suspended, while the drive part 5 sits on the lower passive part and carries a disposal device 6, which has a hose 13 with a suction device 12 and a disposal chute 14 with a waste container connected is.
  • a changing table with a grate 7 which serves to hold a workpiece, not shown, or in its place a workpiece can be arranged by means of other holding devices.
  • the laser beam emerges horizontally at the laser source 10 and is deflected in the vertical direction with a 90 ° mirror 15 which is moved along a rail 9.
  • the beam is directed via a deflecting mirror and a telescopically length-adjustable articulated arm 17 to a further deflecting mirror 18, which is arranged on the drive part 3 of the laser optics 4.
  • a controller 11 With a controller 11, the drive parts 3 and 5 and the machining and attached to the drive parts
  • Disposal devices and their supply sources and manipulators 19 for handling the workpieces to be machined are controlled.
  • a further focusing optics can be attached, with which the same processing task as with the focusing optics attached to the upper drive part or also another processing task can be carried out.
  • the machining of a workpiece on both sides can, for example, lead to a considerable improvement in the weld seam in laser welding, and there is also a high degree of freedom in the course of the weld seam in both one-sided and two-sided machining.
  • FIG. 1 there is a further laser processing head 45 with a beam feed by means of a beam on the upper running surface Optical fiber shown for example for labeling the workpiece.
  • drive parts with manipulators 19 additionally arranged on the running surfaces the workpiece can be moved during machining or machined or remaining parts placed on a conveyor belt 43 and conveyed by the latter to a parts container 44.
  • Fig. 3 outlines the travel paths of a beam guidance system for freely movable drive parts.
  • the beam guidance system has two vertical pivot axes 1 ', 2' and 2 '', respectively, which allow the drive part 3 to pivot about the laser source 10, the beam guidance system mathematically limiting the change in the beam length within the circular radii Lmin and Lmax.
  • FIG. 4 shows a processing stand integrated into a production process with two laser sources set up on one side of the processing stand.
  • the processing status is freely accessible from three sides, which enables both a linear material flow and a material flow over three stations.
  • FIGS. 5 and 6 show an embodiment of the invention in which the passive parts forming the processing stand are arranged on two mutually opposite sides of a first container 20, the one
  • a second container 30 is set up as a supply source to the side of the container 20, in which the supply sources, e.g. the laser 31, a supply cabinet 32 of the laser, a water cooling 33 for the laser, a laser gas battery 34, a suction fan 35, on which a flexible hose 40 is connected, a control with control panel 37 and a supported guide rail 38 for the beam guidance system 39 can be arranged.
  • the supply sources e.g. the laser 31, a supply cabinet 32 of the laser, a water cooling 33 for the laser, a laser gas battery 34, a suction fan 35, on which a flexible hose 40 is connected, a control with control panel 37 and a supported guide rail 38 for the beam guidance system 39
  • the supply sources e.g. the laser 31, a supply cabinet 32 of the laser, a water cooling 33 for the laser, a laser gas battery 34, a suction fan 35, on which a flexible hose 40 is connected, a control with control panel 37 and a supported guide rail 38 for the beam guidance system 39
  • a workpiece is alternately introduced into the machining cell by means of two cutting grates 27a, 27b guided in a rail guide 26.
  • strip or continuous material can be guided linearly through the processing cell 20, or another known workpiece changing device can be used.
  • the beam guidance system 39, the hose 40 and the control cables (not shown) that connect the direct drives to the control panel are only required to be removed from the respective direct drive, without the beam guidance system being removed from the laser source, so that the optical adjustment for the beam guidance preserved.
  • the beam guidance system can then be accommodated for transport in the container containing the laser source. Accordingly, it is also possible to remove the beam guiding unit together with the associated drive part from the processing container and to accommodate it in the supply container.
  • the beam guidance system has a displaceable first deflection mirror 15, a deflection mirror on the drive part carrying the laser optics and three further deflection mirrors 46 to 48 in the beam path, each deflecting the laser beam by 90 °.
  • two deflecting mirrors are pivotally connected to one another, so that there are a total of five pivot axes, namely three horizontal 3 ', 4' and 5 'and two vertical pivot axes 1' and 2 '.
  • the deflecting mirrors 47 and 48 can also be connected to one another by means of a length-adjustable telescopic arm.
  • FIG. 8 shows a disposal device with a telescopic length-adjustable disposal slide 50.
  • FIG. 8A shows a side view of the slide 50 arranged at one end thereof on a drive part 51. Above a column 52, one end of the slide is pivotably fastened by means of a ball joint 53 and a ball bearing 54.
  • a funnel with a protective sieve against small parts is provided for extracting vapors generated during the processing of a workpiece, so that small parts fall next to the funnel onto the disposal chute and with it, due to its inclination to a waste container (not shown) set up outside the base area of the passive parts. be transported.
  • the disposal chute is pivotally mounted on this waste container, for example, by means of a joint 58, so that the drive part moving the disposal chute can move almost unhindered.
  • Fig. 9 shows in principle a disposal device with a disposal slide 50, one end of which is connected to a drive part 60, the other of which is moved by means of an auxiliary drive 61 for a directional coordinate parallel to the processing state.
  • the auxiliary drive can either also be arranged on the running surface of the processing stand, which has the drive part carrying the disposal device, or can be placed on an additional running surface arranged outside the processing stand (not shown). Small parts falling from the chute 50 are removed via the conveyor belt 43.
  • the advantages of this disposal device include that the length of the disposal slide is minimized and that the
  • Disposal device carrying drive part if this is moved synchronously with the auxiliary drive, must overcome lower resistance forces.

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Abstract

The machining stand is provided with at least two controllable planar electromagnetic two-coordinate direct drives which are mounted on air bearings, each two-coordinate direct drive being formed by an electrically excitable drive part (3, 5), which has magnet and coil systems for two mutually perpendicular running directions, and by a plate-like passive part (1, 2), one side of which is ferromagnetic and flat and forms a bearing surface for the drive part. The passive parts are disposed at a mutual spacing with mutually facing bearing surfaces. At least one drive part is magnetically suspended on each of the two bearing surfaces in order to attach a machining, handling or disposal device on this drive part. The machining device can in particular be a laser machining device or a water jet machining device.

Description

Bearbeitungsstand mit planaren elektromagnetischen Zwei- Koordinaten-Direktantrieben Processing status with planar electromagnetic two-coordinate direct drives
Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungsstand zur Bearbeitung von Werkstücken, bei dem die Bewegungen des Werkzeugs von einem luftgelagerten elektromagnetischen Zwei-Koordinaten- Direktantrieb, der bevorzugt als Schrittantrieb nach dem Saywer-Prinzip aufgebaut ist, gesteuert werden.The invention relates to a processing stand for machining workpieces, in which the movements of the tool are controlled by an air-bearing electromagnetic two-coordinate direct drive, which is preferably constructed as a step drive according to the Saywer principle.
In Bearbeitungsständen muß eine kontrollierte Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück ausgeführt werden, um das Werkstück an den gewünschten Stellen bearbeiten zu können. In Abhängigkeit vom Werkstück und vom Produktionsablauf wird bei Werkzeugmaschinen nur das Werkstück oder das Werkzeug während des Bearbeitungsprozesses bewegt, oder es findet eineIn processing stages, a controlled relative movement between the tool and the workpiece must be carried out in order to be able to machine the workpiece at the desired locations. Depending on the workpiece and the production process, only the workpiece or the tool is moved during the machining process or it finds one
Kombination von beiden Bewegungsabläufen statt. Besonders bei großen oder schweren Werkstücken ist es von Vorteil, im wesentlichen nur das Werkzeug zu bewegen, während das Werkstück ortsfest bleibt. Bei Laserbearbeitungsmaschinen muß zusammen mit der Fokussieroptik, die bei der Laserbearbeitung das Werkzeug bildet, ein Strahlführungssystem mit der Fokussieroptik oder Laseroptik mitbewegt werden. Das Strahlführungssystem kann z.B. von Lichtleitfasern oder von auf den Achsen mitgeführten Spiegeln, die den Strahl umlenken, oder von beweglichen Gelenkarmen mit Umlenkspiegeln ausgebildet werden. Auch bei anderen Fertigungsverfahren wie dem Wasserstrahlschneiden wird häufig nur das Werkzeug bewegt. Ein Problem besteht oft darin, das Werkzeug möglichst flexibel und dabei mit hohen Geschwindigkeiten bei minimalen Positionierungenauigkeiten zu bewegen. Vielfach wird inCombination of both movements takes place. Especially with large or heavy workpieces, it is advantageous to essentially only move the tool while the workpiece remains stationary. In the case of laser processing machines, a beam guidance system with the focusing optics or laser optics must be moved together with the focusing optics which form the tool during laser processing. The beam guidance system can e.g. of optical fibers or of mirrors carried on the axes, which deflect the beam, or of movable articulated arms with deflecting mirrors. In other manufacturing processes such as water jet cutting, often only the tool is moved. A problem is often to move the tool as flexibly as possible and at high speeds with minimal positioning inaccuracies. Often in
Werkzeugmaschinen eine lineare Bewegung aus der Drehbewegung eines Antriebs und deren Bewegungsumwandlung mittels mechanischer Übertragungsglieder erzeugt. Systembedingt entstehen dadurch Nachteile wie Reibung, Spiel und elastische Verformung, wie dies z.B. von Zahnriemen, Zahnstangen/Ritzel- Kombinationen oder Kugelgewindetrieben bekannt ist.Machine tools generate a linear movement from the rotary movement of a drive and its movement conversion by means of mechanical transmission elements. System-related disadvantages such as friction, play and elastic deformation arise, such as of toothed belts, racks / pinion combinations or ball screws is known.
Eine weitere mögliche Antriebsart für die Werkzeugbewegung stellt der elektromagnetische Direktantrieb dar." Another possible drive type for tool movement is the electromagnetic direct drive. "
Ein nach dem Sawyer-Prinzip aufgebauter elektromagnetischer Linearschrittantrieb ist beispielsweise aus der US-PS 3 857 075 bekannt. Hierbei weist der Antriebsteil, häufig auch als Läufer bezeichnet, des Linearschrittantriebs ein Permanent- und Elektromagnetensystem auf und wirkt mit einer auf einem Träger ausgebildeten Reihe von im Abstand voneinander verteilten ferromagnetischen Polen als Passivteil bewegungsantreibend zusammen.An electromagnetic linear step drive constructed according to the Sawyer principle is known, for example, from US Pat. No. 3,857,075. In this case, the drive part, often also referred to as a rotor, of the linear step drive has a permanent and electromagnet system and interacts with a row of ferromagnetic poles, which are spaced apart from one another, and which acts as a passive part to drive the movement.
Eine weitere Bauform für Direktantriebe stellt der sogenannte 2-Phasen-Hybrid-Schrittmotor dar, bei dem der Ankerteil für jede Bewegungskoordinate zwei elektromagnetische Systeme in Form eines Permanentmagneten und zweier Steuerwicklungen aufweist. Mittels Preßluft wird zwischen dem Ankerteil und einer als Stator fungierenden Weicheisenplatte ein Luftspalt erzeugt. Der Anker und der Induktor haben periodische Zahnteilungen, die beim Ankerteil allerdings unterbrochen bzw. gegeneinander versetzt sind. Diese Versetzung der periodischen Zahnteilung des Ankerteils kann z.B. 1/2, 1/4 oder 3/4 der Zahnteilung des Induktors betragen. Durch Erregen eines Pols (Zahns) wird eine tangentiale Magnetkraft erzeugt, die den erregten Pol relativ zur Zahnteilung des Induktors verschiebt und damit das Ankerteil um eine halbe Zahnbreite bewegt. Mit diesem Prinzip können auch 3-, 4- oder 5-Phasenantriebe aufgebaut werden.Another design for direct drives is the so-called 2-phase hybrid stepper motor, in which the armature part has two electromagnetic systems in the form of a permanent magnet and two control windings for each movement coordinate. By means of compressed air, an air gap is generated between the armature part and a soft iron plate functioning as a stator. The armature and the inductor have periodic tooth pitches, which are interrupted or offset in relation to one another in the armature part. This offset of the periodic tooth pitch of the anchor part can e.g. 1/2, 1/4 or 3/4 of the tooth pitch of the inductor. When a pole (tooth) is excited, a tangential magnetic force is generated which shifts the excited pole relative to the tooth pitch of the inductor and thus moves the armature part by half a tooth width. This principle can also be used to build 3, 4 or 5 phase drives.
Direktantriebe der oben genannten Art haben eine hohe Dynamik, Stellgeschwindigkeit, Kompaktheit, Einfachheit,Direct drives of the type mentioned above have high dynamics, positioning speed, compactness, simplicity,
Stellgenauigkeit, Wiederholgenauigkeit und weitgehende Verschleiß- und Reibungsfreiheit, wodurch sie sich für die Zwecke der Erfindung bestens eignen. Die Permanentmagnete erlauben auch den Betrieb mit hängender Anordnung der bewegbaren Antriebsteile, wenn die magnetischen Kräfte die Gravitationskräfte um ein Mehrfaches übersteigen.Positioning accuracy, repeatability and extensive freedom from wear and friction, making them ideal for the purposes of the invention. The permanent magnets also allow operation with a hanging arrangement of the movable drive parts if the magnetic forces exceed the gravitational forces by a multiple.
Aus dem DE-GBM-92 15 587.1 ist es beispielsweise bekannt, einen Zweikoordinatenschrittantrieb als flächigen (pla'naren) Zweikoordinatenantrieb auszubilden, bei dem ein Gestellteil den Passivteil des Antriebs bildet und aus einer horizontalen Platte besteht, an deren Unterseite in x- und y-Richtungen verlaufende, einander senkrecht kreuzende Reihen ferromagnetischer Pole angeordnet sind. Der elektrisch aktivierbare Antriebsteil wird von einem über die Plattenfläche verfahrbaren Schlitten ausgebildet, der eine wesentlich kleinere Grundfläche als die Fläche des plattenförmigen Passivteils aufweist, wobei der Antriebsteil und der Passivteil in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen verfahrbar magnetisch zusammenwirkend ausgebildet sind und der Antriebsteil magnetisch an dem Passivteil aufgehängt ist. Mit diesem Zwei-Koordinatenstellantrieb wird eine Fokussieroptik eines Materialbearbeitungslasers bewegt.From DE-GBM-92 15 587.1 it is known, for example, one Form two coordinate step drive ( 'naren pla) as a planar, two-coordinate drive in which a frame part forms the passive part of the drive and consists of a horizontal plate extending at the bottom thereof in the x and y directions, mutually perpendicular intersecting rows of ferromagnetic poles are arranged. The electrically activatable drive part is formed by a slide which can be moved over the plate surface and has a substantially smaller base area than the surface of the plate-shaped passive part, the drive part and the passive part being designed to be magnetically interacting in two mutually perpendicular coordinate directions and the drive part being magnetic on the passive part is hung. With this two-coordinate actuator, a focusing lens of a material processing laser is moved.
Bei vielen Fertigungsverfahren entstehen während des Fertigungsprozesses, wie beim Laserbrennschneiden, Laserschmelzschneiden oder beim Wasserstrahlschneiden, und infolge des Materialabtrags am Werkstück Nebenprodukte wie Gase, Dämpfe, Staub, Metallspritzer etc., die zur Sicherstellung eines gleichbleibenden Bearbeitungsergebnisses, aus Umweltschutzgründen und zur Aufrechterhaltung der Funktionstüchtigkeit der Werkzeugmaschine abgesaugt, aufgefangen und entsorgt werden müssen. HerkömmlicheIn many manufacturing processes, by-products such as gases, vapors, dust, metal splashes etc. arise during the manufacturing process, such as laser flame cutting, laser fusion cutting or water jet cutting, and as a result of material removal from the workpiece, which ensure a constant machining result, for environmental protection reasons and to maintain the functionality of the Machine tool must be vacuumed, collected and disposed of. Conventional
Schneidanlagen sehen dafür eine Absaugvorrichtung vor, die ortsfest unter der Bearbeitungsfläche angeordnet ist und einzelne Kammern aufweist, wobei jeweils diejenigen Kammern, über denen gerade gearbeitet wird, mit einem Absauggebläse verbunden sind. Eine andere bekannte Maßnahme besteht darin, einen über die gesamte Breite der Bearbeitungsfläche verlaufenden schmalen Absaugkanal mitzuführen. Bei allen diesen Absaugsystemen ist eine hohe Saugleistung erforderlich, da die angeschlossenen Kammern im Vergleich zur Bearbeitungsfläche deutlich größere Dimensionen haben. Bei HybridanlagenFor this purpose, cutting systems provide a suction device, which is arranged in a stationary manner under the processing surface and has individual chambers, the respective chambers over which work is currently being carried out being connected to a suction fan. Another known measure consists in carrying along a narrow suction channel that extends over the entire width of the processing area. A high suction power is required for all of these suction systems because the connected chambers have significantly larger dimensions compared to the processing area. In hybrid systems
(Portalanlagen), bei denen das Werkstück in einer Richtung und das Werkzeug in der anderen Richtung verfährt, sind auch Absaugsysteme bekannt, die über einen eigenen Antrieb die Absaugvorrichtung unter der Bewegungsachse des Werkzeugs mitführen.(Portal systems) in which the workpiece travels in one direction and the tool in the other direction, suction systems are also known which have their own drive Carry the suction device under the axis of movement of the tool.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, einen Bearbeitungsstand zu gestalten, bei dem ein oder mehrere Werkzeuge mit möglichst großer Geschwindigkeit und Flexibilität relativ zu einem Werkstück bewegt werden und so aufgebaut ist, daß auch Werkstücke mit unhandlichen Werkstückgeometrien bearbeitet werden können.The invention solves the problem of designing a processing stand in which one or more tools are moved relative to a workpiece with the greatest possible speed and flexibility and is constructed such that workpieces with unwieldy workpiece geometries can also be machined.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Bearbeitungsstand zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels einer Bearbeitungsvorrichtung versehen ist mit einem steuerbaren planaren luftgelagerten elektromagnetischen Zweikoordinaten-Direktantrieb, der aus einem elektrisch erregbaren Antriebsteil, der Magnet- und Spulensysteme für zwei zueinander senkrechte Laufrichtungen aufweist, und einem plattenförmigen Passivteil ausgebildet ist, das auf einer Plattenseite ferromagnetisch und eben ist und mit der ferromagnetischen Seite eine Lauffläche für das Antriebsteil bildet, das an der Lauffläche magnetisch aufgehängt ist und an dem die Bearbeitungsvorrichtung anbringbar ist, und mit einem Werstückaufnahmeraum, dem die Lauffläche zugewandt ist und in dem das im Abstand von der Lauffläche gehaltene Werkstück von der an dem Antriebsteil angebrachten Bearbeitungsvorrichtung bearbeitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zu dem elektromagnetischen Direktantrieb gleichartiger weiterer elektromagnetischer Direktantrieb vorgesehen ist, wobei der Werkstückaufnahmeraum von den plattenförmigen Passivteilen der elektromagnetischen Direktantriebe mit demThis is achieved according to the invention in that the machining station for machining a workpiece is provided with a machining device with a controllable planar air-bearing electromagnetic two-coordinate direct drive, which consists of an electrically excitable drive part, which has magnet and coil systems for two mutually perpendicular running directions, and a plate-shaped one Passive part is formed, which is ferromagnetic and flat on one side of the plate and forms with the ferromagnetic side a running surface for the drive part, which is magnetically suspended from the running surface and to which the processing device can be attached, and with a workpiece receiving space to which the running surface faces and in which the workpiece held at a distance from the running surface can be machined by the machining device attached to the drive part, characterized in that at least one is the same as the electromagnetic direct drive Chartiger further electromagnetic direct drive is provided, the workpiece receiving space from the plate-shaped passive parts of the electromagnetic direct drives with the
Werkstückaufnahmeraum zugewandten Laufflächen an unterschiedlichen Seiten des Werkstückaufnahmeraums begrenzt ist und an den Laufflächen jeweils wenigstens ein Antriebsteil magnetisch aufgehängt ist, an dem eine Bearbeitungsvorrichtung oder eine Handling- oder eine Entsorgungsvorrichtung anbringbar ist.Tread surfaces facing the workpiece receiving space is limited on different sides of the workpiece receiving space and at least one drive part is magnetically suspended on the treads, to which a processing device or a handling or disposal device can be attached.
Die plattenförmigen Passivteile können im Winkel, insbesondere im rechten Winkel zueinander angeordnet sein. Bevorzugt sind die Laufflächen der beiden elektromagnetischen Direktantriebe nicht nur dem Werkstückaufnahmeraum, sonderen auch einander zugewandt. Es können aber auch mehr als zwei mit ihren Laufflächen dem Werstückaufnahmeraum zugewandte elektromagnetische Direktantriebe vorgesehen sein, so daß der Werstückaufnahmeraum an mehr als zwei unterschiedlichen Seiten von den plattenförmigen Passivteilen der Direktantriebe umgrenzt ist.The plate-shaped passive parts can be at an angle, in particular be arranged at right angles to each other. The running surfaces of the two electromagnetic direct drives are preferably not only facing the workpiece receiving space, but also facing one another. However, more than two electromagnetic direct drives facing the workpiece receiving space can also be provided, so that the workpiece receiving space is delimited on more than two different sides by the plate-shaped passive parts of the direct drives.
An einer Lauffläche kann ein ein WerkzeugA tool can be on a tread
(Bearbeitungsvorrichtung) tragendes Antriebsteil magnetisch aufgehängt sein, und an einer bzw. der anderen Lauffläche kann ein Antriebsteil z.B. mit einer Entsorgungsvorrichtung, einer Handlingvorrichtung oder einer weiteren Bearbeitungsvorrichtung magnetisch aufgehängt sein. Wenn einer der Antriebsteile eine Entsorgungsvorrichtung aufweist, ist es möglich, das Werkzeug und die Entsorgungsvorrichtung mithilfe der zugeordneten Steuerung synchron zueinander zu bewegen, wobei die Bewegung der Entsorgungsvorrichtung der Bewegung des Werkzeuges unter Berücksichtigung verfahrensabhängiger Abläufe angepaßt werden kann. Gggf . können auch andere Antriebsteile, die eine Entsorgungsvorrichtung nicht aufweisen, gesteuert synchron zueinander bewegt werden. Da die Entsorgungsvorrichtung ständig mitgeführt wird, reicht eine vergleichsweise kleine Saugleistung aus, die Bearbeitungsfläche und die Bearbeitungsstation sauberzuhalten.(Machining device) carrying drive part can be magnetically suspended, and on one or the other tread a drive part can e.g. be magnetically suspended with a disposal device, a handling device or another processing device. If one of the drive parts has a disposal device, it is possible to move the tool and the disposal device synchronously to one another with the aid of the associated control, wherein the movement of the disposal device can be adapted to the movement of the tool taking into account process-dependent processes. Possibly. other drive parts that do not have a disposal device can also be moved in a controlled manner in synchronism with one another. Since the disposal device is constantly carried along, a comparatively small suction power is sufficient to keep the processing area and the processing station clean.
Alle Antriebsteile sind über flexible Leitungen mit stationären Versorgungseinheiten, wie einer Steuereinheit, insbesondere Programmsteuereinheit, zur Steuerung der Bewegung der Antriebsteile, einer Druckluftquelle für die Luftlagerung der Antriebe, gg~ϊ . einer Gasversorgungsquelle oder einer Druckwasserquelle, ggf. einer pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Steuereinrichtung zur Steuerung einer Bewegung der Werkzeuge in einer dritten Koordinatenrichtung und/oder einer Antriebsbewegung der Werkzeuge relativ zu dem jeweiligen Antriebsteil, und dergl. verbunden. Desweiteren bietet der Bearbeitungsstand mit zwei einander gegenüberliegenden Laufflächen den Vorteil, daß ein zwischen den Passivteile angeordnetes Werkstück beidseitig bearbeitet werden kann, falls an beiden Laufflächen je ein Antriebsteil mit einem Werkzeug daran aufgehängt wird.All drive parts are via flexible lines with stationary supply units, such as a control unit, in particular a program control unit, for controlling the movement of the drive parts, a compressed air source for the air storage of the drives, gg ~ ϊ. a gas supply source or a pressurized water source, possibly a pneumatic, hydraulic or electrical control device for controlling a movement of the tools in a third coordinate direction and / or a drive movement of the tools relative to the respective drive part, and the like. Furthermore, the machining stand with two opposing running surfaces has the advantage that a workpiece arranged between the passive parts can be machined on both sides if a drive part is hung on each of the running surfaces with a tool.
Ferner ist es möglich, mehrere gesondert gesteuerte Antriebsteile mit Werkzeugen, Entsorgungsvorrichtungen und Manipulatoren gleichzeitig an den Laufflächen anzuordnen, wodurch der Produktionsablauf erheblich beschleunigt werden kann, da das Werkstück an verschiedenen Stellen simultan mit den gleichen oder mit unterschiedlichen Werkzeugen bearbeitet werden kann. So ist es z.B. möglich, das Werkstück an einer Stelle mit einem Laserstrahl hoher Leistung zu schneiden und gleichzeitig an einer anderen Stelle mit einem Laserstrahl geringerer Leistung zu beschriften. Eines oder mehrere der Antriebsteile können auch Manipulatoren mit einer Werkstückaufnahmevorrichtung, einem Greifer oder einem Sauger aufweisen, so daß das Werkstück, während der Bearbeitung abgestützt, um ein vorbestimmtes Maß zwischen zweiFurthermore, it is possible to arrange several separately controlled drive parts with tools, disposal devices and manipulators on the running surfaces at the same time, as a result of which the production process can be considerably accelerated, since the workpiece can be processed simultaneously at different locations with the same or with different tools. So it is e.g. possible to cut the workpiece at one point with a laser beam of high power and at the same time to mark it at another point with a laser beam of lower power. One or more of the drive parts can also have manipulators with a workpiece receiving device, a gripper or a suction device, so that the workpiece, supported during processing, by a predetermined amount between two
Bearbeitungsschritten bewegt, entnommen und/oder zu einer bestimmten Stelle des Bearbeitungsstandes bewegt werden kann. Dadurch können mehrere Vorgänge wie Bearbeiten, Beschicken, Entnehmen, Sortieren und Weitertransportieren gleichzeitig ausgeführt werden, wobei ein weiterer Vorteil ist, daß das Umrüsten des Bearbeitungsstandes schnell und ohne großen Aufwand durchführbar ist, da nur die Antriebsteile ausgetauscht werden müssen. Es ist auch möglich, an einem der Antriebsteile, beispielsweise an einem ein Werkzeug tragenden Antriebsteil oder einem gesonderten Antriebsteil einen ggf. ausfahrbaren Mitnehmer, Greifer oder dergl. vorzusehen, mit dem eine in Führungen bewegbare Werkstückauflage, wie z.B. ein Schneidrost, in der einen oder der anderen Koordinatenrichtung oder in beiden Koordinatenrichtungen bewegt werden kann, um das darauf abgestützte Werkstück neu zu positionieren und daher den Arbeitsbereich zu erweitern.Processing steps can be moved, removed and / or moved to a specific point on the processing status. As a result, several operations such as machining, loading, unloading, sorting and further transport can be carried out at the same time, a further advantage being that the retrofitting of the processing stand can be carried out quickly and without great effort, since only the drive parts need to be replaced. It is also possible to provide on one of the drive parts, for example on a drive part carrying a tool or a separate drive part, a possibly extendable driver, gripper or the like, with which a workpiece support movable in guides, such as e.g. a cutting grate in which one or the other coordinate direction or in both coordinate directions can be moved in order to reposition the workpiece supported on it and therefore to expand the work area.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine der Laufflächen mit einer Abdeckung versehen, die eine beliebige Bewegung eines oder mehrerer Antriebsteile auf seiner Lauffläche ohne hohen Widerstand zuläßt und dabei die Lauffläche vor während des Bearbeitungsprozesses entstehenden Spritzern, Kleinteilen oder Schnittresten schützt. Diese Abdeckung kann von einem Faltenbalg, einer Rollabdeckung oder von teleskopartig übereinandergeschobenen Platten derart ausgebildet werden, daß die auf die Abdeckung fallenden Teile automatisch von der Abdeckung herunterfallen, wenn die Antriebsteile eine Randposition der Lauffläche anfahren.In an advantageous embodiment of the invention At least one of the treads is provided with a cover, which allows any movement of one or more drive parts on its tread without high resistance and thereby protects the tread from splashes, small parts or cut residues arising during the machining process. This cover can be formed by a bellows, a roller cover or telescopically slidable plates such that the parts falling on the cover automatically fall off the cover when the drive parts move to an edge position of the tread.
In einer weiteren Abwandlung der Erfindung sind die einander gegenüberliegenden Passivteile höhenverstellbar zueinander ausgeführt, so daß anstelle einer dritten Achse für das Werkzeug nur die Abstände der Laufflächen voneinander bzw. relativ zum Werkstück verändert werden, wodurch der Bearbeitungsstand ohne aufwendige Steuerung für Werkstücke mit unterschiedlichen Abmessungen einsetzbar ist. Sollte eines der verwendeten Werkzeuge, z.B. die Fokussieroptik für einen Laser, eine dritte Achse aufweisen, kann zumindest der Hub dieser dritten Achse reduziert werden, so daß z.B. bei Laseroptiken oder Wasserstrahldüsen weitere Vorteile erzielt werden.In a further modification of the invention, the opposing passive parts are designed such that they can be adjusted in height with respect to one another, so that instead of a third axis for the tool, only the distances of the running surfaces from one another or relative to the workpiece are changed, as a result of which the processing status can be used for workpieces with different dimensions without complex control is. If one of the tools used, e.g. the focusing optics for a laser having a third axis, at least the stroke of this third axis can be reduced, so that e.g. further advantages can be achieved with laser optics or water jet nozzles.
Aufgrund der Magnetaufhängung der Antriebe an den Laufflächen und der relativ leichten Passivteile können die Laufflächen beliebig zueinander und beliebig relativ zu einem Hallen- oder Werkstattbodens aufgestellt werden. Bei Verwendung einer geeigneten Schwenkvorrichtung können die Passivteile auch schräg zum Boden geneigt werden, falls die Geometrien des Werkstücks dieses erfordert bzw. die Bearbeitung des Werkstücks dadurch erleichtert wird. In diesem Fall ist es auch möglich, die beiden Laufflächen der Passivteile nicht parallel zueinander, sondern in einem Winkel zueinander auszurichten. Auch ist es möglich, die Passivteile mit ihren Laufflächen im wesentlichen vertikal auszurichten.Due to the magnetic suspension of the drives on the treads and the relatively light passive parts, the treads can be set up in relation to one another and in any way relative to a hall or workshop floor. If a suitable swiveling device is used, the passive parts can also be inclined obliquely to the floor if the geometries of the workpiece require this or the machining of the workpiece is thereby facilitated. In this case, it is also possible not to align the two treads of the passive parts parallel to one another, but rather at an angle to one another. It is also possible to align the passive parts with their treads essentially vertically.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch die Laufflächen horizontal angeordnet. Bei horizontal angeordneten Laufflächen wird das die untere Lauffläche tragende Passivteil auf dem Boden abgestützt. Eine Veränderung der Höhe des unteren Passivteils über dem Boden, und damit der Abstand dieser unteren Lauffläche zu einem Werkstück, das zwischen den Laufflächen mit einer Werkstückaufnahme gehalten wird, kann z.B. durch Abstützen des unteren Passivteils auf einem Scherenhubtisch realisiert werden. Es kann aber auch eine andere Abstützvorrichtung mit mechanischer, hydraulischer pneumatischer oder anderer Höhenverstellung eingesetzt werden.In a preferred embodiment of the invention, however, the treads are arranged horizontally. At horizontal arranged treads, the passive part carrying the lower tread is supported on the floor. A change in the height of the lower passive part above the floor, and thus the distance of this lower tread to a workpiece that is held between the treads with a workpiece holder, can be realized, for example, by supporting the lower passive part on a scissor lift table. However, another support device with mechanical, hydraulic, pneumatic or other height adjustment can also be used.
Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel kann das obere Passivteil an der Decke oder Wand des den Bearbeitungsstand umgebenden Gebäudes abgestützt werden. Dies hat den Vorteil, daß der Bearbeitungsstand von allen Seiten frei zugänglich ist. Da für die Bearbeitungsvorrichtungen in der Regel Versorgungsquellen wie eine Laserquelle bei der Laserbearbeitung, Wasserquelle und Wasserdruckerzeuger bei der Wasserstrahlbearbeitung, Kühl- und Steuervorrichtungen und andere benötigt werden, können diese entweder alle an einer Seite des Bearbeitungsstandes angeordnet werden oder in ausreichender Entfernung so aufgestellt werden, daß eine Beschickung des BearbeitungsStandes von allen Seiten möglich ist. Dies hat den besonderen Vorteil, daß der Bearbeitungsstand, obwohl die Laufflächen auf beispielsweise 1,5 m mal 3 m Arbeitsbereich beschränkt sind, auch bei derIn the aforementioned embodiment, the upper passive part can be supported on the ceiling or wall of the building surrounding the processing stand. This has the advantage that the processing status is freely accessible from all sides. Since supply sources such as a laser source for laser processing, water source and water pressure generator for water jet processing, cooling and control devices and others are generally required for the processing devices, these can either all be arranged on one side of the processing stand or be placed at a sufficient distance, that loading of the processing status is possible from all sides. This has the particular advantage that the processing status, even though the running surfaces are limited to a working area of 1.5 m by 3 m, for example
Bearbeitung großer Werkstücke eingesetzt werden kann. Dies hat vor allem für den Schiffsbau, Metall- und Fassadenbau oder bei der Bearbeitung von Coil (aufgewickeltes Blechband) Vorteile, bei denen die Werkstücke vergleichsweise große Abmessungen haben. Ein Nachsetzen des Werkstücks in alle Richtungen ohne prinzipielle Umbauten an dem Bearbeitungsstand ist somit möglich.Machining large workpieces can be used. This has advantages especially for shipbuilding, metal and facade construction or when processing coils (coiled sheet metal strip) in which the workpieces have comparatively large dimensions. It is therefore possible to reposition the workpiece in all directions without making any fundamental modifications to the processing stand.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Bearbeitungsstand in einem Transportcontainer untergebracht. Hierbei werden die beiden Laufflächen an zwei einander gegenüberliegenden Wänden des Transportcontainers ausgebildet. Bevorzugt werden dafür die Wände mit den größten Abmessungen verwendet. Geeignete Transportcontainer sind in der Anschaffung relativ preiswert, insgesamt aber so stabil, daß sie auf jeder Seitenwand abgestellt werden können. Werden die beiden Laufflächen in einem Container an einander gegenüberliegenden Wänden angeordnet, können die Laufflächen entsprechend derIn a further embodiment, the processing stand according to the invention is accommodated in a transport container. Here, the two treads are formed on two opposite walls of the transport container. The walls with the largest dimensions are preferred used. Suitable transport containers are relatively inexpensive to buy, but overall so stable that they can be placed on each side wall. If the two treads are arranged in a container on opposite walls, the treads can correspond to the
Werkstückgeometrie horizontal oder vertikal aufgestellt werden. Die praktische Bedeutung der Anordnung der Laufflächen ist sehr vielfältig. Aufgrund der festen Verankerung der Passivteile im Container kann der Bearbeitungsstand leicht transportiert werden, ist kostengünstig und sehr flexibel sowohl in derWorkpiece geometry can be set up horizontally or vertically. The practical importance of the arrangement of the treads is very diverse. Because the passive parts are firmly anchored in the container, the processing stand can be easily transported, is inexpensive and very flexible in terms of both
Auswahl der einsetzbaren Werkzeuge als auch in der Wahl der zu bearbeitenden Werkstücke. Bei besonders schweren Werkstücken kann das Werkzeug zum Werkstück transportiert werden, ohne daß Nachteile in der Bearbeitungsgenauigkeit in Kauf genommen werden müssen, da die Direktantriebe ein äußerst präzisesSelection of the tools that can be used as well as the choice of workpieces to be machined. In the case of particularly heavy workpieces, the tool can be transported to the workpiece without having to accept disadvantages in terms of machining accuracy, since the direct drives are extremely precise
Steuern der Werkzeuge ermöglichen. Bei begrenztem Platzbedarf oder falls kurzfristig zusätzliche Kapazitäten bei der Bearbeitung von Werkstücken benötigt werden, kann ein in Containern untergebrachter Bearbeitungsstand auch außerhalb von Gebäuden angeordnet werden. Zur Erhöhung der Flexibilität des in Containern untergebrachten Bearbeitungsstandes können die Container abmontierbare Seitenwände aufweisen, so daß eine Beschickung der Anlage von mehreren Seiten möglich wird. Desweiteren können die Versorgungsquellen für die an den Antriebsteilen befestigten Werkzeuge in weiteren Containern untergebracht werden, so daß diese ebenfalls leicht transportiert werden können. Der Bearbeitungsstand wird dadurch am Einsatzort in Betrieb genommen, daß an den Laufflächen die Antriebsteile mit den Bearbeitungs- oder Entsorgungsvorrichtungen aufgehängt werden und dieAllow tools to be controlled. If space is limited or if additional capacities are required for machining workpieces at short notice, a processing stand housed in containers can also be arranged outside of buildings. To increase the flexibility of the processing stand housed in containers, the containers can have removable side walls, so that the system can be loaded from several sides. Furthermore, the supply sources for the tools attached to the drive parts can be accommodated in further containers, so that they can also be easily transported. The processing status is put into operation at the place of use in that the drive parts with the processing or disposal devices are suspended from the running surfaces and the
Bearbeitungsvorrichtungen an ihre Versorgungsquellen angeschlossen werden.Machining devices are connected to their supply sources.
Neben vielen Anwendungsgebieten bei großflächigen 2D- Bearbeitungsständen mit leichten bis mittelschweren Werkzeugen ist der erfindungsgemäße Bearbeitungsstand bevorzugt für die Laserbearbeitung einsetzbar. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen einen Bearbeitungsstand für die Laserbearbeitung, besonders eine Laserschneidanlage für Bleche und andere plattenformige Werkstücke. Der Vorteil der hohen Verfahr- und Positioniergeschwindigkeiten der elektromagnetischen Direktantriebe von bis zu 60 m/min und darüber kommt hierbei sowohl hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit als auch des geringen Konstruktionsaufwandes voll zur Geltung. Eine Fokussieroptik für die Laserbearbeitung wiegt im allgemeinen maximal zwischen 5 und 50 kg und kann daher mittels des ohnehin vorhandenen Permanentmagnetensystems mitsamt dem Antriebsteil magnetisch aufgehängt werden. Mindestens an einem an der oberen Lauffläche aufgehängten Antriebsteil wird eine Fokussieroptik entweder zusammen mit einer Laserquelle, z.B. bei ND-YAG- Lasern, oder mit einem Strahlzuführungssystem für einen Laserstrahl angebracht.In addition to many fields of application for large-area 2D processing stands with light to medium-weight tools, the processing stand according to the invention can preferably be used for laser processing. Further advantageous embodiments of the invention relate to one Processing status for laser processing, especially a laser cutting system for sheets and other plate-shaped workpieces. The advantage of the high travel and positioning speeds of the electromagnetic direct drives of up to 60 m / min and above comes into its own in terms of both economy and low design costs. A focusing optics for laser processing generally weighs a maximum of between 5 and 50 kg and can therefore be magnetically suspended together with the drive part using the permanent magnet system that is present anyway. Focusing optics are attached to at least one drive part suspended from the upper running surface either together with a laser source, for example in the case of ND-YAG lasers, or with a beam feed system for a laser beam.
Im letzteren Fall werden die den Laserstrahl versorgende Laserquelle, die mit dem jeweiligen Antriebsteil über flexible Leitungen, wie Steuerleitungen und Luftzuleitungen verbundenen Steuerungs- und Versorgungssysteme für die Zwei- Koordinatenschrittmotoren und die der Entsorgungsvorrichtung dienenden Geräte vorzugsweise an der einen Seite des Bearbeitungsstandes aufgestellt. Dadurch ist der Bearbeitungsstand von drei Seiten frei zugänglich, wodurch er für eine Automatisierung der Produktionsabläufe hervorragend geeignet ist, da eine Beschickung und Entladung des Bearbeitungsstandes von drei Seiten und somit auch ein durchgehender Materialfluß, d.h. Beschickung von einer Seite und Entnahme von einer anderen Seite, oder wechselseitig Beschickung und Entnahme von einer Seite u.a. ermöglicht werden. Der Laserstrahl muß dazu über ein Strahlführungssystem von der Laserquelle zur Laseroptik geleitet werden, ohne die Bewegungsfreiheit eines Antriebsteils einzuschränken. Für eine Schneid-Bearbeitung mit einem heute hauptsächlich verwendeten C02-Laser hoher Strahlungsleistung bei guter Fokussierbarkeit können Spiegelgelenkarme verwendet werden, die die erforderliche Anzahl von Gelenken haben, so daß die Fokussieroptik durch den Antrieb beliebig gelenkt werden kann. Flexible Lichtleitfasern sind zur Zeit bei C02-Lasern nicht einsetzbar, kommen aber bei anderen Lasern häufig zum Einsatz.In the latter case, the laser source supplying the laser beam, the control and supply systems for the two-coordinate stepping motors and the devices serving the disposal device, which are connected to the respective drive part via flexible lines, such as control lines and air supply lines, and the devices serving the disposal device are preferably set up on one side of the processing stand. As a result, the processing status is freely accessible from three sides, which makes it ideal for automating the production processes, since loading and unloading the processing status from three sides and thus also a continuous material flow, ie loading from one side and removal from another side, or alternate loading and unloading from one side, among other things. For this purpose, the laser beam has to be guided from the laser source to the laser optics via a beam guidance system without restricting the freedom of movement of a drive part. For cutting processing with a mainly used C0 2 laser with high radiation power and good focusability, mirror articulated arms can be used which have the required number of joints, so that the focusing optics can be steered as desired by the drive. Flexible optical fibers cannot currently be used with C0 2 lasers, but are often used with other lasers.
Außer für die Laserbearbeitung eignet sich der erfindungsgemäße Bearbeitungsstand auch z.B. für die Wasserstrahlbearbeitung, für die prinzipiell die gleichen Vorteile wie bei der Laserbearbeitung gelten. Besonders vorteilhaft erweist sich, daß der Bearbeitungsstand ohne großen Aufwand von der Laserbearbeitung zur Wasserstrahlbearbeitung und umgekehrt umgerüstet werden kann, da bei Vorhandensein derIn addition to laser processing, the processing station according to the invention is also suitable e.g. for water jet processing, for which the same advantages apply in principle as for laser processing. It proves to be particularly advantageous that the processing status can be converted from laser processing to water jet processing and vice versa without great effort, since the presence of the
Versorgungsquellen für das jeweilige Bearbeitungsmittel nur die an den Laufflächen aufgehängten Werkzeuge ausgetauscht zu werden brauchen.Sources of supply for the respective processing means only need to be replaced with the tools suspended on the running surfaces.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Entsorgungsvorrichtung aus einem trichterförmigen Bauteil und einem daran angeordneten Absaugschlauch besteht, der mit einem außerhalb des Bearbeitungsstandes oder unterhalb des unteren Passivteils aufgestellten Absauggebläse verbunden ist. Durch den Trichter kann u.a. vermieden werden, daß Kleinteile oder Abfallreste neben die Entsorgungsvorrichtung fallen. Während die Kleinteile beispielsweise mit einer teleskopartig längenverstellbaren Entsorgungsrutsche entsorgt werden können, können gleichzeitig mit dem Absauggebläse mit einer im Vergleich zu herkömmlichen Entsorgungsvorrichtungen wesentlich kleineren Saugleistung die bei der Bearbeitung entstehenden Dämpfe abgesaugt werden, da die Entsorgungsvorrichtung jederzeit an die durch daε Bearbeitungsverfahren bestimmte günstigste Position verfahrbar ist.Another advantageous embodiment of the invention is that the disposal device consists of a funnel-shaped component and a suction hose arranged thereon, which is connected to a suction fan set up outside the processing stand or below the lower passive part. The funnel can Avoid that small parts or residues of waste fall next to the disposal device. While the small parts can be disposed of, for example, with a telescopic length-adjustable disposal chute, the vapors generated during processing can be extracted with the suction fan with a suction power that is significantly lower than that of conventional disposal devices, since the disposal device can be moved to the most favorable position determined by the processing method at any time is.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen erläutert, die schematisch aus den Zeichnungen ersichtlich sind. "Die Zeichnungen zeigen:The invention is explained on the basis of embodiments which are shown schematically in the drawings. " The drawings show:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Bearbeitungsstandes gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 schematisch eine Draufsicht des Bearbeitύngsstandes aus Figur 1,1 is a front view of a processing stand according to a possible embodiment of the invention, 2 schematically shows a top view of the processing stand from FIG. 1,
Fig. 3 eine Skizze der Verfahrwege eines Antriebsteils mit Strahlführungssystem mit Spiegelgelenken,3 shows a sketch of the travel paths of a drive part with a beam guidance system with mirror joints,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Bearbeitungsstand mit zwei Werkzeugen in einem Produktionsablauf,4 shows a schematic top view of a processing stand with two tools in a production process,
Fig. 5 schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform, in der die Bearbeitungsvorrichtung in einem Container und die Versorgungsquellen für die Bearbeitungsvorrichtung in einem zweiten Container untergebracht sind,5 schematically shows a side view of an embodiment in which the processing device is accommodated in one container and the supply sources for the processing device are accommodated in a second container,
Fig. 6 schematisch eine Draufsicht auf die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform entlang der Linie A-A in Figur 5.FIG. 6 schematically shows a top view of the embodiment shown in FIG. 5 along the line A-A in FIG. 5.
Fig. 7 eine schematische Darstellung einesFig. 7 is a schematic representation of a
Strahlführungssystems mit zwei vertikalen Drehachsen, drei horizontalen Drehachsen, einem verschiebbaren Umlenkspiegel und vier 90°-Umlenkspiegeln,Beam guidance system with two vertical axes of rotation, three horizontal axes of rotation, one movable deflecting mirror and four 90 ° deflecting mirrors,
Fig. 8 ein Antriebsteil mit einer Entsorgungsvorrichtung zur Entsorgung von Bearbeitungsabfall über eine an einem ihrer Enden ortsfesten teleskopartigen Entsorgungsrutsche,8 shows a drive part with a disposal device for the disposal of processing waste via a telescopic disposal slide which is fixed at one of its ends,
Fig. 8A eine Schnittansicht der Entsorgungsvorrichtung aus Figur 8 entlang D-D in Figur 8, und8A is a sectional view of the disposal device of FIG. 8 along D-D in FIG. 8, and
Fig. 9 ein Antriebsteil mit einer Entsorgungsvorrichtung zur Entsorgung von Bearbeitungsabfall über eine an einem ihrer Enden mitgeführte teleskopartige Entsorgungsrutsche.Fig. 9 shows a drive part with a disposal device for the disposal of processing waste via a telescopic disposal chute carried at one of its ends.
In den Figuren 1 und 2 ist in Vorderansicht bzw. in Draufsicht eine Ausführungsform eines Bearbeitungsstand für die Laserbearbeitung mit einem an einer einfachen Rahmenkonstruktion 8 aus Stützen 16 angeordneten oberen Passivteil 1 und einem an der Rahmenkonstruktion 8 oder an einer zweiten Rahmenkonstruktion oder Halterung (nicht gezeigt) angeordneten unteren Passivteil 2 gezeigt. An dem oberen Passivteil ist ein Antriebsteil 3 mit daran angeordneter Laser- Fokussieroptik 4 magnetisch aufgehängt, während der Antriebsteil 5 auf dem unteren Passivteil aufsitzt und eine Entsorgungsvorrichtung 6 trägt, die mit einem Schlauch 13 mit einer Absaugvorrichtung 12 und mit einer Entsorgungsrutsche 14 mit einem Abfallbehälter verbunden ist. Zwischen dem oberen Passivteil 1 und dem unteren Passivteil 2 ist ein Wechseltisch mit einem Rost 7 gezeigt, der zur Aufnahme eines nicht gezeigten Werkstücks dient bzw. an dessen Stelle ein Werkstück mittels anderer Haltevorrichtungen angeordnet werden kann. An der Laserquelle 10 tritt der Laserstrahl horizontal aus und wird mit einem entlang einer Schiene 9 mitbewegten 90°-Spiegel 15 in vertikale Richtung umgelenkt. Der Strahl wird über Umlenkspiegel und einen teleskopartig längenverstellbaren Gelenkarm 17 zu einem weiteren Umlenkspiegel 18 geleitet, der an dem Antriebsteil 3 der Laseroptik 4 angeordnet ist. Mit einer Steuerung 11 können die Antriebsteile 3 und 5 und die an den Antriebsteilen befestigten Bearbeitungs- undIn FIGS. 1 and 2, an embodiment of a processing stand for laser processing with an upper passive part 1 arranged on a simple frame construction 8 made of supports 16 and one on the frame construction 8 or on is shown in front view or in plan view a second frame structure or holder (not shown) arranged lower passive part 2 shown. On the upper passive part, a drive part 3 with laser focusing optics 4 arranged thereon is magnetically suspended, while the drive part 5 sits on the lower passive part and carries a disposal device 6, which has a hose 13 with a suction device 12 and a disposal chute 14 with a waste container connected is. Between the upper passive part 1 and the lower passive part 2, a changing table with a grate 7 is shown, which serves to hold a workpiece, not shown, or in its place a workpiece can be arranged by means of other holding devices. The laser beam emerges horizontally at the laser source 10 and is deflected in the vertical direction with a 90 ° mirror 15 which is moved along a rail 9. The beam is directed via a deflecting mirror and a telescopically length-adjustable articulated arm 17 to a further deflecting mirror 18, which is arranged on the drive part 3 of the laser optics 4. With a controller 11, the drive parts 3 and 5 and the machining and attached to the drive parts
Entsorgungsvorrichtungen sowie deren Versorgungsquellen und Manipulatoren 19 zum Handling der zu bearbeitenden Werkstücke gesteuert werden.Disposal devices and their supply sources and manipulators 19 for handling the workpieces to be machined are controlled.
Anstelle einer Entsorgungsvorrichtung kann an dem unterenInstead of a disposal device, the bottom
Antriebsteil oder einem nicht gezeigten weiteren Antriebsteil ein weiteres Werkzeug, z.B. eine weitere Fokussieroptik befestigt werden, mit dem die gleiche Bearbeitungsaufgabe wie mit der an dem oberen Antriebsteil befestigten Fokussieroptik oder auch eine andere Bearbeitungsaufgabe durchgeführt werden kann. Die beidseitige Bearbeitung eines Werkstückes kann beispielsweise beim Laserschweißen zu einer erheblichen Verbesserung der Schweißnaht führen, wobei desweiteren in hohem Maße Freiheit in dem Verlauf der Schweißnaht sowohl bei einseitiger als auch bei beidseitiger Bearbeitung besteht.Drive part or another drive part, not shown, another tool, e.g. a further focusing optics can be attached, with which the same processing task as with the focusing optics attached to the upper drive part or also another processing task can be carried out. The machining of a workpiece on both sides can, for example, lead to a considerable improvement in the weld seam in laser welding, and there is also a high degree of freedom in the course of the weld seam in both one-sided and two-sided machining.
In der Figur 1 sind an der oberen Lauffläche ein weiterer Laserbearbeitungskopf 45 mit Strahlzuführung mittels eines Lichtwellenleiters z.B. zur Beschriftung des Werkstückes gezeigt. Mit an den Laufflächen zusätzlich angeordneten Antriebsteilen mit Manipulatoren 19 kann das Werkstück während der Bearbeitung bewegt werden bzw. bearbeitete oder Restteile auf ein Förderband 43 gelegt und von diesem zu einem Teilebehälter 44 gefördert werden.In FIG. 1 there is a further laser processing head 45 with a beam feed by means of a beam on the upper running surface Optical fiber shown for example for labeling the workpiece. With drive parts with manipulators 19 additionally arranged on the running surfaces, the workpiece can be moved during machining or machined or remaining parts placed on a conveyor belt 43 and conveyed by the latter to a parts container 44.
Fig. 3 skizziert die Verfahrwege eines Strahlführungssystems für frei bewegbare Antriebsteile. Das Strahlführungssystem weist zwei vertikale Schwenkachsen 1', 2' bzw. 2' 'auf, die ein Schwenken des Antriebsteil 3 um die Laserquelle 10 erlauben, wobei das Strahlführungssystem die Änderung der Strahllänge rechnerisch innerhalb der Kreisradien Lmin und Lmax begrenzt.Fig. 3 outlines the travel paths of a beam guidance system for freely movable drive parts. The beam guidance system has two vertical pivot axes 1 ', 2' and 2 '', respectively, which allow the drive part 3 to pivot about the laser source 10, the beam guidance system mathematically limiting the change in the beam length within the circular radii Lmin and Lmax.
Fig. 4 zeigt einen in einen Produktionsablauf integrierten Bearbeitungsstand mit zwei auf einer Seite des Bearbeitungsstandes aufgestellten Laserquellen. Der Bearbeitungsstand ist von drei Seiten frei zugänglich, wodurch sowohl ein linearer Materialfluß als auch ein Materialfluß über drei Stationen ermöglicht wird.4 shows a processing stand integrated into a production process with two laser sources set up on one side of the processing stand. The processing status is freely accessible from three sides, which enables both a linear material flow and a material flow over three stations.
In den Figuren 5 und 6 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der die den Bearbeitungsstand ausbildenden Passivteile an zwei einander gegenüberliegenden Seiten eines ersten Containers 20 angeordnet sind, der eineFIGS. 5 and 6 show an embodiment of the invention in which the passive parts forming the processing stand are arranged on two mutually opposite sides of a first container 20, the one
Bearbeitungszelle bildet, und seitlich des Containers 20 ein zweiter Container 30 als Versorgungsquelle aufgestellt ist, in dem die Versorgungsquellen, z.B. der Laser 31, ein Versorgungsschrank 32 des Lasers, eine Wasserkühlung 33 für den Laser, eine Lasergasbatterie 34, ein Absaugventilator 35, an dem ein flexibler Schlauch 40 angeschlossen ist, eine Steuerung mit Bedienpult 37 und eine abgestützte Führungsschiene 38 für das Strahlführungssystem 39 angeordnet werden können. In~der Bearbeitungszelle 20 sind die beiden Passivteile 21, 22 mittels Befestigungseinrichtungen 28, 29 mit einander gegenüberliegenden Laufflächen befestigt, an denen zwei Antriebsteile 23, 25 aufgehängt sind bzw. aufsitzen, wobei an dem oberen Antriebsteil 23 eine Fokussieroptik 24, befestigt ist, der mittels des Strahlführungssystems 39 ein Laserstrahl zugeführt wird. Ein Werkstück wird bei der gezeigten Ausführungsform mittels zweier in einer Schienenführung 26 geführter Schneidroste 27a, 27b wechselseitig in die Bearbeitungszelle eingeführt. Alternativ kann Band- oder Endlosmaterial linear durch die Bearbeitungszelle 20 hindurchgeführt werden, bzw. eine andere bekannte Werkstückwechselvorrichtung verwendet werden.Processing cell forms, and a second container 30 is set up as a supply source to the side of the container 20, in which the supply sources, e.g. the laser 31, a supply cabinet 32 of the laser, a water cooling 33 for the laser, a laser gas battery 34, a suction fan 35, on which a flexible hose 40 is connected, a control with control panel 37 and a supported guide rail 38 for the beam guidance system 39 can be arranged. In ~ the processing cell 20, the two passive parts 21, 22 secured by fasteners 28, 29 with opposed running surfaces, on which two drive parts 23, are suspended 25 and seated, wherein at the upper drive part 23, a focusing optics 24, mounted which is supplied with a laser beam by means of the beam guidance system 39. In the embodiment shown, a workpiece is alternately introduced into the machining cell by means of two cutting grates 27a, 27b guided in a rail guide 26. Alternatively, strip or continuous material can be guided linearly through the processing cell 20, or another known workpiece changing device can be used.
Zum Einrichten des Bearbeitungsstandes brauchen die beidenThey need both to set up the processing status
Container nicht exakt aufeinander ausgerichtet zu werden. Zum Transport ist nur ein Abmontieren des Strahlführungssytems 39, des Schlauches 40 und der nicht gezeigten Steuerkabel, die die Direktantriebe mit dem Steuerpult verbinden, vom jeweiligen Direktantrieb erforderlich, ohne daß das Strahlführungssystem von der Laserquelle abmontiert wird, so daß die optische Justierung für die Strahlführung erhalten bleibt. Das Strahlführungssystem kann dann für den Transport in dem die Laserquelle enthaltenen Container untergebracht werden. Entsprechend ist es auch möglich, die Strahlführungseinheit mitsamt dem zugeordneten Antriebsteil aus dem Bearbeitungscontainer abzumontieren und in dem Versorgungscontainer unterzubringen.Container not to be exactly aligned. For transportation, the beam guidance system 39, the hose 40 and the control cables (not shown) that connect the direct drives to the control panel are only required to be removed from the respective direct drive, without the beam guidance system being removed from the laser source, so that the optical adjustment for the beam guidance preserved. The beam guidance system can then be accommodated for transport in the container containing the laser source. Accordingly, it is also possible to remove the beam guiding unit together with the associated drive part from the processing container and to accommodate it in the supply container.
In Fig. 7 ist ein Strahlführungssystem gezeigt, das Bewegungen des Antriebsteils parallel zur Lauffläche zuläßt und auch bei geneigten oder höhenverstellbaren Passivteilen verwendbar ist. Dazu weist das Strahlführungssystem einen verschiebbaren ersten Umlenkspiegel 15, einen Umlenkspiegel an dem die Laseroptik tragenden Antriebsteil und drei weitere Umlenkspiegel 46 bis 48 im Strahlengang auf, die jeweils den Laserstrahl um 90° umlenken. Jeweils zwei Umlenkspiegel sind schwenkbar miteinander verbunden, so daß insgesamt fünf Schwenkachsen, nämlich drei horizontale 3', 4' und 5' und zwei vertikale Schwenkachsen 1' und 2' vorhanden sind. Anstelle den Umlenkspiegel 15 verschiebbar zu machen, können die Umlenkspiegel 47 und 48 auch mittels eines längenverstellbaren Teleskoparmes miteinander verbunden werden. In Fig. 8 ist eine Entsorgungsvorrichtung mit einer teleskopartig längenvertellbaren Entsorgungsrutsche 50 gezeigt. Fig. 8A zeigt eine Seitenansicht der mit einem ihrer Enden an einem Antriebsteil 51 angeordneten Rutsche 50. Oberhalb einer Säule 52 ist das eine Ende der Rutsche mittels eines Kugelgelenks 53 und eines Kugellagers 54 schwenkbar befestigt. Zum Absaugen von bei der Bearbeitung eines Werkstückes entstehenden Dämpfen ist ein mit einem Schutzsieb gegen Kleinteile versehener Trichter vorgesehen, so daß Kleinteile neben den Trichter auf die Entsorgungsrutsche fallen und mit dieser aufgrund ihrer Neigung zu einem außerhalb der Standfläche der Passivteile aufgestellten Abfallbehälter (nicht gezeigt) transportiert werden. Die Entsorgungsrutsche ist z.B. an diesem Abfallbehälter mittels eines Gelenkes 58 schwenkbar gelagert, so daß sich das die Entsorgungsrutsche bewegende Antriebsteil nahezu ungehindert bewegen kann.7 shows a beam guidance system which permits movements of the drive part parallel to the running surface and can also be used with inclined or height-adjustable passive parts. For this purpose, the beam guidance system has a displaceable first deflection mirror 15, a deflection mirror on the drive part carrying the laser optics and three further deflection mirrors 46 to 48 in the beam path, each deflecting the laser beam by 90 °. In each case two deflecting mirrors are pivotally connected to one another, so that there are a total of five pivot axes, namely three horizontal 3 ', 4' and 5 'and two vertical pivot axes 1' and 2 '. Instead of making the deflecting mirror 15 displaceable, the deflecting mirrors 47 and 48 can also be connected to one another by means of a length-adjustable telescopic arm. 8 shows a disposal device with a telescopic length-adjustable disposal slide 50. FIG. 8A shows a side view of the slide 50 arranged at one end thereof on a drive part 51. Above a column 52, one end of the slide is pivotably fastened by means of a ball joint 53 and a ball bearing 54. A funnel with a protective sieve against small parts is provided for extracting vapors generated during the processing of a workpiece, so that small parts fall next to the funnel onto the disposal chute and with it, due to its inclination to a waste container (not shown) set up outside the base area of the passive parts. be transported. The disposal chute is pivotally mounted on this waste container, for example, by means of a joint 58, so that the drive part moving the disposal chute can move almost unhindered.
Fig. 9 zeigt prinzipiell eine Entsorgungsvorrichtung mit einer Entsorgungsrutsche 50, deren eines Ende mit einem Antriebsteil 60 verbunden ist, deren anderes mittels eines Hilfsantriebs 61 für eine Richtungskoordinate parallel zum Bearbeitungsstand mitbewegt wird. Der Hilfsantrieb kann entweder ebenfalls auf der Lauffläche des Bearbeitungsstandes angeordnet werden, die das die Entsorgungsvorrichtung tragende Antriebsteil aufweist, oder auf einer zusätzlichen, außerhalb des BearbeitungsStandes angeordneten Lauffläche aufgesetzt werden (nicht gezeigt). Von der Rutsche 50 herabfallende Kleinteile werden über das Förderband 43 abgeführt. Die Vorteile dieser Entsorgungsvorrichtung sind u.a., daß die Länge der Entsorgungsrutsche minimiert wird und der dieFig. 9 shows in principle a disposal device with a disposal slide 50, one end of which is connected to a drive part 60, the other of which is moved by means of an auxiliary drive 61 for a directional coordinate parallel to the processing state. The auxiliary drive can either also be arranged on the running surface of the processing stand, which has the drive part carrying the disposal device, or can be placed on an additional running surface arranged outside the processing stand (not shown). Small parts falling from the chute 50 are removed via the conveyor belt 43. The advantages of this disposal device include that the length of the disposal slide is minimized and that the
Entsorgungsvorrichtung tragende Antriebsteil, falls dieser mit dem Hilfsantrieb synchron bewegt wird, geringere Widerstandskräfte überwinden muß. Disposal device carrying drive part, if this is moved synchronously with the auxiliary drive, must overcome lower resistance forces.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Bearbeitungsstand zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels einer Bearbeitungsvorrichtung mit einem steuerbaren planaren luftgelagerten elektromagnetischen Zweikoordinaten- Direktantrieb, der aus einem elektrisch erregbaren Antriebsteil ( 3 ) , der Magnet- und Spulensysteme für zwei zueinander senkrechte Laufrichtungen aufweist, und einem plattenförmigen Passivteil (1) ausgebildet ist, das auf einer Plattenseite ferromagnetisch und eben ist und mit der ferromagnetischen1. Processing stand for processing a workpiece by means of a processing device with a controllable planar air-bearing electromagnetic two-coordinate direct drive, which consists of an electrically excitable drive part (3), which has magnet and coil systems for two mutually perpendicular running directions, and a plate-shaped passive part (1) is that is ferromagnetic and flat on one side of the plate and with the ferromagnetic
Seite eine Lauffläche für das Antriebsteil bildet, das an der Lauffläche magnetisch aufgehängt ist und an dem die Bearbeitungsvorrichtung (4) anbringbar ist, und mit einem Werstückaufnahmeraum, dem die Lauffläche zugewandt ist und in dem das im Abstand von der Lauffläche gehaltene Werkstück von der an dem Antriebsteil angebrachten Bearbeitungsvorrichtung bearbeitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zu dem elektromagnetischen Direktantrieb gleichartiger weiterer elektromagnetischer Direktantrieb vorgesehen ist, wobei der Werkstückaufnahmeraum von den plattenförmigen Passivteilen (1, 2) der elektromagnetischen Direktantriebe mit dem Werkstückaufnahmeraum zugewandten Laufflächen an unterschiedlichen Seiten des Werkstückaufnahmeraums begrenzt ist und an den Laufflächen jeweils wenigstens ein Antriebsteil (3, 5) magnetisch aufgehängt ist, an dem eineSide forms a tread for the drive part, which is magnetically suspended on the tread and to which the processing device (4) can be attached, and with a workpiece receiving space, which the tread faces and in which the workpiece held at a distance from the tread from Machining device attached to the drive part can be machined, characterized in that at least one further electromagnetic direct drive, similar to the electromagnetic direct drive, is provided, the workpiece receiving space being delimited on different sides of the workpiece receiving space by the plate-shaped passive parts (1, 2) of the electromagnetic direct drives with the running surfaces facing the workpiece receiving space and at least one drive part (3, 5) is magnetically suspended on the running surfaces, on which one
Bearbeitungsvorrichtung oder eine Handling- oder eine Entsorgungsvorrichtung anbringbar ist.Processing device or a handling or a disposal device can be attached.
2. Bearbeitungsstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen der beiden elektromagnetischen2. Processing stand according to claim 1, characterized in that the treads of the two electromagnetic
Direktantriebe einander zugewandt sind.Direct drives face each other.
3. Bearbeitungsstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Antriebsteilen ein Antriebsteil an der einen Lauffläche derart gesteuert ist, daß er sich synchron mit einem Antriebsteil an der anderen Lauffläche bewegt.3. Processing stand according to claim 1 or 2, characterized in that a drive part on one tread is controlled by the drive parts such that it moves synchronously with a drive part on the other tread.
4. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Laufflächen"eine Abdeckung aufweisen, die eine beliebige Bewegung des Antriebsteils entlang der Lauffläche zuläßt.4. Processing stand according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that one or both treads "have a cover that allows any movement of the drive member along the tread.
5. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand und/oder die Winkelneigung der Laufflächen relativ zueinander verstellbar ist.5. Processing stand according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distance and / or the angular inclination of the treads is adjustable relative to each other.
6. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Laufflächen horizontal angeordnet ist.6. Processing stand according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the running surfaces is arranged horizontally.
7. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine plattenformige Passivteil (1) an der Decke oder der Wand eines umgebenden Gebäudes befestigt ist und das andere Passivteil (2) auf dem Boden des Gebäudes aufgestellt ist.7. Processing stand according to one of claims 1 to 6, characterized in that the one plate-shaped passive part (1) is attached to the ceiling or the wall of a surrounding building and the other passive part (2) is placed on the floor of the building.
8. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Passivteile (21, 22) zwei vorzugsweise einander gegenüberliegende Wände eines transportablen Containers (20) ausbilden.8. Processing stand according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plate-shaped passive parts (21, 22) form two preferably opposite walls of a transportable container (20).
9. Bearbeitungsstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der nicht von den Passivteilen gebildeten9. Processing stand according to claim 8, characterized in that at least one of the passive parts not formed
Wände des Containers abnehmbar ist.Walls of the container is removable.
10. Bearbeitungsstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsquelle der Bearbeitungsvorrichtung in einem zweiten Container (30) angeordnet ist.10. Processing stand according to claim 9, characterized in that the supply source of the processing device is arranged in a second container (30).
11. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Antriebsteil als Bearbeitungsvorrichtung einen Laser aufweist.11. Processing stand according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one drive part has a laser as a processing device.
12. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Antriebsteil als Bearbeitungsvorrichtung eine Laseroptik (4) für die Laserbearbeitung aufweist und ein Laserstrahl von einer Laserquelle über ein verstellbares Strahlführungssystem (15, 17) zu der Laseroptik geleitet wird.12. Processing stand according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least one drive part as a processing device, a laser optics (4) for Has laser processing and a laser beam is guided from a laser source via an adjustable beam guidance system (15, 17) to the laser optics.
13. Bearbeitungsstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlführungssystem einen Gelenkarm mit mehreren im Laserstrahlengang angeordneten 90°-Umlenkspiegeln aufweist, die um die Achse des auf sie jeweils einfallenden bzw. austretenden Laserstrahls schwenkbar sind.13. Processing stand according to claim 12, characterized in that the beam guidance system has an articulated arm with a plurality of 90 ° deflection mirrors arranged in the laser beam path, which are pivotable about the axis of the incident or emerging laser beam on them.
14. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Antriebsteil als Bearbeitungsvorrichtung eine Düse für einen Wasserstrahl aufweist.14. Processing stand according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one drive part as a processing device has a nozzle for a water jet.
15. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Antriebsteil eine Entsorgungsvorrichtung aufweist, die ein trichterförmiges Bauteil und einen Absaugschlauch (40, 13) aufweist, der mit einem unterhalb des Werkstückaufnahmeraums oder außerhalb des Bearbeitungsstandes angeordneten Absauggebläse verbunden ist.15. Processing stand according to one of claims 1 to 14, characterized in that at least one drive part has a disposal device which has a funnel-shaped component and a suction hose (40, 13) which is connected to a suction blower arranged below the workpiece receiving space or outside the processing stand .
16. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Antriebsteil eine Entsorgungsvorrichtung aufweist, die eine Rutsche (50) aufweist, deren eines Ende schwenkbar an dem zugeordneten Antriebsteil befestigt ist, deren anderes Ende unterhalb des unteren (2) Passivteils oder außerhalb des Bearbeitungsstandes schwenkbar befestigt ist und deren Länge teleskopartig verstellbar ist.16. Processing stand according to one of claims 1 to 14, characterized in that at least one drive part has a disposal device which has a slide (50), one end of which is pivotally attached to the associated drive part, the other end below the lower (2) Passive part or is pivotally attached outside the processing stand and the length of which is telescopically adjustable.
17. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Antriebsteil eine Entsorgungsvorrichtung aufweist, die eine Rutsche (50) aufweist, deren eines Ende an dem Antriebsteil befestigt ist, deren anderes Ende außerhalb des Bearbeitungsstandes parallel zum Bearbeitungsstand bewegbar ist und deren Länge teleskopartig verstellbar ist. 17. Processing stand according to one of claims 1 to 14, characterized in that at least one drive part has a disposal device which has a slide (50), one end of which is fastened to the drive part, the other end of which can be moved parallel to the processing stand outside the processing stand and whose length is telescopically adjustable.
18. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche ϊ bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Laufflächen ein Antriebsteil angeordnet ist, das einen Manipulator (19) trägt.18. Processing stand according to one of claims ϊ to 17, characterized in that a drive part is arranged on one of the treads, which carries a manipulator (19).
19. Bearbeitungsstand nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkstückauflage vorgesehen ist, die in Führungen bewegbar geführt ist, und daß an wenigstens einem der Antriebsteile ein ausfahrbar antreibbarer Mitnehmer oder ein antreibbarer Manipulator vorgesehen ist, mit dem die Werkstückauflage relativ zu den Laufflächen gesteuert bewegbar ist. 19. Processing stand according to one of claims 1 to 18, characterized in that a workpiece support is provided which is movably guided in guides, and that at least one of the drive parts is provided with an extendable drivable driver or a drivable manipulator with which the workpiece support relative is controllably movable to the treads.
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