WO2006013170A1 - Vorrichtung zum entkoppeln eines anbauelements von einem bewegbaren maschinenelement - Google Patents

Vorrichtung zum entkoppeln eines anbauelements von einem bewegbaren maschinenelement Download PDF

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WO2006013170A1
WO2006013170A1 PCT/EP2005/053604 EP2005053604W WO2006013170A1 WO 2006013170 A1 WO2006013170 A1 WO 2006013170A1 EP 2005053604 W EP2005053604 W EP 2005053604W WO 2006013170 A1 WO2006013170 A1 WO 2006013170A1
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WO
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machine
eddy current
attachment
decoupling
machine element
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PCT/EP2005/053604
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Inventor
Jens Hamann
Alexander Kubik
Uwe Ladra
Elmar SCHÄFERS
Dietmar Stoiber
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0032—Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members

Definitions

  • the invention relates to a device for decoupling an attachment of a movable machine element of a machine tool, production machine or a robot.
  • movable machine elements such as e.g. a Malawischlitten or a robot arm so-called attachments attached.
  • FIG. 1 a machine tool in the form of a laser cutting machine is shown by way of example.
  • the machine tool has a traverse 6, which by means of two drives IIa and IIb in both directions of the double arrows 12a and 12b ent ⁇ long the columns 8a and 8b can be moved up and down.
  • the traverse 6 has a movable machine element 4 in
  • Shape of a tool slide which can be moved with the aid of an inner ⁇ half of the tool slide drive, not shown in both directions of the double arrow 3 along the traverse 6.
  • the tool carriage carries a tool 2, which generates a laser beam 10 which strikes a workpiece 9, which may be in the form of a sheet, for example, and processes it.
  • the workpiece 9 is mounted on a machine bed 10.
  • the tool slide is connected directly or indirectly with attachment elements in the carrier plate by way of example machine tool shown in the form of a Trä ⁇ 7a, 7b of a valve, a hydraulic Components ⁇ te 7c and 7d of a trailing cable present.
  • the attachment elements 7a, 7b, 7c and 7d are used, for example, for controlling and / or moving the tool carriage.
  • the cable tow 7d supplies the drive of the tool carriage with energy and contains the necessary control lines for controlling the drive of the tool carriage.
  • a ⁇ is provided hand, the requirement that this high accuracy can be positioned along the cross member 6 and can be the other hand, in a highly dynamic process.
  • highly dynamic Ver ⁇ driving events occur on high acceleration forces that must be established in a short time, which requires a correspondingly high jerk. There are essentially two problems here.
  • the mechanical connection of the attachment elements to the movable machine element must be designed for the high gradient of the loads associated with the acceleration forces. This can be associated with high costs and high costs.
  • connection of the attachments to the movable machine element is designed such that the Anbauelemen ⁇ te withstand the loads, they still respond with poorly damped vibration movements. Due to the dynamic movement of the machine element, the attachments are stimulated to vibrate. The return action of these vibrations on the movable machine element has a significantly vermin-made ⁇ positioning the movable machine element result.
  • the vibration control effect is the Anbauele ⁇ elements on the movable machine element 4, which is present in the off ⁇ operation example in the form of a tool carriage, shown schematically.
  • the vibration behavior is in
  • the mounting elements 7b, 7c and 7d of the double arrow respectively oscillate at substantially its zuge culinaryi- gen each natural frequency in the direction 3. Entspre ⁇ accordingly vibrates the mounting member 7a which is formed in the execution ⁇ for example in the form of a carrier plate, containing more ⁇ reren frequencies in the direction of the double arrow 3.
  • the designation 1 of the remaining elements in FIG. 2 are identical to the designations of the elements in FIG.
  • the invention is therefore based on the object to provide a simple device for decoupling an attachment of a be ⁇ wegbaren machine element.
  • the object is achieved by a device for decoupling an attachment of a movable machine element of a machine tool, production machine or a Robo ⁇ age , for decoupling the attachment is connected via a Dämp ⁇ tion device with the machine element, wherein the damping device is an eddy current brake and a
  • Stiffening element wherein the eddy current brake ei ⁇ nen magnet and an eddy current plate, wherein eddy currents are generated by a movement process of the eddy current plate relative to Mageten in the eddy current plate, wherein the eddy current plate is realized in the form of a grooved ⁇ NEN plate, wherein in the grooves to short-circuiting of the eddy currents SEN ⁇ a grid made of a material with high electrical conductivity is arranged.
  • a first advantageous embodiment of the invention is characterized in that the machine element is designed as Malawischlit ⁇ th.
  • An embodiment of the machine element as a tool slide represents a commercial training of the machine element.
  • the attachment is designed as cable tow, hydraulic component, carrier plate or valve.
  • a design of the add-on element as cable tow, hydraulic component, support plate or valve is a common design of the add-on element.
  • the damping device comprises an eddy current brake and a Versteifungsele ⁇ ment, since then a particularly effective damping of the vibrations of the attachments can be achieved.
  • stiffening element formed as a spring element as an off ⁇ formation of the reinforcing member as the spring member is particularly inexpensive.
  • the eddy current brake a magnet and having an eddy current plate, by a moving operation of the eddy-current plate gegen ⁇ to the magnet in the eddy-current plate eddy currents he ⁇ be generated.
  • a particularly simple Reali ⁇ tion of an eddy current brake is created.
  • the vortex ⁇ current plate in the form of a grooved plate is reali ⁇ Siert, wherein in the grooves for shorting the Wirbel ⁇ flows a grid made of a material with high electrical conductivity is arranged, since then the eddy currents special ⁇ be DERS high, which has a particularly good damping of vibrations result. Furthermore, it proves to be advantageous if the Dämp ⁇ tion device is designed in the form of a shock absorber, since a shock absorber is a particularly easy to implement and commercially available damping device.
  • the Dämp ⁇ tion device is designed in the form of piezoelectric bending elements, as can be achieved by the use of piezoelectric bending elements, a good damping.
  • FIG 2 shows the basic vibration behavior of Anbauelemen ⁇ th
  • 3 is a representation of the principle of the invention
  • FIG 7 shows a grooved plate and FIG 8 a grid.
  • FIG. 3 the principle of the device according to the invention for decoupling an attachment element from a moveable machine element is shown schematically.
  • identical elements are provided with the same reference numerals as in Figure 1.
  • the inventive idea is based on the Anbauelemen ⁇ te 7a, 7b, 7c and 7d, which are connected to each other, no longer rigidly connected to the movable machine element 4, which in the exemplary embodiment in the form of a tool slide before ⁇ to connect, but for decoupling the attachment elements 7a, 7b, 7c and 7d of the movable machine element, the Attachment elements via a damping device 13 with the Ma ⁇ machine element 4 directly or indirectly to connect.
  • a blend ⁇ evaporation device 13 has in this case for damping the movement of a damping element 14 and to provide the necessary rigidity of the arrival order to realize a stiffening element 15, which is illustrated in the schematic diagram of Figure 3 in the form of a Federele ⁇ ments 15 °.
  • the effective direction of the symbolically illustrated damping element 14 and the symbolically Darge ⁇ set stiffening element 15 is in the direction of the double arrow. 3
  • FIG 4 shows a first embodiment of the erfindungsge ⁇ MAESSEN device is shown.
  • the off ⁇ shown in FIG 4 form guide substantially corresponds to the embodiment described above in FIG. 1 Identical elements are therefore provided in FIG 4 with the same reference numerals as in FIG 1.
  • the main difference from the embodiment of FIG 1 is that in the embodiment of FIG 4 for decoupling the attachments 7a, 7b, 7c and 7d of the movable Machine element 4, the attachment elements 7a, 7b, 7c and 7d directly or indirectly via the damping device, which is in the embodiment in the form of a combination ei ⁇ Nes damping element 14 and a spring element 15 before ⁇ connected to the machine element 4.
  • the extension element 7a which is in the exporting ⁇ approximately, for example in the form of a carrier plate for Ent ⁇ coupling via a damping device with the Maschinenele ⁇ element 4, which is formed in the embodiment in the shape of a ⁇ tools carriage connected.
  • the attachments 7b, 7c and 7d are connected to the support plate 7a.
  • the damping element 14 is realized in the embodiment in the form of an eddy current brake.
  • a spring element 15 may serve as a commercial spring, for example.
  • the spring element 15, as part of the damping device provides the necessary rigidity between the attachment elements 7a, 7b, 7c and 7d and the machine element 4.
  • the attachment elements 7a, 7b, 7c and 7d are in two directions via two guides 19a and 19b of the double arrow 20 movable on the machine element 4 outsourced.
  • a mounted on the machine element 4 magnet 18 he testifies ⁇ a magnetic field, which penetrates an eddy current plate 21 ⁇ .
  • ⁇ a magnetic field which penetrates an eddy current plate 21 ⁇ .
  • the magnet 18 together with the eddy current plate 21 forms an eddy current brake.
  • a high damping of the oscillations, the mounting members 7a, 7b, 7c and 7d are achieved, resulting in higher positioning accuracy ⁇ accuracy of the machine element 4, and a high dynamic loading ⁇ wegungs entry enables the machine element. 4
  • the magnet can 18 while a plurality of Einzelmag ⁇ Neten be constructed and / or comprise a plurality of different areas of magnetism.
  • FIG. 7 shows an advantageous embodiment of the eddy current plate 21 in a side view (upper illustration) and in a plan view (lower illustration).
  • the ⁇ We belstromplatte 21 is in the form of a grooved plate 26 versehe ⁇ NEN realized, whereby in the grooves to short-circuiting of the eddy currents ⁇ SEN a grid 22 of a material having electrical conductivity is arranged HO- forth.
  • the grid 22 is shown in a plan view in FIG 8, wherein the Git ⁇ ter 22, which is inserted into the grooves of the plate 26, preferably before ⁇ consists of copper, while the plate 26 consists of a magnetically conductive material.
  • the eddy currents ER rich by a formation of the grating with a material having high electrical conductivity is a particularly high value, then that an especially good damping of the oscillations ⁇ conditions of the attachments is obtained.
  • FIG 5 a further embodiment of the invention shown SEN device is shown.
  • the off ⁇ shown in FIG 5 corresponds substantially to the guide die be ⁇ in FIG 4 described embodiment. Same elements are therefore in 5 with the same reference numerals as in FIG 4.
  • the main difference of the embodiment of FIG 5 against the embodiment of FIG 4 is that in the embodiment of FIG 5, the damping device is not formed by a combination of an eddy current brake with egg ⁇ nem stiffening element is, but that the damping device in the form of a shock absorber 16 which connects the attachment member 7a with the machine element 4, out ⁇ leads.
  • the shock absorber 16 which may be constructed, for example, as a commercially available available hydraulic component can realize both the necessary stiffness and the damping within a single element.
  • FIG. 6 Another embodiment of the device according to the invention is shown in FIG.
  • the embodiment shown in FIG. 6 essentially corresponds to the embodiment described in FIG.
  • the essential difference is the embodiment according to FIG. 6 compared to the embodiment according to FIG. 4 that in the embodiment according to FIG. 6 for the decoupling of the components 7a , 7b, 7c and 7d of the movable Maschinen ⁇ element 4, the attachment elements 7a, 7b, 7c and 7d directly or in ⁇ directly via a damping device, the form in the embodiment according to FIG 6 in the form of piezoelectric elements aus ⁇ forms, with the machine element 4 is connected.
  • a single piezoelectric bending element 23 is provided with a designation in FIG.
  • both the necessary stiffness and the damping within a single element can be realized.
  • a corresponding Ansteu ⁇ tion of the piezoelectric bending elements can be bent electronically controlled in both Rich ⁇ tions of the double arrow 20.
  • a suitable control of the piezoelectric bending elements ent ⁇ opposite to the current direction of vibration of Anbauele ⁇ elements 7a, 7b, 7c and 7d By a suitable control of the piezoelectric bending elements ent ⁇ opposite to the current direction of vibration of Anbauele ⁇ elements 7a, 7b, 7c and 7d, a high attenuation of the vibra ⁇ tions of the attachments 7a, 7b, 7c and 7d can be achieved.
  • the piezoelectric bending elements are by means of a control device driven ⁇ this 24 in accordance with, the Steuerein ⁇ direction 24 in the embodiment according to FIG 6 integral part of the movable machine element 4 is.
  • the control device 24 may also be arranged outside the machine element 4.
  • the decoupling of the attachment elements from the movable machine element according to the invention has numerous advantages.
  • a decoupling of all add-on elements in a wide frequency range can be reali ⁇ Siert.
  • the repercussions of attachment elements on a movable machine element such as a tool slide can be greatly reduced.
  • a higher positioning accuracy of the movable machine element is achieved and, on the other hand, movable machine elements of machine tools, production machines or robots can be moved with greater dynamics than conventional machines.
  • the attachment elements are stressed to a significantly lesser extent by acceleration forces in comparison to commercially available machine tools, production machines or robots, since the dampening device very softly assembles and disassembles the forces transmitted to the attachment elements, so that the be spared components.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum Entkoppeln eines Anbauelementes (7a, 7b, 7c, 7d) von einem bewegbaren Maschinenelement (4) einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine oder eines Roboters, wobei zur Entkoppelung das Anbauelement (7a, 7b, 7c, 7d) über eine Dämpfungsvorrichtung (13) mit dem Maschinenelement (4) verbunden ist. Die Erfindung schafft eine einfache Vorrichtung zum Entkoppeln eines Anbauelementes von einem bewegbaren Maschinenelement einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine oder eines Roboters.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Entkoppeln eines Anbauelements von einem be¬ wegbaren Maschinenelement
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entkoppeln eines Anbauelementes von einem bewegbaren Maschinenelement einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine oder eines Roboters.
Bei Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschine oder bei Robotern sind an bewegbaren Maschinenelementen wie z.B. einem Werk¬ zeugschlitten oder einem Roboterarm sogenannte Anbauelemente angebracht .
In FIG 1 ist beispielhaft eine Werkzeugmaschine in Form einer Laser-Schneidemaschine dargestellt. Die Werkzeugmaschine weist eine Traverse 6 auf, die mit Hilfe zweier Antriebe IIa und IIb in beide Richtungen der Doppelpfeile 12a und 12b ent¬ lang der Säulen 8a und 8b auf und ab verfahren werden kann. Die Traverse 6 weist ein bewegbares Maschinenelement 4 in
Form eines Werkzeugschlittens auf, der mit Hilfe eines inner¬ halb des Werkzeugschlittens befindlichen nicht dargestellten Antriebs in beide Richtungen des Doppelpfeils 3 entlang der Traverse 6 verfahren werden kann. Der Werkzeugschlitten trägt ein Werkzeug 2, das einen Laserstrahl 10 erzeugt, der auf ein Werkstück 9, das z.B. in Form eines Bleches vorliegen kann, trifft und dieses bearbeitet. Das Werkstück 9 ist auf einen Maschinenbett 10 gelagert. Der Werkzeugschlitten ist direkt oder indirekt mit Anbauelementen verbunden, die in der bei- spielhaft dargestellten Werkzeugmaschine in Form einer Trä¬ gerplatte 7a, eines Ventils 7b, einer hydraulischen Komponen¬ te 7c und einer Kabelschleppe 7d vorliegen. Die Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d dienen z.B. zur Steuerung und/oder Bewegung des Werkzeugschlittens. So versorgt z.B. die Kabelschleppe 7d den Antrieb des Werkzeugschlittens mit Energie und enthält die notwendigen Steuerleitungen zur Steuerung des Antriebs des Werkzeugschlittens. An das bewegbare Maschinenelement 4, dass in dem Ausführungs¬ beispiel in Form des Werkzeugschlittens vorliegt, wird einer¬ seits die Anforderung gestellt, dass dieses hochgenau entlang der Traverse 6 positioniert werden kann und andererseits hochdynamisch verfahren werden kann. Bei hochdynamischen Ver¬ fahrvorgängen treten hohe Beschleunigungskräfte auf, die in kurzer Zeit aufgebaut werden müssen, was einen entsprechend hohen Ruck erfordert. Hierbei treten im Wesentlichen zwei Probleme auf.
Die mechanische Anbindung der Anbauelemente an das bewegbare Maschinenelement muss auf den hohen Gradienten der mit den Beschleunigungskräften verbundenen Belastungen ausgelegt sein. Dies kann mit hohem Aufwand und hohen Kosten verbunden sein.
Selbst wenn die Anbindung der Anbauelemente an das bewegbare Maschinenelement derart ausgeführt ist, dass die Anbauelemen¬ te den Belastungen standhalten, reagieren diese dennoch mit schlecht gedämpften Schwingungsbewegungen. Durch die dynami¬ sche Bewegung des Maschinenelements werden die Anbauelemente zum Schwingen angeregt. Die Rückwirkung dieser Schwingungen auf das bewegbare Maschinenelement hat eine erheblich vermin¬ derte Positioniergenauigkeit des bewegbaren Maschinenelements zur Folge.
In FIG 2 ist die schwingungstechnische Wirkung der Anbauele¬ mente auf das bewegbare Maschinenelement 4, das in dem Aus¬ führungsbeispiel in Form eines Werkzeugschlittens vorliegt, schematisiert dargestellt. Das Schwingungsverhalten ist in
FIG 2 durch symbolisch dargestellte Federn angedeutet, wobei die Wirkrichtung der symbolisch dargestellten Federn in Rich¬ tung des Doppelpfeils 3 geht. Die Anbauelemente 7b, 7c und 7d schwingen jeweils im Wesentlichen mit ihrer jeweils zugehöri- gen Eigenfrequenz in Richtung des Doppelpfeils 3. Entspre¬ chend schwingt das Anbauelement 7a, das in dem Ausführungs¬ beispiel in Form einer Trägerplatte ausgebildet ist, mit meh¬ reren Frequenzen in Richtung des Doppelpfeils 3. Die Bezeich- nungen der übrigen Elemente in FIG 2 stimmen mit den Bezeich¬ nungen der Elemente in FIG 1 überein.
Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 1 347 337 A2 ist ein Positionierungssystem mit einer Dämpfungsvorrichtung be¬ kannt .
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 Ol 981 Al ist ein Koordinatenmessgerät bekannt, wobei zur Verringerung von Schwingungen des freien Endes eines Messarms des Koordinaten- messgeräts, an dem ein Taskkopf befestigt ist, an dem Messarm eine Zusatzmasse beweglich aufgehängt ist.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 35 621 Al ist eine Vorrichtung zur piezoelektrischen Schwingungsbeeinflus¬ sung bei Maschinen der Druckindustrie bekannt.
Die oben aufgeführten Probleme führen bei handelsüblichen Ma¬ schinen zu einer Beschränkung der Maschinendynamik.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine einfache Vorrichtung zum Entkoppeln eines Anbauelementes von einem be¬ wegbaren Maschinenelement zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Entkoppeln eines Anbauelementes von einem bewegbaren Maschinenelement einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine oder eines Robo¬ ters, wobei zur Entkoppelung das Anbauelement über eine Dämp¬ fungsvorrichtung mit dem Maschinenelement verbunden ist, wo- bei die Dämpfungsvorrichtung eine Wirbelstrombremse und ein
Versteifungselement aufweist, wobei die Wirbelstrombremse ei¬ nen Magneten und eine Wirbelstromplatte aufweist, wobei durch ein Bewegungsvorgang der Wirbelstromplatte gegenüber dem Mag¬ neten in der Wirbelstromplatte Wirbelströme erzeugt werden, wobei die Wirbelstromplatte in Form einer mit Nuten versehe¬ nen Platte realisiert ist, wobei in die Nuten zum Kurzschlie¬ ßen der Wirbelströme ein Gitter aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit angeordnet ist. Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement als Werkzeugschlit¬ ten ausgebildet ist. Eine Ausbildung des Maschinenelementes als Werkzeugschlitten stellt eine handelsübliche Ausbildung des Maschinenelementes dar.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Anbauelement als Kabelschleppe, hydraulische Komponente, Trägerplatte oder als Ventil ausgebildet ist. Eine Ausbildung des Anbauelements als Kabelschleppe, hydraulische Komponente, Trägerplatte oder als Ventil stellt eine übliche Ausbildung des Anbauelements dar.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Dämpfungs- Vorrichtung eine Wirbelstrombremse und ein Versteifungsele¬ ment aufweist, da dann eine besonders wirkungsvolle Dämpfung der Schwingungen der Anbauelemente erreicht werden kann.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Verstei- fungselement als Federelement ausgebildet ist, da eine Aus¬ bildung des Versteifungselements als Federelement besonders kostengünstig ist.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wirbelstrom- bremse einen Magneten und eine Wirbelstromplatte aufweist, wobei durch ein Bewegungsvorgang der Wirbelstromplatte gegen¬ über dem Magneten in der Wirbelstromplatte Wirbelströme er¬ zeugt werden. Hierdurch wird eine besonders einfache Reali¬ sierung einer Wirbelstrombremse geschaffen.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wirbel¬ stromplatte in Form einer mit Nuten versehenen Platte reali¬ siert ist, wobei in die Nuten zum Kurzschließen der Wirbel¬ ströme ein Gitter aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit angeordnet ist, da dann die Wirbelströme beson¬ ders hoch werden, was eine besonders gute Dämpfung der Schwingungen zur Folge hat . Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Dämp¬ fungsvorrichtung in Form eines Stoßdämpfers ausgebildet ist, da ein Stoßdämpfer eine besonders einfach zu realisierende und handelsübliche Dämpfungsvorrichtung darstellt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Dämp¬ fungsvorrichtung in Form von Piezobiegeelementen ausgebildet ist, da sich durch den Einsatz von Piezobiegeelementen eine gute Dämpfung erzielen lässt.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
FIG 1 eine handelsübliche Werkzeugmaschine,
FIG 2 das prinzipielle Schwingungsverhalten von Anbauelemen¬ ten, FIG 3 eine Darstellung des Prinzips der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, FIG 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, FIG 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
FIG 6 ein dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
FIG 7 eine mit Nuten versehene Platte und FIG 8 ein Gitter.
In FIG 3 ist schematisch das Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entkoppeln eines Anbauelementes von einem be¬ wegbaren Maschinenelement dargestellt. In FIG 3 sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in FIG 1. Der erfinderische Gedanke basiert darauf, die Anbauelemen¬ te 7a, 7b, 7c und 7d, die untereinander verbunden sind, nicht mehr starr mit den bewegbaren Maschinenelement 4, das in dem Ausführungsbeispiel in Form eines Werkzeugschlittens vor¬ liegt, zu verbinden sondern zur Entkopplung der Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d von den bewegbaren Maschinenelement, die Anbauelemente über eine Dämpfungsvorrichtung 13 mit dem Ma¬ schinenelement 4 direkt oder indirekt zu verbinden. Die Dämp¬ fungsvorrichtung 13 weist dabei zur Dämpfung der Bewegung ein Dämpfungselement 14 und um die notwendige Steifigkeit der An- Ordnung zu realisieren ein Versteifungselement 15 auf, das in der Prinzipdarstellung gemäß FIG 3 in Form eines Federele¬ ments 15 dargestellt ist. Die Wirkrichtung des symbolisch dargestellten Dämpfungselements 14 und des symbolisch darge¬ stellten Versteifungselement 15 liegt in Richtung des Doppel- pfeils 3.
In FIG 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung dargestellt. Die in FIG 4 dargestellte Aus¬ führungsform entspricht im Wesentlichen der vorstehend in FIG 1 beschriebenen Ausführungsform. Gleiche Elemente sind daher in FIG 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in FIG 1. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Ausführungsform gemäß FIG 1 besteht darin, dass bei der Ausführungsform gemäß FIG 4 zur Entkopplung der Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d von dem bewegbaren Maschinenelement 4, die Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d direkt oder indirekt über die Dämpfungsvorrichtung, die in dem Ausführungsbeispiel in Form einer Kombination ei¬ nes Dämpfungselementes 14 und eines Federelementes 15 vor¬ liegt, mit dem Maschinenelement 4 verbunden sind. In dem Aus- führungsbeispiel ist das Anbauelement 7a, das in dem Ausfüh¬ rungsbeispiel in Form einer Trägerplatte vorliegt zur Ent¬ kopplung über eine Dämpfungsvorrichtung mit dem Maschinenele¬ ment 4, das in dem Ausführungsbeispiel in Form eines Werk¬ zeugschlittens ausgebildet ist, verbunden. Die Anbauelemente 7b, 7c und 7d sind mit der Trägerplatte 7a verbunden. Die Dämpfungselement 14 ist in dem Ausführungsbeispiel in Form einer Wirbelstrombremse realisiert. Als Federelement 15 kann z.B. eine handelsübliche Feder dienen. Das Federelement 15, als Bestandteil der Dampfungsvorrichtung, sorgt für die nöti- ge Steifigkeit zwischen den Anbauelementen 7a, 7b, 7c und 7d und dem Maschinenelement 4. Die Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d sind über zwei Führungen 19a und 19b in beide Richtungen des Doppelpfeils 20 beweglich auf dem Maschinenelement 4 ge- lagert. Ein am Maschinenelement 4 angebrachter Magnet 18 er¬ zeugt ein Magnetfeld, das eine Wirbelstromplatte 21 durch¬ dringt. Durch einen Bewegungsvorgang der Wirbelstromplatte 21 gegenüber dem Magneten 18 werden in der Wirbelstromplatte 21 Wirbelströme erzeugt, die eine Bewegung der Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d in beide Richtungen des Doppelpfeils 20 bedamp¬ fen.
Der Magnet 18 bildet zusammen mit der Wirbelstromplatte 21 eine Wirbelstrombremse. Mit Hilfe der Wirbelstrombremse kann eine hohe Dämpfung der Schwingungen der Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d erreicht werden, was eine höhere Positioniergenau¬ igkeit des Maschinenelementes 4 und eine hohe dynamische Be¬ wegungsführung des Maschinenelementes 4 ermöglicht. Selbst- verständlich kann der Magnet 18 dabei aus mehreren Einzelmag¬ neten aufgebaut sein und/oder mehrere unterschiedlich magne- tisierte Bereiche aufweisen.
In FIG 7 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Wirbel- stromplatte 21 in einer Seitenansicht (obere Abbildung) und in einer Draufsicht (untere Abbildung) dargestellt. Die Wir¬ belstromplatte 21 ist dabei in Form einer mit Nuten versehe¬ nen Platte 26 realisiert, wobei in die Nuten zum Kurzschlie¬ ßen der Wirbelströme ein Gitter 22 aus einem Material mit ho- her elektrischer Leitfähigkeit angeordnet ist. Das Gitter 22 ist in einer Draufsicht in FIG 8 dargestellt, wobei das Git¬ ter 22, das in die Nuten der Platte 26 eingelegt wird, vor¬ zugsweise aus Kupfer besteht, während die Platte 26 aus einem magnetisch leitfähigem Material besteht. Die Wirbelströme er- reichen durch eine Ausbildung des Gitters mit einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit ein besonders hohen Wert, so dass sich eine besonders gute Dämpfung der Schwin¬ gungen der Anbauelemente ergibt .
In FIG 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemä¬ ßen Vorrichtung dargestellt. Die in FIG 5 dargestellte Aus¬ führungsform entspricht im wesentlichen der in FIG 4 be¬ schriebenen Ausführungsform. Gleiche Elemente sind daher in FIG 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in FIG 4. Der wesentliche Unterschied der Ausführungsform gemäß FIG 5 gegenüber der Ausführungsform gemäß FIG 4 besteht darin, dass bei der Ausführungsform gemäß FIG 5 die Dämpfungsvorrichtung nicht durch eine Kombination einer Wirbelstrombremse mit ei¬ nem Versteifungselement ausgebildet ist, sondern dass die Dämpfungsvorrichtung in Form eines Stoßdämpfers 16, der das Anbauelement 7a mit dem Maschinenelement 4 verbindet, ausge¬ führt ist. Der Stoßdämpfer 16, der z.B. als handelsübliche erhältliche hydraulische Komponente aufgebaut sein kann, kann innerhalb eines einzelnen Elementes sowohl die notwendige Steifigkeit als auch die Dämpfung realisieren.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor- richtung ist in FIG 6 dargestellt. Die in FIG 6 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in FIG 4 be¬ schriebenen Ausführungsform. Gleiche Elemente sind daher in FIG 6 mit den gleichen Bezugszeichen wie in FIG 1. Der We¬ sentliche Unterschied besteht der Ausführungsform gemäß FIG 6 gegenüber der Ausführungsform gemäß FIG 4 besteht darin, dass bei der Ausführungsform gemäß FIG 6 zur Entkopplung der An¬ bauelemente 7a, 7b, 7c und 7d von dem bewegbaren Maschinen¬ element 4 die Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d direkt oder in¬ direkt über eine Dämpfungsvorrichtung, die in der Ausfüh- rungsform gemäß FIG 6 in Form von Piezobiegeelementen ausge¬ bildet ist, mit dem Maschinenelement 4 verbunden ist. Der Übersichtlichkeit halber ist in FIG 6 nur ein einzelnes Pie- zobiegeelement 23 mit einer Bezeichnung versehen.
Mit Hilfe der Piezobiegeelemente können sowohl die notwendige Steifigkeit als auch die Dämpfung innerhalb eines einzelnen Elementes realisiert werden. Durch eine entsprechende Ansteu¬ erung der Piezobiegeelemente lassen sich diese in beide Rich¬ tungen des Doppelpfeils 20 elektronisch gesteuert verbiegen. Durch eine geeignete Ansteuerung der Piezobiegeelemente ent¬ gegengesetzt der momentanen Schwingungsrichtung der Anbauele¬ mente 7a, 7b, 7c und 7d kann eine hohe Dämpfung der Schwin¬ gungen der Anbauelemente 7a, 7b, 7c und 7d erreicht werden. Die Piezobiegeelemente werden hierfür mit Hilfe einer Steuer¬ einrichtung 24 entsprechend angesteuert, wobei die Steuerein¬ richtung 24 in dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 6 integraler Bestandteil des bewegbaren Maschinenelementes 4 ist. Selbst- verständlich kann die Steuereinrichtung 24 auch außerhalb des Maschinenelements 4 angeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Entkopplung der Anbauelemente von dem bewegbaren Maschinenelement weist zahlreiche Vorteile auf. So kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Entkopplung aller Anbauelemente in einem breiten Frequenzbereich reali¬ siert werden. Die Rückwirkungen von Anbauelementen auf ein bewegbares Maschinenelement wie z.B. einem Werkzeugschlitten können stark reduziert werden. Hierdurch wird einerseits eine höhere Positioniergenauigkeit des bewegbaren Maschinenelemen¬ tes erreicht und andererseits können bewegbare Maschineele¬ mente von Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robo¬ ter mit einer gegenüber handelsüblicher Maschinen größeren Dynamik verfahren werden. Gleichzeitig werden die Anbauele- mente gegenüber handelsüblichen Werkzeugmaschinen, Produkti¬ onsmaschinen oder Robotern in einem Wesentlich geringeren Ma¬ ße durch Beschleunigungskräfte beansprucht, da durch die Dämpfungsvorrichtung, die auf die Anbauelemente übertragenen Kräfte sehr weich auf- und abgebaut werden, so dass die An- bauelemente geschont werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Entkoppeln eines Anbauelementes (7a, 7b, Ic, Id) von einem bewegbaren Maschinenelement (4) einer Werk- zeugmaschine, Produktionsmaschine oder eines Roboters, wobei zur Entkoppelung das Anbauelement (7a, 7b, 7c, 7d) über eine Dämpfungsvorrichtung (13) mit dem Maschinenelement (4) ver¬ bunden ist, wobei die Dämpfungsvorrichtung (13) eine Wirbel¬ strombremse (14) und ein Versteifungselement (15) aufweist, wobei die Wirbelstrombremse (14) einen Magneten (18) und eine Wirbelstromplatte (21) aufweist, wobei durch ein Bewegungs¬ vorgang der Wirbelstromplatte (21) gegenüber dem Magneten (18) in der Wirbelstromplatte (21) Wirbelströme erzeugt wer¬ den, wobei die Wirbelstromplatte (21) in Form einer mit Nuten versehenen Platte (26) realisiert ist, wobei in die Nuten zum Kurzschließen der Wirbelströme ein Gitter (22) aus einem Ma¬ terial mit hoher elektrischer Leitfähigkeit angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass das Maschinenelement (4) als Werkzeugschlitten ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das An- bauelement als Kabelschleppe (7d) , hydraulische Komponente
(7c), Trägerplatte (7a) oder als Ventil (7b) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Ver- steifungselement (15) als Federelement ausgebildet ist.
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