DE19921048C1 - Werkstückspanntisch - Google Patents

Abstract

Ein solcher Spanntisch ist für eine Maschine zum Bearbeiten von Teilen für den Möbel- oder Innenausbau vorgesehen. Er hat auf miteinander parallelen Längsführungen angeordnete, in deren Längsrichtung verstellbare sowie darauf festlegbare Querträger, auf denen Saugspanner zum Fixieren der vorzugsweise plattenförmigen Werkstücke in Längsrichtung dieser Querträger verstellbar sowie fixierbar angeordnet sind. Um die Querträger und die Saugspanner direkt antreiben zu können, sind an zumindest einer der Längsführungen und an den Querträgern Statoren von elektrischen Linearmotoren angeordnet oder sind die Längsführungen sowie die Querträger als solche Statoren ausgebildet. Auf einer solchen Längsführung ist zur Auflagerung jedes Querträgers jeweils ein dem betreffenden Linearmotor zugeordneter, für sich ansteuerbarer Läufer gelagert. Ebenso sind auf den Querträgern je für sich verfahrbar gesteuerte Läufer der dortigen Linearmotoren, die jeweils einen Saugspanner tragen, angeordnet. Über diese Läufer der Linearmotoren wird sowohl die Beförderung als auch die Fixierung der Querträger auf den Längsführungen sowie der Saugspanner auf den Querträgern vorgenommen, wozu zum einen die Luftlagerung der Läufer und zum anderen deren Magnethaftung genutzt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstückspanntisch der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeich­ neten Art.

Bei solchen Werkstückspanntischen muß die jeweilige Positi­ on der Saugspanner an das augenblicklich zu bearbeitende Werkstück angepaßt werden, was bedeutet, daß bei nacheinan­ der zu bearbeitenden Werkstücken von unterschiedlichen For­ maten und verschiedenen Konfigurationen die Saugspanner je­ weils neu justiert und fixiert werden müssen. Bei den her­ kömmlichen Werkstückspanntischen geschieht dies vorwiegend von Hand, indem die Querbalken auf den Längsführungen ver­ schoben und auf den Querbalken die Saugspanner in deren Längsrichtung verstellt werden.

Es gibt auch maschinelle Verstellmöglichkeiten für die Saugspanner der in Rede stehenden Werkstückspanntische.

Hierbei werden die Saugspanner mechanisch von einem Mitneh­ mer ergriffen, der an einem den Werkstückspanntisch ober­ halb übergreifenden Ausleger oder am Spindelsupport der zu­ gehörigen Maschine in der Verschiebeebene der Saugspanner verfahrbar ist, vergleiche DE 44 44 339 C1.

Für andere Antriebszwecke gibt es elektrische Linearmoto­ ren, die aus zwei Bauelementen, nämlich einem ortsfesten Stator und einem darauf luftgelagerten beweglichen Teil, dem Läufer, bestehen. Mittels einem Permanentmagneten und über elektrische Wicklungen erregten Magneten kann man über ein Magnetfeld, welches sich über den aus Weicheisenstrei­ fen bestehenden Stator schließt, den Läufer entlang dem Stator in beiden Richtungen bewegen. Eine solche An­ triebseinheit wird auch Linearmodul genannt, und es können auf einem Stator auch mehrere voneinander unabhängig elek­ trisch ansteuerbare Läufer angeordnet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für einen Werkstückspanntisch der gattungsgemäßen Art einen direkten Antrieb der verschieb- sowie fixierbaren Querträger und der darauf zu verstellenden sowie zu fixierenden Saugspanner vorzusehen.

Diese Aufgabe wird bei einem Werkstückspanntisch der gat­ tungsbildenden Abt nach der Erfindung durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß die elektrischen Li­ nearmotoren eine gute Positioniergenauigkeit der Saugspan­ ner ermöglichen und in dem üblicherweise vorhandenen Ma­ schinenprogramm eine Zusatzsteuerung für die Saugspanner je nach Werkstückformat und -konfiguration berücksichtigt wer­ den kann. Hierbei kommt der Fixierung der Saugspanner die Anordnung der in den Läufern der Linearmotore vorhandenen Dauermagnete zugute, die bei den nicht erregten Elektroma­ gneten und fehlender Stützluft zur Erzeugung des Luftpol­ sters über die Magnetkräfte eine ausreichende Haftung zwi­ schen den Läufern und den Statoren und damit zwischen der betreffenden Längsführung und den Querträgern einerseits sowie zwischen den Saugspannern und den Querträgern ande­ rerseits bewirken. Andererseits vermindert die Luftlagerung der Läufer die Reibung zwischen den Statoren und den Läu­ fern so stark, daß selbst noch die gewichtigeren Querbalken mit den darauf angeordneten Saugspannern auf den Längsfüh­ rungen leicht bewegt werden können, so daß hierfür keine allzu großen Vortriebskräfte benötigt werden.

So genügt es grundsätzlich, für die Querbalkenverstellung lediglich eine einzige Längsführung als Stator auszubilden oder einen Stator daran vorzusehen und den Querbalken auch nur mit einem einzigen Läufer auszustatten, während der Querbalken im übrigen mittels eines inaktiven, leichtgängig mitschleppbaren Schlittens auf der zumindest einen weiter vorhandenen Längsführung aufgelagert ist.

Grundsätzlich können auch zusätzliche Längsführungen vorge­ sehen sein, die allein die Übernahme der mechanischen Trag­ kräfte besorgen. Ergänzend dazu können dann ein oder mehre­ re mit einem oder mit mehreren Statoren vorgesehene Längs­ führungen vorhanden sein, die wiederum mit unterschiedli­ chen Läufern von verschiedenen Querbalken zusammenwirken. Dies richtet sich im wesentlichen danach, wie hoch die auf­ zufangende, mechanische Last durch das Gewicht der Querbal­ ken einerseits und der bei der Beschleunigung der Querbal­ ken und der Saugspanner zu überwindende Massenwiderstand andererseits ist.

Ein besonderes Problem ergibt sich dann, wenn die Werk­ stückspanntische erhebliche Längen aufweisen und entspre­ chend die Längsführungen mit großer Länge ausgeführt werden müssen. Hier kann es vorkommen, daß sich auf solchen Di­ stanzen die Längsführungen leicht verziehen oder verwerfen, wodurch dann die an sich rechtwinklig zueinander stehenden Oberseiten und Seitenflächen der als Statoren dienenden Längsführungen im Gegensatz zu den entsprechenden Kontakt­ flächen der Läufer nicht mehr exakt lotrecht zueinander ausgerichtet sind. Dies führt zu Unsymmetrien im Luftspalt beim Verfahren der Läufer auf dem betreffenden Stator, wo­ durch es über den Luftspalt hinweg zu hemmenden mechani­ schen Kontakten kommen kann. Auch bei der Fixierung der Läufer mittels der Haftung der Permanentmagnete kann es hierdurch zu Problemen kommen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Motoreinheit der Läufer mittels ei­ nes Gelenklagers kardanisch beweglich aufgehängt ist, um eine exakte Anpassung an die jeweilige Kontaktfläche des Stators bzw. der betreffenden Längsführung zu ermöglichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei­ nem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Werkstückspann­ tisches mit Saugspannern und

Fig. 2 einen Schnitt durch den Läufer eines der Linear­ motoren, wie er für die Saugspannerverstellung des Werkstückspanntisches nach Fig. 1 verwendet ist.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine erste Längsführung 1 und ei­ ne zweite Längsführung 2, die eine Oberseite und zumindest eine Seitenfläche haben, die rechtwinklig zueinander ste­ hen. Zumindest diese Seitenfläche und ggf. auch die ober­ seitige Fläche der Längsführungen 1 und 2 bildet einen Sta­ tor eines elektrischen Linearmotors, oder es ist ein sol­ cher Stator 9, 10 an der betreffenden längsseitigen oder oberseitigen Fläche der Längsführungen 1, 2 als separates Element fest angebracht.

Die in Richtung der Längsführungen 1, 2 sich erstreckenden Statoren 9, 10 als Teile von Linearmotoren dienen zum Verfahren von Querbalken 3, die auf den Längsführungen 1 und 2 aufge­ lagert sind. Dazu dient an jeweils einem Ende der Querbal­ ken 3 ein dem Stator 9, 10 der Längsführungen 1, 2 entsprechendes Gegenstück zur Vervollständigung eines Linearmotors, näm­ lich ein Läufer 4, der mit wenigstens einer sogenannten, elektrisch ansteuerbaren Motoreinheit ausgestattet ist, die zumindest einen Permanentmagneten und elektrisch erregbare Magnete aufweist. Bei Ansteuerung letzterer wird ein sol­ ches, wanderndes Magnetfeld zum jeweiligen Stator 9 oder 10 hin erzeugt, welches eine Verschiebung des Läufers 4 unter Mitnahme des betreffenden Querbalkens 3 entlang der jewei­ ligen Längsführung 1 oder 2 bewirkt. Dazu wird zwischen dem Läufer 4 und dem jeweiligen Stator 9 oder 10 ein Luftpol­ ster aufgebaut, wodurch beim Verfahren zwischen dem Läufer 4 und dem jeweiligen Stator 9, 10 ein Luftspalt besteht, über den hinweg sich der magnetische Kreis durch den jewei­ ligen Stator 9, 10 hindurch schließt.

Am jeweils anderen Ende ist der Querbalken 3 mittels eines Schlittens 6 auf der anderen Längsführung 2, 1 aufgelagert, dieser Schlitten 6 ist besonders leichtgängig ausgeführt und nicht angetrieben. Die Mitnahme des Querbalkens 3 an dem mit dem Schlitten 6 versehenen Ende erfolgt über den Läufer 4 des Linearmotors am gegenüberliegenden Querbalkenende, wo also der Querbalken 3 mittels dieses Läufers 4 auf der be­ treffenden Längsführung 1, 2 aufgelagert ist.

Ebenso wie die Längsführungen 1 und 2 sind auch die Quer­ balken 3 selbst Teile von Linearmotoren und weisen entspre­ chend angebrachte Statoren 11 auf oder sind unmittelbar selbst solche Statoren. Auf den Querbalken 3 sitzen mehrere zugehörige Läufer 5, von denen jeder mit dem betreffenden Stator 11 einen Linearantrieb darstellt. Oberseitig auf den Läufern 5 sind Saugspanner 7 angeordnet, die oberseitig ei­ ne Saugöffnung 8 aufweisen, die mit Unterdruck versorgt und mittels eines aufgelegten Werkstücks abgedichtet ist, so daß das betreffende Werkstück an der Stelle des Saugspan­ ners 7 mittels Unterdruck gespannt ist. In der Zeichnung ist lediglich bei dem oben links dargestellten Läufer 5 ein solcher Saugspanner 7 wiedergegeben, auch die übrigen in Fig. 1 dargestellten Läufer 5 haben solche Saugspanner 7, wenngleich sie dort nicht gezeigt sind.

Die in Richtung der Längsführungen 1 und 2 über die Quer­ balken 3 verfahrbaren und selbst auf den Querbalken 3 rechtwinklig zu den Längsführungen 1 und 2 verschiebbaren Saugspanner 7 sind somit in der von dem gesamten Werk­ stückspanntisch aufgespannten Ebene verfahrbar und an jeder Position magnetisch fixiert.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung eines der Läufer 4 oder 5 nach Fig. 1 zeigt Fig. 2. Ein solcher Läufer 4, 5 hat ei­ nen Horizontalschenkel 12, mit dem die Oberseite des be­ treffenden Stators, wie der Längsführungen 1, übergriffen wird. Ferner weist er einen Vertikalschenkel 13 auf, mit der er den Stator seitlich übergreift. An der untenliegen­ den Innenseite hat der Horizontalschenkel 12 eine Einheit 14, die zumindest ein Luftlager umfaßt, zusätzlich aber auch je nach Ausbildung des zugehörigen Stators auch einen Magnetantrieb aufweisen kann. Sowohl ein Luftlager als auch einen Magnetantrieb hat eine zweite Einheit 15, die sich an der Innenseite des Vertikalschenkels 13 befindet. Versorgt werden diese Einheiten 14 und 15 über einen Anschluß 16 seitlich am Horizontalschenkel 12 und ein inneres Verbin­ dungselement 17 zwischen den beiden Einheiten 14 und 15.

Die kombinierte Einheit 15 ist in einem Rahmengestell 18 angeordnet, welches mittels eines Gelenklagers 19 an einem festen Außenkörper 21 des Vertikalschenkels 13 so befestigt ist, daß sich das Rahmengestell 18 mit der kombinierten Einheit 15 kardanisch gegenüber dem festen Außenkörper 21 des Vertikalschenkels 13 bewegen kann. Zwischen der Innen­ seite des Rahmengestells 19 und der gegenüberliegenden An­ lageseite des festen Außenkörpers 21 des Vertikalgestells 13 ist eine elastische Zwischenscheibe 20 angeordnet, die bei­ spielsweise aus Moosgummi bestehen kann.

Anders als es der dargestellten L-Form entspricht, können die Läufer 4 beispielsweise auch eine U-Gestalt aufweisen, also zwei Vertikalschenkel 13 mit je einer Einheit 15 haben. Hierbei kann die Beweglichkeit dieser Einheit 15 dazu genutzt werden, unter Aufbau eines Luftpolsters zu beiden Seiten des Stators den Läufer zu lösen, was voraus­ setzt, daß die Einheit 15 im Bereich des Gelenkla­ gers 19 zumindest bei einem der Vertikalschenkel 13 senk­ recht zu dem Außenkörper 21 verschieblich ist.

Claims (3)

1. Werkstückspanntisch für eine Maschine zum Bearbeiten von Teilen für den Möbel- oder Innenausbau mit auf mit­ einander parallelen Längsführungen (1, 2) angeordneten, in deren Längsrichtung verstellbaren sowie darauf fest­ legbaren Querträgern (3), auf denen Saugspanner (7) zum Fixieren der vorzugsweise plattenförmigen Werkstücke in Längsrichtung dieser Querträger (3) verstellbar sowie fixierbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einer der Längsführungen (1, 2) und an den Querträgern (3) Statoren (9, 10, 11) von elektri­ schen Linearmotoren angeordnet oder die Längsführungen (1, 2) sowie die Querträger (3) als solche ausgebildet sind, daß auf dieser Längsführung (1, 2) zur Auflage­ rung jedes Querträgers (3) jeweils ein dem betreffen­ den Linearmotor zugeordneter, für sich ansteuerbarer Läufer (4) und auf den Querträgern (3) je für sich ver­ fahrbar gesteuerte Läufer (5) von den jeweiligen Linear­ motoren, die jeweils einen der Saugspanner (7) tragen, angeordnet sind, und daß die Läufer (4, 5) der Linear­ motoren Motor- und Luftlagereinheiten (14, 15) zur Be­ förderung sowie zur Fixierung auf den Längsführungen (1, 2) bzw. den Querträgern (3) mittels Magnetkräften und zum Lösen der Magnethaftung mittels eines zwischen der Längsführung (1, 2) bzw. den Querträgern (3) und den Läufern (4, 5) aufzubauenden Luftpolsters haben.

2. Werkstückspanntisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere der Längsführungen (1, 2) vorhan­ den und jede der Längsführungen (1, 2) einen Stator (9, 10) hat oder bildet und daß die Querträger (3) nur mittels eines einzigen Läufers (4) auf einer der Längsführungen (1, 2) sowie auf zumindest einer weiteren der Längsführungen (1, 2) mittels eines inaktiven, mitschleppbaren Schlit­ tens (6) aufgelagert sind.

3. Werkstückspanntisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Läufer (4, 5) der Linearmotoren zumindest je ei­ nen die Längsführungen (1, 2) bzw. die Querträger (3) oberseitig übergreifenden Horizontalschenkel (12) und wenigstens einen die Längsführungen (1, 2) bzw. die Querträger (3) seitlich übergreifenden Vertikalschenkel (13) haben und diese beiden Schenkel (12, 13) je mit ei­ ner Motor- und/oder Luftlagereinheit (14, 15) ausgestat­ tet sind und daß die betreffende Einheit (15) am Ver­ tikalschenkel (13) mittels zumindest eines Gelenklagers (19) kardanisch beweglich aufgehängt ist.