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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochgeschwindigkeitsmaschinenwerkzeuge
der Bauart umfassend:
- – einen festen Rahmen der eine
Werkbank beinhaltet, welche einen Arbeitstisch trägt, auf
welchem ein Werkstück
befestigt werden soll;
- – eine
erhabene Montageträgerstruktur,
welche die Bank überragt,
welche entlang einer ersten Achse orientiert ist und verschiebbar
am festen Rahmen entlang einer zweiten horizontalen Achse senkrecht
zur ersten Achse montiert ist;
- – einen
Verfahrschlitten, der verschiebbar an der Montageträgerstruktur
entlang der ersten Achse montiert ist; und
- – einen
Schieber, welcher verschiebbar auf dem Verfahrschlitten entlang
einer dritten Achse montiert ist, und der einen Arbeitskopf trägt.
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1 der
beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht als Beispiel ein herkömmliches
Maschinenwerkzeug der oben beschriebenen Bauart. Der starre Rahmen
der Maschine ist in 1 durch Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Der vorhergehende starre Rahmen umfasst eine Werkbank 2,
mit einem Arbeitstisch, auf welchem ein Werkstück 3 festgeklemmt
ist, z. B. eine Metallstruktur, welche entworfen ist als Gießform zur
Ausbildung von Körpern,
die aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, verwendet zu werden,
oder andernfalls als Matrize zur Verarbeitung von Metallblechelementen,
oder irgend eines anderen Werkstückes,
welches die maschinelle Bearbeitung mit Entfernung von Aufmaß von seiner Oberfläche erfordert.
Der Rahmen 1 umfasst Stützen,
die dazu dienen die Bewegung des Montagerahmens zu stützen und
zu führen,
welcher die Werkbank 2 überragt.
Die Montagerahmenstruktur ist entlang einer ersten horizontalen
Achse orientiert, welche mit Y bezeichnet ist, und ihre Enden sind
entlang einer zweiten horizontalen Achse verschiebbar montiert,
welche mit X bezeichnet ist, welche senkrecht zur ersten Achse auf
Führungen 6 ist,
die durch die Oberseiten der Stützen 4 getragen
werden. Maschinen sind ebenso bekannt, in welchen die vorhergehenden
Achsen X und Y vertauscht sind. Die Bewegung der Montagerahmenstruktur 5 wird
mittels eines Steuerungssystems von irgendeiner bekannten Bauart
gesteuert, wie motorisch betriebenen Kugelrollspindelaktuatoren,
Gewindevorschüben,
linearen elektrischen Motoren oder Hydraulikzylindern. In Y-Richtung
ist auf dem Montageträger 5 ein
Verfahrschlitten 7 verschiebbar angebracht, auf welchem wiederum
in vertikaler Richtung Z ein Schlitten 7 oder Stößel 8 verschiebbar
montiert ist, der einen Arbeitskopf 9 trägt. Im Betrieb
ermöglichen
die Bewegung der Montageträgerstruktur 5 entlang
der X-Achse, die Bewegung des Verfahrschlittens 7 entlang
der Y-Achse und die Bewegung des Schiebers 8 entlang der Z-Achse
eine Verschiebung des Arbeitskopfes 9 entlang den vorhergehenden
drei Achsen, um in der Lage zu sein, die Bearbeitung des Werkstücks 3 durchzuführen.
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Neuerdings
wurden vermehrt Anstrengungen, in der Richtung der Suche nach Lösungen unternommen,
welche die Herstellung von immer schnelleren maschinellen Bearbeitungswerkzeugen
ermöglichen,
um die Produktivität
zu erhöhen.
Dieses führte zur
Notwendigkeit, den Arbeitskopf der Maschine mit hohen Beschleunigungen
und Verzögerungen
zu verschieben, um ihn so schnell wie möglich vom Ausgangspunkt zum
Zielpunkt seine Bahn zu bringen. Die hohen Beschleunigungen führen wiederum
zu zusätzlichen
Beanspruchungen der Maschinenstruktur und zur Gefahr, dass die beweglichen
Teile der Maschine Schwingungen und Vibrationen ausgesetzt werden
können.
Ausgehend davon besteht die Notwendigkeit zur Versteifung der Strukturen,
mit einer erforderlichen Erhöhung
der bewegten Massen, was ebenso zur Notwendigkeit führt, dass
leistungsfähigere
Antriebsmotoren verwendet werden.
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Ein
maschinelles Bearbeitungswerkzeug der Bauart, die im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegeben wird, ist in GB-A-397 781 offenbart.
Bei dieser bekannten Lösung
wird ein Hilfsrahmen bereitgestellt, welche eine Struktur mit zwei
Stützen
aufweist, die an der Oberseite durch einen Montageträger verbunden sind.
Eine Struktur dieser Bauart ist nicht dazu geeignet die hohen Beschleunigungen
zu ermöglichen,
welche in modernen Hochgeschwindigkeitsmaschinen erforderlich sind,
wegen der Masse der beweglichen Struktur, mit der sich ergebenden Gefahr
von Vibrationen und Deformationen deren hohe Beschleunigung und
Verzögerung
und der Notwendigkeit von Hochleistungsmotoren, um die erforderlichen
Bewegungen bei hohen Geschwindigkeiten anzutreiben. In Bezug auf
den unabhängigen
Patentanspruch 20 offenbart
EP
9 846 523 A ein maschinelles Hochgeschwindigkeitsbearbeitungswerkzeug,
das einen starren Rahmen beinhaltet, der eine Werkbank einschließt, die
einen Arbeitstisch trägt, auf
welchem das Werkstück
zu befestigen ist. Ein Verfahrschlitten ist entlang einer vertikalen
Achse auf einer Struktur verschiebbar montiert, welche die Werkbank überragt,
welche verschiebbar in Bezug auf den festen Rahmen montiert ist,
entlang einer horizontalen Achse senkrecht zur vertikalen Achse.
Ein Schieber ist auf dem Verfahrschlitten montiert, um entlang einer
weiteren horizontalen Achse zu gleiten, welche senkrecht zur ersten
horizontalen Achse ist. Dieser Schieber trägt einen Arbeitskopf. Die Struktur, auf
welcher der Verfahrschlitten montiert ist, ist wiederum auf dem
festen Rahmen mit der Zwischenfügung
eines Hilfsrahmens montiert, zum Gleiten auf diesem Hilfsrahmen
entlang der ersten horizontalen Achse. Der Hilfsrahmen ist in der
zweiten horizontalen Achsrichtung verschiebbar am ersten starren Rahmen
montiert.
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Der
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine der
Bauart bereitzustellen, auf welche zu Beginn der Beschreibung Bezug
genommen wird, welche dazu in der Lage sein wird, eine hohe Betriebsgeschwindigkeit
sicherzustellen und welche frei von den Problemen von unerwünschten
Schwingungen oder Vibrationen ihrer Teile sein wird, was gleichzeitig
mit einer relativ einfachen und leichten Struktur erreicht wird,
und folglich mit der Möglichkeit
der Verwendung von relativ leistungsschwachen Antriebsmotoren.
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Mit
Hinblick auf die Erreichung des obigen Ziels, ist der Gegenstand
der vorliegenden Erfindung eine Werkzeugmaschine, welche all die
Eigenschaften aufweist, auf die in Anspruch 1 oder 20 Bezug genommen
wird.
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In
einer ersten Ausführungsform
gemäß dem ersten
unabhängigen
Anspruch, hat die Werkzeugmaschine die Merkmale, dass
- – die
Montageträgerstruktur
verschiebbar montiert ist, wie ein über Kopf Fahrkran, entlang
der zweiten Achse auf dem Hilfsrahmen; und
- – der
Hilfsrahmen wiederum verschiebbar auf dem starren Rahmen entlang
einer Richtung der dritten Achse montiert ist.
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Dank
der obigen Eigenschaften ist die Wegstrecke des Arbeitskopfes entlang
der Richtung der dritten Achse beträchtlich vermindert, während der Arbeitsbereich
(verstanden als Raumvolumen) die gleichen Betriebsabmessungen hat,
wie jener der herkömmlichen
Architektur, welche in 1 dargestellt ist. Im Fall der
bekannten Maschine, die in 1 dargestellt
ist, ist die Arbeitswegstrecke des Arbeitskopfes 9 in Richtung
der vertikalen Achse Z relativ groß. In anderen Worten muss es
möglich sein,
das Gleiten einer relativ ausgedehnten Wegstrecke des Schlittens 8 entlang
der Z-Richtung in Bezug auf den Verfahrschlitten 7 ins
Auge zu fassen, um die gesamte mögliche
Reichweite von Abmessungen der Stücke zu deren Bearbeitung die
Maschine eingesetzt wird, zu berücksichtigen.
Der große Wert,
der maximalen Gleitwegstrecke des Schlittens 8 in der bekannten
Maschine von 1 veranlasst, in den Übergangsabschnitten
von Bewegung mit hoher Beschleunigung Trägheitsnachgeben der Schneidkante
des Werkzeuges, was die Möglichkeit
begrenzt, Oberflächen
zu erhalten, die in kurzer Zeit bearbeitet werden und durch einen
optimalen Grad von Oberflächenzustand
und einer korrekten und präzisen
Reproduktion der Bahn gekennzeichnet sind, der gefolgt werden soll.
Folglich wird besonders die Notwendigkeit empfunden, das träge Nachgeben
zu vermindern und die folglichen Schwingungen, um eine optimale
Verwendung der Kapazität
zur Entfernung von Aufmaß vom
Werkstück,
der Werkzeuge, die Hochgeschwindigkeitsverarbeitung gewidmet sind, auszunutzen.
Die Erreichung der funktionalen technischen Leistung der bekannten
Maschine von 1 wird beträchtlich durch das Gewicht behindert,
das durch die Abmessungen der sehr starren und schweren Strukturen
und durch die Hochleistung der Motorantriebe erzeugt wird.
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Im
Fall der vorliegenden Erfindung, befindet sich die Montageträgerstruktur
nicht in einer festen Höhe
in Bezug auf das Werkstück,
sondern ist höheneinstellbar,
dank der Tatsache, dass der Hilfsrahmen in der vertikalen Richtung
in Bezug auf den festen Rahmen gleiten kann. Wenn einmal die Montagerahmenstruktur
in einer gewünschten
Höhe eingestellt
ist, ist folglich die Amplitude der Bewegung entlang der Richtung
der dritten Achse, welche durch den Schlitten benötigt wird,
der den Arbeitskopf trägt, vernünftig in
Bezug auf die bekannte Maschine vermindert und gestattet demnach
einen Aufbau des Schlittens (oder Stößels) zu erhalten, welcher
begrenzte Hauptabschnitte hat, Trägheitsmomente, Längen und
Gewichte. Offensichtlich beeinflusst der Nutzen, der sich aus der
Implementierung eines leichten und kompakten Stößels ableitet, die Strukturen
des Verfahrschlittens 7 und des Montageträgers 5,
ebenso wie der entsprechenden Motorantriebe. In anderen Worten erlaubt
die Verminderung der Wegstrecke entlang der X-Achse eine Verminderung
sowohl des Führungsbereichs
des Stößels im
Verfahrschlitten, als auch des Abstandes zwischen den Führungszentren
für die
Verschiebung des Schlittens, mit folglicher Verminderung in den
Abmessungen und dem Gewicht des Verfahrschlittens und des Montageträgers. Folglich
ermöglicht
es die Architektur der Maschine gemäß der Erfindung, dass eine
hohe Betriebsgeschwindigkeit, schnelle Beschleunigungen und hohe
Rucke mit beträchtlicher
Verminderung in der strukturellen Nachgiebigkeit und der Stabilisationszeit
des Vibrationsverhaltens bei den Beschleunigungsübergängen sichergestellt werden
können.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ebenso gemäß dem unabhängigen Anspruch
1, weist die Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung die Merkmale auf,
dass
- – die
Montageträgerstruktur
verschiebbar entlang einer Richtung parallel zur dritten Achse auf
dem Hilfsrahmen montiert ist; und
- – der
Hilfsrahmen wiederum verschiebbar entlang der zweiten Achse auf
dem starren Rahmen montiert ist.
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In
anderen Worten sind in der obigen Variante die Bewegungen des Hilfsrahmens
und des Montageträgers
in Bezug aufeinander vertauscht, im Vergleich zum Fall der oben
erwähnten
ersten Ausführungsform.
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Natürlich könnte dasselbe
Konzept, auf das oben Bezug genommen wird, ebenso auf eine Werkzeugmaschine übertragen
werden, die eine verschiedene Architektur hat, in welcher ein Bauteil äquivalent
zur vorhergehenden Montagestruktur vertikal orientiert ist, mit
einem Verfahrschlitten, der verschiebbar in der Struktur montiert
ist, und einem Schieber, der verschiebbar auf dem Verfahrschlitten
entlang einer horizontalen Richtung montiert ist. Ebenso in diesem
Fall ist die Montageträgerstruktur
verschiebbar auf den Hilfsrahmen montiert, welcher wiederum verschiebbar
entlang einer horizontalen Richtung orthogonal zur vorhergehenden
Richtung auf der Werkbank montiert ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann der vorhergehende Hilfsrahmen in einer Vielzahl
von voreingestellten Positionen entlang der vorhergehenden dritten
Achse in Bezug auf den starren Rahmen arretiert werden. Im Fall
des spezifischen veranschaulichten Beispiels, werden zwei verschiedenen
Positionen bereitgestellt.
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Wiederum
im Fall der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, haben der starre Rahmen und der Hilfsrahmen Bezugsmittel,
welche miteinander zusammenarbeiten, um einen Bezug für die vorhergehenden
Betriebspositionen des Hilfsrahmens in Bezug auf den starren Rahmen
zur Verfügung
zu stellen. Außerdem
haben der starre Rahmen und der Hilfsrahmen Arretierungsmittel,
die miteinander zusammenarbeiten, um den Hilfsrahmen in den Betriebspositionen
zu arretieren, die in Bezug auf den starren Rahmen gewählt werden.
Die Verschiebung des beweglichen Rahmens wird in Bezug auf den starren
Rahmen durch Steuerungsmittel von bekannter Bauart gesteuert, wie
Hydraulikzylinder oder andernfalls linearen elektrischen Motoren
oder wiederum rotierenden elektrischen Motoren, die Kugelumlaufspindel
Außeninnengewindesysteme
antreiben.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden von der nachfolgenden
Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen zu Tage treten,
welche lediglich in Form von nicht-beschränkenden Beispielen bereitgestellt
werden und in welchen:
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1 einen
schematischen Aufriss der Werkzeugmaschine gemäß dem Stand der Technik zeigt;
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2 und 3 einen
schematischen Aufriss einer bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugmaschine
gemäß der Erfindung
in zwei verschiedenen Betriebszustände zeigt; die Figuren entsprechen
den Schnitten gemäß der Linie
II-II aus 6;
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4 eine
Schnittansicht gemäß der Linie IV-IV
aus 6 zeigt;
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5 eine
Seitenansicht teilweise geschnitten entlang der Linie V-V aus 6 zeigt;
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6 eine
teilweise geschnittene Draufsicht der Werkzeugmaschine von 2 und 3 zeigt;
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7 eine
Schnittansicht im vergrößerten Maßstab gemäß der Linie
VII-VII aus 6 zeigt;
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8 eine
Ansicht im vergrößerten Maßstab eines
Details von 4 zeigt;
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9 eine
Ansicht im vergrößerten Maßstab eines
Details aus 6 zeigt;
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10 eine
Ansicht im vergrößerten Maßstab eines
Details aus 9 zeigt;
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11 eine
schematisch perspektivische Ansicht der Maschine gemäß der Erfindung
zeigt;
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12 und 13 zwei
verschiedene Varianten von 2 veranschaulichen;
und
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14 eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Die
bekannte Maschine, welche in 1 veranschaulicht
ist, wurde bereits zuvor beschrieben. 2 bis 9 veranschaulichen
eine bevorzugte Ausführungsform
einer Maschine gemäß der Erfindung.
In diesen Zeichnungen werden Teile, die gleich mit 1 sind,
durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Insbesondere mit Bezug
auf 2, 5 und 6 hat die
Maschine gemäß der Erfindung
ebenso einen starren Rahmen 1, der eine Werkbank 2 beinhaltet,
welche ein stirnseitiges Ende, ein rückseitiges Ende und zwei Seiten
hat. An den Seiten der Werkbank 2 sind zwei Sätze von
zwei oder mehreren (drei im Fall des veranschaulichten Beispiels)
Säulen 4,
welche an der Oberseite durch zwei longitudinale Träger 4a und
zwei Montageträger 4b miteinander
verbunden sind. Die Struktur der vorhergehenden Elemente kann aus
einem Stück
hergestellt werden oder durch Verbindung einer Anzahl von Elementen
miteinander gemäß den Abmessungen der
Maschine und insbesondere dem Arbeitsbereich des Arbeitskopfes und
der Länge
der Wegstrecke der beweglichen Teile der Maschine entlang der drei
Achsen X, Y, Z. Im Fall wo die Strukturen aus einer Anzahl von Bauelementen
hergestellt werden, können die
Bauelemente miteinander mittels irgendeiner bekannten Art verbunden
werden, wie Stiften und Bolzen, die in Verbindungsflansche eingreifen,
welche entlang der Elemente in den Gelenkebenen angeordnet sind.
Bevorzugt wird das Material, das für den starren Rahmen 1 verwendet
wird aus Zement, Polymerzement, Graueisen oder Sphärogusseisen,
elektrogeschweißten
Stahl oder einer Kombination aus einer Anzahl von Materialien (z.
B., Stahl, Eisen, Polymerzement, Harze und Schäume) gewählt.
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Die
Werkbank 2 trägt
den Arbeitstisch 2a, auf welchem das Arbeitsstück zu befestigen
ist. Der Arbeitstisch 2a kann unabhängig sein oder in einem einzigen
Stück mit
der Werkbank 2 hergestellt sein.
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Eine
wesentliche Eigenschaft der Maschine gemäß der Erfindung liegt in der
Tatsache, dass sie einen Hilfsrahmen 10 aufweist, welcher
verschiebbar in Bezug auf den starren Rahmen 1 entlang
einer Achse B parallel zur vertikalen Achse Z des Gleitens des Schiebers
oder Stößels 8 montiert
ist, der den Arbeitskopf 9 trägt. Im veranschaulichten Beispiel,
hat der Hilfsrahmen 10 eine rahmenartige Struktur, eingerichtet
in einer horizontalen Ebene mit zwei Längsträgern 10a, die miteinander
an ihren Enden durch zwei Montageträger 10b verbunden
sind. Um das Gleiten des Hilfsrahmens 10 entlang der Richtung der
Achse W in Bezug auf den starren Rahmen 1 zu führen, haben
die Führungen,
die eingerichtet sind, einander gegenüber zu liegen, der zwei Sätze von Seitenstützen 4 jeweilige
Führungen 11,
auf welchen Unterlagen 12 eingreifen, die durch den Hilfsrahmen 10 in
einem Bereich getragen werden, der den äußeren Oberflächen seiner
zwei Längsträger 10a entspricht
(siehe 6 und 9). In dem veranschaulichten
Beispiel, ist jede Stütze 4 mit
einer jeweiligen Führung 11 ausgestattet,
welche durch drei Unterlagen 12 erfasst wird (siehe 2 und 9),
die an dem Hilfsrahmen 10 bereitgestellt sind. Wiederum
im Fall des veranschaulichten Beispiels, hat jede Unterlage 12 einen
im Wesentlichen C-förmigen
Aufbau (siehe 9). Es ist jedoch klar, dass
die Schlittenführungen 11 von
jeder Größe, Form
und Anordnung sein können.
Ebenso kann die Anzahl der Führungen,
ihre Lage in Bezug auf den starren Rahmen 1 und den mobilen
Rahmen 10 in Bezug auf das, was in den beigefügten Zeichnungen
lediglich als Beispiel veranschaulicht wird, verändert werden.
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Die
gleitende Bewegung des Hilfsrahmens 10 ist in Bezug auf
den starren Rahmen 1 kann durch Motormittel jeder bekannten
Bauart gesteuert werden, so wie Hydraulikzylinder, elektrischen
Linearmotoren oder rotierenden Elektromotoren, welche Kugelspindel,
Außengewinde-
und Innengewindesysteme antrieben. Im Fall des veranschaulichten
Beispiels sind die Motormittel zur Verschiebung des Hilfsrahmens 10 durch
hydraulische Zylinder 13 aufgebaut (von denen einer in
einem vergrößerten Maßstab in 7 gezeigt
ist), deren Enden mit Bügeln 13a, 13b gesichert
sind, die jeweils an eine Stütze 4 geschweißt sind
und an die Struk tur des beweglichen Rahmens 10. Es ist
auf jeden Fall klar, dass die Anzahl der Zylinder 13 und
ihre Anordnung auf irgendeine Art sein kann.
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Wiederum
im Fall des veranschaulichten Beispiels, ist der Hilfsrahmen 10 so
angeordnet, um in zwei verschiedenen Betriebspositionen eingerichtet
werden zu können,
welche in einem vertikalen Abstand voneinander in Bezug auf den
starren Rahmen 1 angelegt sind. Es ist jedoch klar, dass
es möglich ist,
jede Zahl von verschiedenen Betriebspositionen des Hilfsrahmens 10 ins
Auge zu fassen. Um einen Bezug für
jede der zwei Betriebspositionen, welche für den beweglichen Rahmen 10 ausgewählt werden können, bereitzustellen,
sind Bezugsmittel 14 bereitgestellt (siehe 4, 6 und 8),
welche jeder Stütze 4 zugeordnet
sind. Wie aus 4 erkannt werden kann, hat jeder
der Längsträger 10a des Hilfsrahmens 10 einem
Bereich, welcher jeder Stütze 4 entspricht,
benachbart zu ihr, einen Sitz 15 zur Aufnahme wahlweise
eines ersten oder zweiten hydraulisch gesteuerten Verriegelungsbolzens 16.
Wie klar aus 8 erkannt werden kann, bildet
jeder der Verriegelungsbolzen 16 den Schaft eines Hydraulikzylinders,
dessen Plungerkolben 17 zwischen zwei Endbetriebspositionen
innerhalb einer Kammer 18 verschiebbar ist, die innerhalb
des Körpers
des Zylinders vorgegeben ist. Verschiebung der Verriegelungsbolzen 16 innerhalb
der jeweiligen Körper
wird durch Führungsrollen 19 unterstützt. Jeder
der Verriegelungsbolzen 16 kann demnach zwischen einer eingezogenen
Position innerhalb des jeweiligen zylindrischen Körpers gesteuert
werden, welche wiederum in der Struktur der jeweiligen Säule 4 ausgenommen
ist, und einer ausgefahrenen Position, um in den Sitz 15 einzugreifen. 2 zeigt
den beweglichen Rahmen 10 in seiner ersten Betriebsposition (weiter
angehoben), während 3 den
beweglichen Rahmen 10 mit einer zweiten Betriebsposition (mehr
abgesenkt) zeigt. Im vorhergehenden Fall wird der Bezug für die Lage
durch den Eingriff des Arretierungsbolzens 16, der weiter
unten angelegt ist, in den entsprechenden Sitz 15 vorgegeben.
Diese Struktur, die schon erklärt
wurde, wird für
jede der Säulen 4 wiederholt.
Um das Eingreifen des Arretierungsbolzens 16 in die jeweiligen
Sitze 15 zu begünstigen,
hat der Bolzen einen konischen Endkopf, und der Sitz 15 hat
ebenso einen konischen Aufbau, wie klar aus 8 erkannt
werden kann.
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Ebenso,
soweit die Bezugmittel 14 betrachtet werden, kann in jedem
Fall ihr Aufbau, sowohl wie die Anzahl der Arretierungsbolzenvorrichtungen
weitreichend in Bezug auf das variieren, was hierin lediglich als
Beispiel veranschaulicht wird. Wie bereits angedeutet wurde, ist
es die Funktion der Referenzmittel einen Bezug für die Betriebsposition des
beweglichen Rahmens 10 bereitzustellen und die Position der
korrekten geometrischen Ausrichtung des beweglichen Rahmens 10 in
Bezug auf den starren Rahmen 1 sicherzustellen. Wenn der
bewegliche Rahmen 10 in einer seiner Betriebslagen positioniert wurde,
wird er in der Lage durch Aktivierung der Arretierungsmittel 20,
die jeder Stütze 4 zugeordnet sind,
arretiert.
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Mit
Bezug auf die 4, 6, 9 und 10,
umfasst jedes Arretierungsmittel 20 eine Klemme, die dazu
entworfen ist, eine Rippe 21 zu erfassen, die durch eine
externe Seitenwand jedes longitudinalen Trägers 10a des beweglichen
Rahmens 10 in einem Bereich getragen wird, welcher jeder Stütze 4 des
starren Rahmens 1 entspricht. Die Klemme, insgesamt bezeichnet
durch 22, umfasst ein Paar von dünnen Streifen 23,
welche aus einem Material mit einem hohem Reibungskoeffizienten hergestellt
sind, die verbogen werden während
sie dem Druck folgen, der auf sie durch zwei hydraulische Aktuatoren 24 auf
solche Weise ausgeübt
wird, dass sie gegen die zwei Seiten der Rippe 21 gedrückt werden.
In der dargestellten Ausführungsform
sind die dünnen
Streifen 23 zwischen drei Stahlblechen 25 blockiert,
die mittels ausgerichteter Reihen von Schrauben aneinander geschraubt
sind. Jeder der hydraulischen Aktuatoren 24 umfasst eine
Scheibe, die als Plunger in einer Kammer arbeitet, welche durch
einen der zwei äußeren Platten 25 vorgegeben wird.
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Ebenso
was die Arretierungsvorrichtung 20 angeht, kann jedoch
ihre Gestalt, ihre Architektur, ihre Abmessungen und Anzahl in Bezug
auf das dargestellte Beispiel variieren. Die Funktion der vorhergehenden
Arretierungsvorrichtung ist es, den beweglichen Rahmen 10 fest
mit dem starren Rahmen 1 zu verbinden, sobald der bewegliche
Rahmen einmal positioniert worden ist.
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Wiederum
mit Bezug auf 2, stützt der bewegliche Rahmen verschiebbar
entlang der X-Richtung die Verschiebung der Montageträgerstruktur 5 insgesamt ähnlich zu
jenem der in 1 veranschaulicht ist. Im vorliegenden
Fall jedoch, ist die Montageträgerstruktur
verschiebbar montiert, wie ein Überkopffahrkran,
nicht direkt auf den Stützen 4, aber
vielmehr auf dem beweglichen Rahmen 10. Folglich ist es
durch Einstellung der vertikalen Position des beweglichen Rahmens 10 möglich, die
Höhe der
gesamten Montageträgerstruktur 5 zu
justieren.
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Im
dargestellten Beispiel ist jedes Ende der Montageträgerstruktur 5 verschiebbar
an einem jeweiligen Längsträger 10a des
Rahmens 10 mittels Unterlagen montiert, welche Führungen 27 erfassen, die
durch den beweglichen Rahmen 10 getragen werden. Wiederum
im Fall des dargestellten Beispiels ist die Steuerung der Verschiebung
der Montageträgerstruktur 5 entlang
der X-Achse einem Paar von elektrischen Linearmotoren 28 anvertraut,
von den jeder einen Teil aufweist, das die Windungen trägt, welches
starr mit der Montageträgerstruktur 5 verbunden
ist, und einen Teil, der die Permanentmagneten trägt, welcher
mit dem beweglichen Rahmen 10 verbunden ist, oder umgekehrt.
Wie bereits angedeutet, kann die Bewegung der Montageträgerstruktur 5 auf
jeden Fall durch Steuerungsmittel jeder bekannten Bauart erhalten
werden, wie herkömmlichen elektrischen
Motoren, welche Kugelumlaufspindel externe/interne Gewindesysteme
antreiben, hydraulische Zylinder, usw. Zusätzlich können Steuerungsmittel zur Steuerung
der Motormittel in Bezug auf Geschwindigkeit und/oder Lage mit Unterstützung von Detektions-
und Messmitteln bereitgestellt werden. Wiederum, auf eine Weise ähnlich zu
dem, was in 1 dargestellt ist, stützt die
Montageträgerstruktur 5 verschiebbar
entlang der Y-Richtung einen Verfahrschlitten 7 auf solche
Weise, um mit letzterem zusammenzuarbeiten. Schließlich, wie
im Fall der 1, stützt der Verfahrschlitten 7 entlang
einer vertikalen Richtung Z einen Schieber oder Stößel 8,
dessen unteres Ende ein Arbeitskopf 9 irgendeiner bekannte
Bauart trägt.
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Während des
Betriebs wird die Höhenlage der
Montageträgerstruktur 5 gemäß dem Arbeitsbereich
innerhalb dessen der Arbeitskopf 9 zu betreiben ist, eingestellt.
Dies führt
zum Vorteil, dass die maximale Wegstrecke, die vom Schieber 8 gefordert
wird, um jede Arbeitsbedingung abzudecken, beträchtlich geringer ist, als jene,
die anstatt dessen im Fall der bekannten Maschine ins Auge gefasst
werden muss, welche in 1 dargestellt ist. Folglich
ist die Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung
in der Lage extrem hohe Verarbeitungszeiten sicherzustellen ohne jedoch übermäßige Beanspruchung
der beweglichen und starren Strukturen zu bedingen, mit der folglichen
Gefahr von Vibrationen und Schwingungen. Auf diese Weise wird der
zusätzliche
Vorteil erreicht, dazu in der Lage zu sein, leichtere bewegliche
Strukturen ins Auge zu fassen (Schieber, Verfahrschlitten, Montageträger), welche
durch nicht-übermäßig leistungsfähige Motormittel
gesteuert werden können.
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12 und 13 veranschaulichen
zwei mögliche
Varianten von 2. In beiden Varianten sind
die Bewegungen des Montageträgers
und des Hilfsrahmens vertauscht. Im vorliegenden Fall ist tatsächlich der
Hilfsrahmen gemäß der horizontalen Achse
X in Bezug auf die Werkbank beweglich, während der Montageträger in Bezug
auf den Hilfsrahmen vertikal beweglich ist. Im Fall von 12 ist
der Hilfsrahmen aus zwei Schiebern aufgebaut, die verschiebbar in
Richtung der horizontalen Achse X auf inneren Oberflächen der
Seitenstützen
angelegt sind, die einander gegenüberliegen, welche sich vertikal
von der Werkbank erheben, während
der Montageträger 5 verschiebbar
entlang einer Richtung parallel zur vertikalen Achse (Z-Achse) auf
Führungen montiert
ist, die durch innere Oberflächen
der vorhergehenden zwei Schieber getragen werden, die so angelegt
sind, dass sie einander gegenüberliegen.
Im Fall von 13 anstatt dessen ist der Hilfsrahmen 10 aus
zwei Schiebern aufgebaut, die verschiebbar in der Richtung der horizontalen
Achse X an der oberen Oberfläche
der starren Struktur der Maschine montiert ist, und die Montageträgerstruktur 5 ist
verschiebbar entlang einer Richtung parallel zur vertikalen Achse
(Z-Achse) auf Führungen
montiert, die durch interne Oberflächen getragen werden, die so angelegt
sind, dass sie einander den voranstehenden zwei Schiebern gegenüberliegen.
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Wie
bereits am Anfang der vorliegenden Beschreibung angedeutet, wäre es ebenso
möglich eine
Werkzeugmaschine ins Auge zu fassen, in welcher die Montageträgerstruktur 5 entlang
einer vertikalen Achse orientiert ist und entlang einer horizontalen
Achse auf einem beweglichen Rahmen geführt ist, der entlang einer
Achse gleiten kann, ebenso horizontal, auf einem starren Rahmen.
In diesem Fall wäre
der Verfahrschlitten, welcher auf der Montageträgerstruktur gleitet, vertikal
beweglich, und der Verfahrschlitten, welcher den Arbeitskopf trägt, wäre in der
Lage in Bezug auf den Verfahrschlitten entlang der horizontalen
Richtung parallel zur Richtung der Verschiebung des beweglichen
Rahmens zu gleiten. Diese Lösung
ist in 14 veranschaulicht. Mit Bezug
auf diese Figur gleitet der Hilfsrahmen 10 auf dem starren
Rahmen entlang der Richtung W. Der vertikale Montageträger 5 wird
oben und unten durch den beweglichen Rahmen C entlang einer Richtung senkrecht
auf die Ebene der Figur geführt.
Der Verfahrschlitten 7 gleitet vertikal auf dem Montageträger 5 und
der Stößel 8 gleitet
horizontal auf dem Verfahrschlitten.
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In
den oben beschriebenen Varianten können die Vorrichtungen zur
Steuerung der Bewegung, die Bezugsvorrichtungen für die Betriebspositionen des
Hilfsrahmens, und die Arretierungsvorrichtungen zur Arretierung
der letzteren insgesamt ähnlich
zu jenen sein, die im Fall der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gesehen
werden.
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Natürlich können die
Einzelheiten des Ausbaus und der Ausführungsform weitreichend ohne Schaden
für das
Prinzip der Erfindung in Bezug auf das variieren, was hierin beschrieben
und veranschaulicht ist, lediglich als Beispiel, ohne dabei vom Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.