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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen und insbesondere Werkzeugschlitten,
die ein Werkzeug(e) zur Verwendung bezüglich eines Werkstücks tragen
und positionieren, und Werkstückschlitten,
die ein Werkstück(e)
bezüglich
des Werkzeugs tragen und positionieren, so daß eine Bearbeitung am/an den
Werkstück(en)
ausgeführt
werden kann, und insbesondere die Befestigung solcher Schlitten
an der Stützstruktur
der Werkzeugmaschine dafür
und die Antriebe zur Ausführung
einer Bewegung solcher Schlitten bezüglich ihrer jeweiligen Stützstruktur,
und falls geeignet in Bezug zueinander.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bearbeitungsverfahren
erfordern es typischwerweise, daß ein Werkstück, wie
eine Nockenwelle, zwischen einem Spindelstock und einem Reitstock
montiert wird, die jeweils durch einen Werkstückschlitten getragen werden,
der zur linearen Bewegung längs
Bahnen, Gleitschienen oder Führungsbahnen
angeordnet ist, die durch das Fundament einer Werkzeugmaschine getragen
werden. Das Werkstück
wird üblicherweise
durch den Spindelstock und Reitstock zur Drehbewegung um eine Rotationsachse
getragen, die durch mindestens einen Teil des Werkstücks geht.
Das Bearbeitungswerkzeug für
solche Bearbeitungsverfahren, das zum Beispiel eine Schleifscheibe
sein kann, ist ebenfalls an einem Schlitten montiert oder wird durch
ihn getragen, der ebenfalls zur Linearbewegung längs Bahnen, Gleitschienen oder
Führungsbahnen
angeordnet ist, die durch das Fundament der Werkzeugmaschine getragen
werden. Ein Schleifscheiben-Bearbeitungswerkzeug würde durch
seinen Werkzeugschlitten zur Rotation um seine Rotationsachse getragen.
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Die
Linearbewegung, die für
solche Schlitten benötigt
wird, ist für
gewöhnlich
so gestaltet, daß die Schlitten
möglicherweise
stufenweise von einer Ausgangsstellung in eine erste Richtung bewegt
werden, und dann möglicherweise
ebenfalls stufenweise in die entgegengesetzte Richtung bis zur oder
zur Ausgangsstellung hin zurückgefahren
werden. Es ist allgemein üblich,
eine solche lineare Schlittenbewegung durch herkömmliche Mechanismen, wie Kugelumlaufspindeln,
Linearmotoren oder ähnliche
Vorrichtungen auszuführen.
Einige Bearbeitungswerkzeugschlitten sind wiederum an anderen Schlitten angebracht,
so daß das
Bearbeitungswerkzeug in Richtungen parallel zum Werkstück ebenso
wie in Richtungen senkrecht zum Werkstück bewegt werden kann.
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Eine
Relativbewegung zwischen solchen Schlitten und ihren jeweiligen
Stützbahnen,
Gleitbahnen, Führungsbahnen
oder dergleichen erfordert außerdem
die Verwendung von Lagern oder Lagerflächen an oder zwischen dem Schlitten
und seiner Stützkonstruktion.
Der Einbau solcher Lager und/oder Lagerflächen kann es jedoch meistens auch
zulassen, daß sich
der Schlitten in einer horizontalen und vertikalen und drehenden
Weise bezüglich
seiner Befestigung auf der Werkzeugmaschine verwindet und dreht;
insbesondere als Reaktion auf Kräfte,
die entwickelt werden, wenn sich das Werkzeug in Kontakt mit dem
Werkstück
befindet. Die Verwindung und Drehung des Schlittens und des durch den
Schlitten getragenen Werkstücks
bezüglich
des Bearbeitungswerkzeugs führt
häufig
zu unsachgemäß bearbeiteten
und unannehmbaren Werkstücken.
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Je
steifer die Lageranordnung zwischen dem Schlitten und seiner Stützstruktur
ist, je besser ist die Bearbeitung. Es ist vorgeschlagen worden,
die Steifigkeit der relativ beweglichen Werkzeugmaschinenkomponenten
zu erhöhen,
indem hydrostatische Lager zwischen deren sich relativ bewegenden
Oberflächen
ver wendet werden. Jedoch erfordert die Gestaltung von hydrostatischen
Lagern ziemlich häufig
die Herstellung sekundärer
Oberflächen
in einer Ebene oder Ebenen parallel zu den beabsichtigten Lagerflächen und
den Einsatz eines hydrostatischen Fluids an diesen sekundären Oberflächen, um
einen Fluiddruck in Richtungen zu erzeugen, die zu jener des Fluiddrucks
zwischen den beabsichtigten Lagerflächen entgegengesetzt sind,
um eine effektive hydrostatische Lageranordnung zu erhalten und
einen optimalen Spaltabstand zwischen den primären Lagerflächen aufrechtzuerhalten. Die
Herstellung dieser sekundären
Oberflächen
und die Bereitstellung von Durchgängen, um das hydrostatische
Fluid dorthin zu liefern, führt
nicht nur zu Gestaltungsproblemen für die Maschinenkomponenten,
sondern kann auch die Kosten der Bearbeitung der Komponente übermäßig und
inakzeptabel erhöhen.
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Es
ist auch vorgeschlagen worden, lineare elektromagnetische Antriebe
(d.h. Linearmotoren) zu nutzen, um die Bewegung der Werkzeugmaschinenschlitten
auf diesen jeweiligen Gleitschienen, Gleitbahnen oder Führungsbahnen
zu bewirken. Jedoch erzeugen einige solche Linearmotoren beträchtliche
anziehende Kräften
zwischen ihren Spulenaufbauten und Magnetplatten und benötigen daher
Schwerlastlageranordnungen, um richtig und effektiv zu arbeiten.
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US-A-4
985 651 offenbart einen Positionierungstisch, der ein Paar paralleler
Schienen aufweist, die eine Bewegungsachse definieren. Der bewegliche
Aufbau weist Linearmotoren auf, die zur Bewegung längs der
Schienen angeordnet sind.
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Zusammenfassung der vorliegenden
Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
kombinierten Antrieb und eine Unterstützung für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen,
durch die ein Teil derselben längs
einer linearen Bahn unterstützt
und angetrieben werden kann, um die Bearbeitung von Werkstücken zu
erleichtern.
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Die
Erfindung wird in ihren verschiedenen Aspekten in den beigefügten Ansprüchen angegeben.
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Gemäß eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung weisen ein kombinierter Antrieb
und Unterstützung,
wie oben erwähnt,
auf:
eine lineare Gleitbahn mit einer Magnetführungsbahn,
längs derer
sich ein Schlitten in eine oder die andere Richtung bewegen wird,
wenn ein sich bewegendes Magnetfeld durch einen Elektromagnetaufbau
erzeugt wird, der im Schlitten angebracht ist, abhängig von
der Bewegungsrichtung des erzeugten Magnetfelds, und eine erste
hydrostatische Lagereinrichtung, die zwischen dem Schlitten und
der Gleitbahn (oder zwischen dem Elektromagnetaufbau und der Führungsbahn
oder irgendeiner Kombination derselben) wirkt, wird durch die anziehende
Kraft zwischen dem Elektromagneten und der Führungsbahn bewirkt und erleichtert.
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In
einer bevorzugten Anordnung weist die Gleitbahn außerdem starre
längliche
Flansche oder Schienen auf, die parallel zur Gleitbahn oder Führungsbahn
verlaufen, und voneinander beabstandete vertikalen Flächen repräsentieren,
die mit gegenüberliegenden
beabstandeten vertikalen Flächen
eines Gehäuseteils
oder Erweiterungen daran zusammenwirken, um die Steifigkeit der
Lageranordnung zu erhöhen,
um die Neigung des Schlittens zu begrenzen, relativ zu Bewegungslinie
zu kippen, die durch die Gleitbahn definiert wird. Eine zweite hydrostatische
Lagereinrichtung kann vorteilhaft zwischen den gegenüberliegenden
vertikalen Flächen
vorgesehen sein.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung kann eine zusätzliche
hydrostatische Lagereinrichtung bereitgestellt werden, die im selben
Sinn wie die Anziehungskraft zwischen dem Elektromagneten und der
Führungsbahn
wirkt. Dieses zusätzliche
hydrostatische Lager kann durch ein hydrostatisches Polster aufgebaut
sein, das sich in geeigneten länglichen
ebenen Flächen
befindet, die am Erweiterungsrahmen, der Gleitbahn oder einem starren
Maschinenteil, an denen die Gleitbahn angebracht ist oder von denen
die Gleitbahn einen Teil bildet, wie einem Maschinenfundament, oder
in deren Erweiterungen oder zusätzlichen
Teilen ausgebildet ist, die an ihnen befestigt sind.
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Der.
Fluiddruck in der zusätzlichen
hydrostatischen Lagereinrichtung wird vorzugsweise mindestens teilweise
vom Druck in der ersten hydrostatischen Lagereinrichtung abhängig gemacht,
um einen stabilisierenden Effekt bereitzustellen.
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Die
zusätzliche
hydrostatische Lagereinrichtung kann alternativ zwischen dem Elektromagnetaufbau
und dem Schlitten angeordnet sein, so daß wenn sie im Gebrauch ist,
die erstgenannte hydrostatisch vom Schlitten isoliert ist und der
Schlitten selbst hydrostatisch von der Gleitbahn isoliert ist.
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Wo
das Gewicht des Schlittenaufbaus (einschließlich jedes Werkzeugs oder
Werkstücks,
das daran angebracht ist) beträchtlich
ist, und wo die anziehende Kraft zwischen dem Elektromagnetaufbau und
der Führungsbahn
genügend
groß ist
(und im selben Sinn wie die Gewichtskomponente des Gehäuses usw.
wirkt), kann es sein, daß die
zusätzliche hydrostatische
Lagereinrichtung nicht erforderlich ist oder nur benötigt werden
kann, um eine Dämpfungskraft
bereitzustellen, um eine Instabilität während des Betriebs zu reduzieren,
wie sie durch veränderliche Bearbeitungskräfte bewirkt
werden können,
was daran liegt, daß der
Luftspalt, der zwischen dem Elektromagnetaufbau und der Führungsbahn
vorgesehen ist, es zuläßt, daß eine Schwingung
des Schlittenaufbaus relativ zur Gleitbahn/Führungsbahn auftritt.
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In
noch einer anderen alternativen Anordnung kann ein elektromagnetischer
Aufbau gewählt werden,
der obere und untere parallele Antriebsflächen aufweist, von denen jede,
wenn sie relativ zu einer Magnetführungsbahn angeordnet ist,
eine lineare Bewegung des Aufbau relativ zur Führungsbahn erzeugen wird, und
der Elektromagnetaufbau kann im Schlitten, so daß er vollständig zwischen der Gleitbahn-Führungsbahn
schwebt, und eine zweite ähnliche
(jedoch kürzere)
Führungsbahn,
die parallel zur ersten Führungsbahn
angebracht ist, innerhalb des Schlittens angebracht sein, und ist
am Schlitten befestigt. Indem der Elektromagnetaufbau im Schlitten so
eingeschränkt
ist, daß er
nicht zu einer Längsbewegung
imstande ist, jedoch zu einer begrenzten Relativbewegung senkrecht
zur Längsbewegung
des Schlittens bis zu dem Maß imstande
ist, das durch Luftspalte zwischen der Gleitbahn-Führungsbahn
auf der einen Seite und dem Schlitten auf der anderen Seite zugelassen
wird, wird die elektromagnetische Nettokraft, die auf den Schlitten
wirkt, in eine Vorwärts-
oder Rückwärtsrichtung
gehen, wodurch die erwünschte
Linearbewegung bewirkt wird.
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Vorzugsweise
ist die Kraft zwischen dem Aufbau und der Schlittenführungsbahn
in seinem Sinn entgegengesetzt zu jener zwischen dem Aufbau und
der Gleitbahn-Führungsbahn,
und weist eine inverse Größen-Spaltgrößen-Kennlinie
auf, um eine elektromagnetische Dämpfung jeder Schwingung einzuführen, die
infolge der Bearbeitung oder anderer Kräfte eingeführt wird.
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Die
Erfindung erwägt
die Kombination einer hydrostatischen Dämpfung und einer elektromagnetischen
Dämpfung,
falls erwünscht,
durch die Verwendung beider, falls erforderlich.
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Die
Erfindung beruht außerdem
in einer Werkzeugmaschine, die eine stationäre Grundplatte und mindestens
ein verschiebbares Glied (Schlitten) aufweist, das relativ zur Grundplatte
durch eine kombinierte Stütz-
und Antriebseinrichtung linear beweglich ist, die oben erwähnt wird.
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Die
beigefügten
Zeichnungen zeigen eine Gleitbahn für ein Werkzeugmaschinenteil,
das längs der
Gleitbahn bewegt werden soll und das einen elektromagnetischen Linearantrieb,
wie er durch Indramat GmbH geliefert werden könnte, und ein hydrostatisches
Lager zwischen der Gleitbahn und dem beweglichen Werkzeugmaschinenteil
enthält,
dessen Betrieb durch die anziehenden Kräfte erleichtert und durchgeführt wird,
die zwischen den elektromagnetischen Antriebsteilen erzeugt werden,
und weitere Modifikationen, die zusätzliche hydrostatische Lager enthalten,
um die Steifigkeit zu erhöhen
und/oder eine Dämpfung
und/oder Isolation von Bestandteilen einzuführen. Die Linearmotoren können außerdem aus
dem Typ bestehen, der durch Anorad Corporation oder NSK USA geliefert
wird.
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Es
ist ein Vorteil, einen Linearmotor, wie vorher erwähnt, in
einem Schlitten- und Gleitbahnaufbau einer Werkzeugmaschine zu verwenden,
in dem hydrostatische Lager erforderlich sind, um die Steifigkeit
des Schlitten- und Gleitbahnaufbaus zu erhöhen, da indem so verfahren
wird, die Notwendigkeit von herkömmlichen
hydrostatischen Lagerpolstern, die andernfalls benötigt würden, um
primären
Lagerpolstern gegenüberzuliegen,
beseitigt oder auf die Notwendigkeit nur von Dämpfungspolstern reduziert werden
kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorhergehenden und anderen Aufgaben und Attribute der vorliegenden
Erfindung werden bezüglich
der folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenaufrißansicht
einer Werkzeugmaschine des Typs, der die vorliegende Erfindung enthalten
könnte;
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2 eine
schematische Seitenaufrißansicht
eines Werkzeugschlittens, der den Antrieb und die Lageranordnung
der vorliegenden Erfindung enthält,
die durch die Gleitbahn einer Werkzeugmaschine, wie einer des Typs getragen
werden, der schematisch in 1 gezeigt
werden;
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3 eine
längs einer
Linie 3-3 der 2 aufgenommene Schnittansicht,
die vergrößert ist,
um besser Details der Antriebslageranordnung der vorliegenden Erfindung
zu zeigen;
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4 eine
Draufsicht der Unterseite des Werkzeugschlittens der 2 und 3.
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5 eine
schematische Schnittansicht einer herkömmlichen hydrostatischen Lageranordnung des
Typs, der für
Werkzeugschlitten und/oder Bearbeitungsschlitten von Werkzeugmaschinen
genutzt wird; und
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6 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Linearmotors des Typs,
der in der vorliegende Erfindung enthalten ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Bezugnehmend
auf 1, wird allgemein eine Werkzeugmaschine in der
Form einer Schleifmaschine 10 gezeigt, die ein Fundament
oder eine Grundplatte 12 aufweist, die wiederum einen Werkstückschlitten 14 trägt, der
durch die Grundplatte 12 getragen wird, um sich in die
Richtung von Pfeilen X-X längs
eines Satzes beabstandete Laufbahnführungen oder Gleitbahnen 16 zu
bewegen, die auf einer Oberseite des Fundament 12 in einer
herkömmlichen
Konstruktion und Weise vorgesehen sind. Ein (nicht gezeigter) Spindelstock
und ein Reitstock 18, die beide eine herkömmliche
Konstruktion aufweisen, werden durch den Werkstückschlitten 14 getragen,
um dazwischen ein Werkstück 20 zum
Zusammenwirken mit einer Schleifscheibe 30 anzubringen und
um das Werkstück 20 zu
drehen, während
es durch die Schleifscheibe 30 geschliffen wird. Das Werkstück 20 ist
in diesem Fall eine Nockenwelle, an der mehrerer Nocken 32 angebracht
sind.
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Die
Schleifscheibe 30 wird drehbar durch einen Schleifspindelstock 40 gehalten,
der ebenfalls an der Maschinengrundplatte 12 angeordnet
ist, und wird durch einen Riemen 42 angetrieben, der von
einem Motor 44 angetrieben wird, der ebenfalls durch den
Schleifspindelstock 40 getragen wird. Der Schleifspindelstock 40 weist
einen Schlitten 50 auf, der verschiebbar angeordnet ist,
um sich in die Richtungen der Pfeile Y-Y längs Führungen, Führungsbahnen oder Gleitbahnen 52 zu
bewegen, die auf einer anderen Oberseite der Grundplatte oder des
Fundaments 12 getragen werden. Die Führungsbahnen oder Gleitbahnen 52 bestehen
ebenfalls aus einer herkömmlichen
Konstruktion und sind auf der Grundplatte 12 in einer herkömmliche
Weise angeordnet, um die Bewegung des Werkzeugschlittens 50 und der
Schleifscheibe 30 in die Richtungen der Pfeile Y-Y zu führen und
zu erleichtern, um das Schleifen von Nocken 32 am Werkstück 20 durchzuführen und zu
erleichtern. In einigen Werkzeugmaschinengestaltungen würde ein Unterschlitten 56 Gleitbahnen 52 halten,
um eine Bewegung der Schleifscheibe 30 zum Werkstück 20 hin
und von ihm weg zu erleichtern und würde seinerseits zur Bewegung
längs eines ähnlichen
Satzes von Laufbahnen oder Führungsbahnen 60 angebracht
sein, die durch das Maschinenfundament 12 getragen werden,
jedoch so, daß der
Unterschlitten 56 so angeordnet ist, daß er sich in die Richtung der
Pfeile X-X bewegt, um die Schleifscheibe 20 zum Zusammenwirken
mit anderen Segmenten des Werkstücks 20 zu
positionieren.
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Es
sind geeignete und herkömmliche
Steuerungen 62, vorzugsweise CNC-Steuerungen vorgesehen,
um die Bewegung der Schlitten 14, 40 und 56, ebenso
wie des Motors 44, die Rotation des Werkstücks 20 und
andere Funktionen der Maschine 10 zu steuern.
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Ein
Aufspannkopf 140, der in den 2–4 gezeigt
wird, welcher die vorliegende Erfindung enthält, hält drehbar eine Schleifscheibe 130 für ein Zusammenwirken
mit einem (nicht gezeigten) Werkstück, das seinerseits durch einen Werkstückschlitten
in einer Weise drehbar zwischen einem Spindelstock und einem Reitstock
angebracht ist, die ähnlich
zu jener ist, die oben für
das Werkstück 20 beschrieben
wird. Der Bearbeitungsschlitten 150 des Aufspannkopfes 140 ist
oben und zum Zusammenwirken mit einem in 2 gezeigten
Paar beabstandeter Schienen 152 einer Bearbeitungsschlitten-Gleitbahn 160 angeordnet,
die in den 2 und 3 gezeigt
wird und geeignet und auf herkömmliche
Weise durch ein Maschinenfundament 162 getragen wird, das
in 2 gezeigt wird, um eine Bewegung des Arbeitsschlittens 150 in
die Richtungen der Pfeile X-X zu erleichtern. Eine primäre Antriebseinrichtung
oder ein Elektromagnetspulenaufbau 170, der in den 2 und 3 gezeigt
wird, wird so durch den Schlitten 150 getragen, daß er einer
sekundären
Antriebseinrichtung oder Permanentmagnetplatte oder einem Satz von
Platten 172 gegenüberliegt,
jedoch von ihnen beabstandet ist, die auf der Gleitbahn 160 zwischen
deren Schienen 152 angeordnet sind und sich längs der
Länge der Gleitbahn 160 erstrecken.
Die Permanentmagnetplatten 172 bilden eine Magnetführungsbahn,
die auch eine Induktionsführungsbahn
sein kann, oder aus Elektromagneten bestehen kann, die geeignet gepolt
sind, um mit der primären
Antriebseinrichtung 170 zusammenzuarbeiten. Die primäre Antriebseinrichtung 170 und
die sekundäre
Antriebseinrichtung 172 bilden folglich und stellen einen
Linearmotor 174 für
den Schleifspindelstock 140 und die Schleifscheibe oder
Werkzeugschlitten 150 bereit. Ähnliche Linearmotoren können auch
für einen
Unterschlitten vorgesehen werden, wenn einer für den Schleifscheibenschlitten 150 und
für den
Bearbeitungsschlitten vorgesehen ist. Der Linearmotor kann andernfalls aus
einer herkömmlichen
Konstruktion bestehen, die herkömmlich
angetrieben und gesteuert werden, um die erforderlichen Bewegungen
für den
Werkzeugschlitten, Unterschlitten und/oder Bearbeitungsschlitten
bereitzustellen.
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Eine
schematische Darstellung eines herkömmlichen Linearmotors wird
in 6 gezeigt, wobei eine primäre Antriebseinrichtung 180 in
einem Schlitten 182 so untergebracht ist, daß sie einer
sekundären
Antriebseinrichtung 184 gegenüberliegt und mit ihr zusammenarbeitet,
die zwischen beabstandeten Schienen 186 einer Gleitbahn 188 angeordnet
ist.
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Werkzeugschlitten,
Unterschlitten, Bearbeitungsschlitten und dergleichen benötigen Lageranordnungen
zwischen dem Schlitten, wie dem Schlitten 150, und der
Gleitbahn, wie der Gleitbahn 160. Es wird ein vergleichweise
steifes Lager zwischen dem Schlitten 150 und der Gleitbahn 160 bereitgestellt,
indem hydrostatische Lager 200 zwischen den Oberflächen der
Schienen 152 und Oberflächen 202 der Schlitten 150 ausgebildet
sind. Mehrere hydrostatische Polster 210, die in den 3 und 4 gezeigt werden,
sind in den Oberflächen 202 des
Schlitten 150 nahe jeder Ecke desselben ausgebildet. Die Polster 210 sind
länglich,
wie in 4 deutlicher gezeigt wird, und bestehen aus einer
geeigneten und verhältnismäßig flachen
Tiefe für
hydrostatische Zwecke. Es sollte beachtet werden, daß die Polster 210a eine
größere Ausdehnung
als die anderen Polster 210 aufweisen, um eine zusätzliche
Fluidunterstützung
für die
Schleifscheibe 130 an der Stelle des Aufspannkopfes 140 bereitzustellen.
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Eine Öffnung oder
Anschluß 230 führt in jedes
Polster 210, 210a und erstreckt von dort in Fluiddurchgänge 232 und 234,
die in 3 gezeigt werden, die jeweils an Kopplungen 236 mit
einer Größe und Gestaltung
enden, um Fluidkanäle 238 aufzunehmen,
deren andere Enden mit einer Quelle eines hydrostatischen Fluids,
wie einem Verteiler, einer Pumpe oder einem Reservoir (die nicht
gezeigt werden) mit einem herkömmlichen
Aufbau und einer herkömmlichen
Arbeitsweise verbunden sind. Es sind geeignete und herkömmliche
Steuerungen vorgesehen, um einen Fluiddruck zu entwickeln und aufrechtzuerhalten,
der für
verhältnismäßig steife
hydrostatische Lager geeignet ist.
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Die
Polster 210, 210a entsprechen den in 5 gezeigten
Polstern 310 eines Teils A der schematischen herkömmlichen
hydrostatischen Lageranordnung der 5, die bereitgestellt
wird, um die vorliegende Erfindung im Vergleich mit herkömmlichen hydrostatischen
Lageranordnungen besser zu verstehen. Es erstrecken sich Fluiddurchgänge 312 vom Polster 310 zu
einem anderen Fluiddurchgang 314, der das hydrostatische
Fluid an Einlässen 316 von
einer geeigneten Fluidquelle aufnimmt, die für die Verwendung bei hydrostatischen
Lagern und unter geeigneten Drücken
und Steuerungen geeignet ist. Das Fluid aus den Polstern 310 bildet
ein hydrostatisches Lager zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen 320 des
Teils A und 322 des Teils B, so daß das Teil A in die Richtung
der Pfeile X-X bezüglich
des Teils B bewegt werden kann (d.h. in und aus der Figur her aus).
Je größer der
Fluiddruck ist, je steifer ist das hydrostatische Lager.
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Die
hydrostatischen Lagerpolster 310 können von den Fluiddurchgängen 312 und 314 durch (nicht
gezeigte) herkömmliche
Drosselkörper
isoliert werden, um zu verhindern, daß das System blockiert.
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Hydrostatische
Lager müssen
jedoch vorbelastet werden, um einen passenden Spaltabstand zwischen
den gegenüberliegenden
Lagerflächen
aufrechtzuerhalten. Wenn der Spalt zu eng ist, wird das Lager nicht
richtig funktionieren, und wenn der Spalt zu groß ist, wird das Fluid einfach
auslaufen und das Lager wird seine Steifigkeit verlieren. In herkömmlichen
hydrostatischen Lagern wird eine „Vorbelastung" bereitgestellt,
indem ein Satz von „Vorbelastungs"-Oberflächen 330, 332 mit
Fluidpolstern 334 hergestellt wird, die in der Oberfläche 330 ausgebildet
sind. Fluiddurchgänge 336, 338 leiten
das hydrostatische Fluid zu „Vorbelastungs"-Polstern 334.
Der Fluiddruck, der durch die Polster 310 bereitgestellt wird,
wirkt gegen die Oberflächen 322 des
Teils B, und die dadurch erzeugten Reaktionskräfte wirken auf die getrennten
Teile A und B, wenn jedoch das Teil B fest angeordnet ist, dann
werden diese Kräfte danach
streben, das Teil A vom Teil B weg zu bewegen, was in einem geringen
Maß durch
das Gewicht des Teils A modifiziert wird. Die „Vorbelastungs"-Kräfte, die
durch den Fluiddruck erzeugt werden, die gegen die Oberflächen 332 des
Teil B wirken, erzeugen andererseits Reaktionskräfte zwischen den Oberflächen 330, 332,
die danach streben, das Teil A zum Teil B hin zu ziehen. Ein kontrollierte „Vorbelastung" kann folglich eine
effektive Kontrolle für
den Spaltabstand zwischen den Lagerflächen eines hydrostatischen
Lagers bereitstellen.
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Die
Nutzung von herkömmlichen
hydrostatischen Lagern erfordert folglich eine solche Gestaltung
des beweglichen Teils, daß er
für „Vorbelastungs"-Oberflächen, hydrostatische
Fluidpolster und Durchgänge
sorgt, ebenso wie den Aufwand der Bearbeitung dieser Oberflächen, Polster
und Durchgänge
in den beweglichen Teil.
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Herkömmliche
Linearmotoren, wie der eine, der in 6 gezeigt
wird, und der Linearmotor 174 der vorliegenden Erfindung,
können
starke anziehende Kräfte
zwischen der primären
und der sekundären Antriebseinrichtung
erzeugen. Folglich stellt die vorliegende Erfindung durch die Auswahl
des passenden Linearmotors, eines, der so eine starke anziehende
Kraft zwischen der primären
und der sekundären
Antriebseinrichtung erzeugt, ihre eigene „Vorbelastung" für die hydrostatischen
Lager bereit und beseitigt die Erfordernis von „Vorbelastungs"-Oberflächen, hydrostatischen
Polstern, Durchgängen
und Fluid für
die „Vorbelastungs"-Polster und Durchgänge.
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Der
Linearmotor 174 der vorliegenden Erfindung ist folglich
so ausgewählt
worden, daß er
eine anziehende Kraft zwischen der primären Antriebseinrichtung 170,
die durch den Werkzeugschlitten 150 getragen wird, und
der sekundären
Antriebseinrichtung 172 bereitstellt, die durch die Gleitbahn 160 fest getragen
wird, die, wenn sie durch die Kraft vom Gewicht des Aufspannkopfes 140 vermehrt
wird, eine passende und geeignete „Vorbelastung" für die hydrostatischen
Lager 200 bereitstellt. In diesem Fall erzeugt der Linearmotor 174 eine
anziehende Kraft von annähernd
7000 lbs. Linearmotoren, die größere oder
kleinere anziehende Kräfte
zwischen ihren jeweiligen primären
Antriebseinrichtungen und sekundären
Antriebseinrichtungen erzeugen, können ebenfalls genutzt werden,
abhängig
von der erforderlichen Steifigkeit des/der hydrostatischen Lagers/Lager.
Größere anziehende
Kräften
lassen einen größeren Fluiddruck
für hydrostatische
Lager und folglich steifere hydrostatische Lager zu.
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Zusätzliche
hydrostatische Lager 300, die in 3 gezeigt
werden, sind zwischen den vertikalen Oberflächen 302 des Werkzeugschlittens 150 und den
vertikalen Oberflächen 304 der
Gleitbahn 160 vorgesehen. Hydrostatische Polster 310,
die ähnlich zu
den Polstern 210 sind, jedoch nicht notwendigerweise dieselbe
Umfangsgestaltung aufweisen, sind in vertikalen Oberflächen 302 entweder
an den jeweiligen Enden des Schlittens 150 oder so ausgebildet, daß sie von
dessen einem Ende zum anderen Ende verteilt sind. Es wird den Polstern 310 durch
Anschlüsse
und Durchgänge 320 aus
einer geeigneten Versorgung von hydrostatischem Fluid unter Kontrolle
von geeigneten herkömmlichen
Pumpen und Steuerungen für
hydrostatisches Fluid ein geeignetes hydrostatisches Fluid zugeführt. Die
hydrostatischen Fluide, welche die Lager 200 und 300 verlassen,
treten in einen Hohlraum 350 aus, der in der Gleitbahn 162 vorgesehen
ist, und treten dann daraus durch einen Kanal 352 in ein
Reservoir 360 aus, das mit geeigneten und passenden Umwälzpumpen
und Steuerungen ausgestattet sein kann, um den gewünschten
Druck für
die hydrostatischen Lager 200 und 300 aufrechtzuerhalten.
Falls gewünscht,
können
auch anziehende Kräfte
der oberbeschriebenen Art für
die Lager 200 für
eines oder beide hydrostatische Lager 300 vorgesehen werden,
um diese Lager „vorzubelasten".
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Ferner
können
(nicht gezeigte) hydrostatische Polster für die Polster 210, 210a für Dämpfungszwecke
bezüglich
der Lager 200 vorgesehen werden, jedoch so angeordnet und
positioniert werden, als würden
sie für „Vorbelastungs"-Zwecke genutzt.
Das geeignete Fluid. für
hydrostatische Verwendungen würde
solchen Dämpfungspolstern durch
geeignet vorgesehene Durchgänge
zugeführt werden.
Außerdem
und dann, wenn zusätzlich
zu den anziehenden Kräften
des Linearmotors 174 Kräfte
erforderlich sind, können
die hydrostatischen Polster ebenso oder anstelle von Dämpfungszwecken
für „Vorbelastungs"-Zwecke genutzt werden.
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Nachdem
die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, wird angenommen,
daß weitere
Modifikationen, Variationen und Änderungen
hinsichtlich der oben dargelegten Beschreibung Fachleuten naheliegend sein
werden. Es versteht sich daher, daß angenommen wird, daß alle solche
Variationen, Modifikationen und Änderungen
in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, wie sie in den
beigefügten
Ansprüchen
definiert wird.