DE202009001517U1

DE202009001517U1 - Vorrichtung zur Vermessung und/oder Einstellung eines Werkzeugs

Info

Publication number: DE202009001517U1
Application number: DE200920001517
Authority: DE
Original assignee: DMG MICROSET GmbH
Current assignee: HAIMER MICROSET GMBH, DE
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2019-02-07

Abstract

Vorrichtung zur Vermessung und/oder Einstellung eines Werkzeugs, mit mindestens einem Schlitten (10), der eine Messeinrichtung oder einen Werkzeughalter trägt, und einem Antrieb zur linearen Bewegung des Schlittens (10) entlang einer Raumachse (22), dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch einen Reluktanzmotor gebildet wird, dessen Stator (18) fest mit dem Schlitten (10) gekoppelt ist und eine drehfeste Gewindespindel (16) umschließt, entlang welcher der Schlitten (10) gleitend beweglich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung und/oder Einstellung eines Werkzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Vorrichtungen finden vor allem in Werkzeug-Voreinstellgeräten Verwendung, in welchen Werkzeuge vor ihrem Einsatz in einer Bearbeitungsmaschine vermessen und/oder eingestellt werden. Die Vorrichtung umfasst zu diesem Zweck einen Schlitten, auf dem gewöhnlich eine Messeinrichtung wie etwa eine Kamera montiert ist, die entlang zwei zueinander senkrechten Raumachsen linear verfahrbar ist. Alternativ kann auch ein Werkzeughalter zum Halten des zu vermessenden Werkzeugs auf dem Schlitten montiert sein. Zur Bewegung des Schlittens entlang der jeweiligen Raumachse dient ein Linearantrieb, der eine exakte Positionierung des Schlittens erlaubt.
Bisher wurden zu diesem Zweck beispielsweise Wälzmuttern verwendet, die im Schlitten eingebaut sind und eine Welle umschließen, deren Wellenachse der jeweiligen Raumrichtung entspricht, entlang welcher der Schlitten zu verfahren ist. Die Wälzmutter dient zur Umwandlung einer Rotation der Welle in eine Linearbewegung des Schlittens auf der Welle. Die Verfahrgeschwindigkeit hängt in diesem Fall von der Neigung der Wälzmutter gegen die Wellenachse ab. Das Gebrauchsmuster 20 2007 007 700 der Anmelderin schlägt überdies vor, ein Rollringgetriebe mit variabler Steigung zu verwenden, um bei konstanter Drehzahl der Welle die Verfahrgeschwindigkeit zu variieren. Auf diese Weise ist es möglich, eine gewünschte Schlittenposition schnell und präzise anzufahren.
Die maximale Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens bleibt jedoch durch die maximale Wälzmutterneigung begrenzt. Zudem ist der mechanische Aufwand dieser Konstruktion erheblich, was zu hohen Kosten dieser Konstruktion führt. Beim Betrieb von Werkzeug-Voreinstellgeräten ist es zudem häufig erwünscht, den Schlitten von Hand zunächst schnell in den vorgesehenen Messbereich fahren zu können, um eine Vorpositionierung zu erreichen, und dann anschließend eine Feinpositionierung mit Hilfe des Schlittenantriebs vorzunehmen. Diese Möglichkeit ist bei der Verwendung eines Rollringgetriebes gemäß der Konstruktion des Gebrauchsmusters 20 2007 007 700 nicht vorgesehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Vermessung und/oder Einstellung eines Werkzeugs gemäß der vorstehend genannten Art zu schaffen, deren Linearantrieb sehr einfach aufgebaut ist, eine exakte Positionierung des Schlittens entlang der jeweiligen Raumachse zulässt und dem Benutzerverhalten besser gerecht wird, als die bisher bekannten Vorrichtungen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Erfindungsgemäß wird der Linearantrieb des Schlittens durch einen Reluktanzmotor gebildet, dessen Stator fest mit dem Schlitten gekoppelt ist. Der Stator umschließt eine drehfest angeordnete Gewindespindel, entlang welcher der Schlitten gleitend beweglich ist.
Bei dem Reluktanzmotor handelt es sich um einen Elektromotor, in dessen Stator ein Drehfeld mit rotierender Phase erzeugt wird. Die Gewindespindel kann beispielsweise aus einem magnetisierbaren Weicheisenmaterial bestehen. Durch das rotierende Statorfeld wird auf die magnetisierte Spindel in einer Richtung entlang ihrer Spindelachse eine Kraftkomponente ausgeübt. Durch die entsprechende Reaktionskraft auf den Schlitten, der den Stator trägt, wird der Schlitten somit entlang der Spindel bewegt.
Die Bewegungsgeschwindigkeit ist von der Rotationsgeschwindigkeit des Statorfelds sowie von der Gewindesteigung der Spindel abhängig. Der Vorteil der vorliegenden Konstruktion gegenüber Anordnungen, die beispielsweise Rollringgetriebe vorsehen, liegt darin, dass die Kopplung zwischen dem Schlitten und der Spindel lediglich durch das elektromagnetische Feld geschaffen wird, also nicht durch rein mechanisch zusammenwirkende Mittel. Die Konstruktion wird hierdurch wesentlich vereinfacht und ist weniger störungsanfällig sowie verschleißarm.
Eine Entkopplung zwischen Schlitten und Spindel findet statt, indem das Statorfeld ausgeschaltet wird. Dann ist der Schlitten frei entlang der Spindelachse beweglich. Der Benutzer kann auf diese Weise den Schlitten grob in den vorgesehenen Messbereich verfahren und anschließend eine Feinpositionierung vornehmen, indem das Statorfeld wieder eingeschaltet wird. Da die Gewindespindel drehfest angeordnet ist, sind auch die bewegten Massen viel geringer als bei der herkömmlichen Anordnung mit einer rotierenden Welle.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur ist ein schematischer Schnitt durch einen wesentlichen Teil einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen Schlitten 10, der auf nicht näher dargestellte Weise eine Messeinrichtung oder wahlweise einen Werkzeughalter für ein zu vermessendes bzw. einzustellendes Werkzeug trägt. In der Figur sind zwei linke und rechte äußere Gehäusehälften 12, 14 des Schlittens 10 erkennbar. Durch den Schlitten 10 hindurch läuft eine Gewindespindel 16, deren Spindelachse in der Figur senkrecht steht. Der Schlitten 10 ist entlang der Gewindespindel 16 somit aufwärts und abwärts beweglich.
Die Gewindespindel 16 bildet den Kern eines Reluktanzmotors, dessen Stator 18 fest im Schlitten 10 eingebaut ist. Dieser Stator 18 umfasst auf den gegenüberliegenden Seiten der Gewindespindel 16 in senkrechter Richtung eine Abfolge magnetischer Pole mit wechselnden Polaritäten (in der Figur durch ”N” und ”S” gekennzeichnet), wobei die vertikalen Abstände zwischen gleichartigen Polen den Abständen der Gewindestege 24 der Spindel 16 entsprechen. Auf diese Weise wird ein Statorfeld 20 senkrecht zur Spindelachse 22 erzeugt, das die Gewindespindel 16 durchläuft und diese magnetisiert. Der Verlauf der Feldlinien des Statorfelds 20 ist durch Pfeile angedeutet. Die Gewindestege 24 der Spindel 16 bilden somit magnetisierte Pole. Die Spindel 16 besteht zweckmäßigerweise aus einem leicht magnetisierbaren Material, wie z. B. Weicheisen.
Statorfeld 20 und Spindel 16 neigen dazu, sich in einen Zustand eines Kräftegleichgewichts entlang der Spindelachse 22 einzustellen, in welchem die Spindelstege 24 so auf die Pole des Stators 18 ausgerichtet sind, dass ein Kräftegleichgewicht herrscht. Innerhalb des Stators 18 kann das Statorfeld 20 um die Spindelachse 22 rotieren. In diesem Fall geht die Ausrichtung der magnetisierenden Pole der Spindel 16 auf die Pole des Stators 18 verloren und das Kräftegleichgewicht wird derart gestört, dass auf die Spindel 16 eine Kraft ausgeübt wird, die danach strebt, das Kräftegleichgewicht wieder herzustellen. Spindel 16 und Schlitten 10 streben somit stets danach, die magnetisierten Pole 24 der Spindel 16 bezüglich der vertikalen Stellung auf die Pole des Stators 18 auszurichten.
Somit lässt sich durch eine Rotation des Statorfelds 20 eine Kraftkomponente auf die Spindel 16 bzw. eine entsprechende Reaktionskraft auf den Schlitten 10 erzeugen. Diese Kraftkomponente entlang der Raumachse, die der Spindelachse 22 entspricht, ist in der Figur durch einen Doppelpfeil 26 gekennzeichnet. Je nach Drehsinn des Statorfelds 20 lässt sich somit der Schlitten 10 aufwärts oder abwärts der Spindelachse 22 bewegen.
Die Kopplung zwischen Schlitten 10 und Trapezspindel 16 erfolgt also nicht durch mechanisch zusammenwirkende Mittel, sondern allein durch das Statorfeld 20. Dreht sich das Statorfeld 20 nicht, wird der Schlitten 10 bezüglich der Trapezspindel 16 in einer konstanten Fahrposition gehalten. Wird das Statorfeld 20 in Drehung versetzt, gleitet der Schlitten 10 über die Oberfläche der Spindel 16.
Zur Entkopplung von Schlitten 10 und Spindel 16 kann das Statorfeld 20 abgeschaltet werden. Der Schlitten 10 ist dann frei entlang der Spindelachse 22 gleitend bewegbar und kann von einem Benutzer von Hand geführt werden. Dies kann nützlich sein, um den Schlitten 10 grob in einem Messbereich zu positionieren. Anschließend kann zur Feineinstellung das Statorfeld 20 wieder eingeschaltet werden, so dass sich der Schlitten 10 ausschließlich entsprechend der Drehung des Statorfelds 20 verfahren lässt. Diese wird durch eine geeignete Steuerung vorgenommen.
Die Fahrgeschwindigkeit des Schlittens 10 hängt bei dieser Anordnung vom Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des Statorfelds 20 zur Ganghöhe der Trapezspindel 16 ab.
Während die Figur lediglich die Positionierung des Schlittens 10 entlang einer Gewindespindel 16 darstellt, die eine Raumachse repräsentiert, kann eine weitere, zu der hier dargestellten Spindel 16 senkrecht stehende Spindel zur Positionierung in einer dazu senkrechten Raumrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann ein Schlitten, der auf die hier dargestellte Weise auf einer Spindel 16 bewegbar ist, eine weitere Spindel 16 tragen, entlang welcher der Schlitten 10 mit der Messeinrichtung oder dem Werkzeughalter befestigt ist. Insofern ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf einen Linearantrieb in lediglich einer Raumrichtung beschränkt, sondern die hier dargestellte Ausführungsform kann ohne weiteres auf eine Positionierbarkeit im dreidimensionalen Raum erweitert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202007007700 [0003, 0004]

Claims

Vorrichtung zur Vermessung und/oder Einstellung eines Werkzeugs, mit mindestens einem Schlitten (10), der eine Messeinrichtung oder einen Werkzeughalter trägt, und einem Antrieb zur linearen Bewegung des Schlittens (10) entlang einer Raumachse (22), dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch einen Reluktanzmotor gebildet wird, dessen Stator (18) fest mit dem Schlitten (10) gekoppelt ist und eine drehfeste Gewindespindel (16) umschließt, entlang welcher der Schlitten (10) gleitend beweglich ist.