DE202012006937U1

DE202012006937U1 - Linear feed unit

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Publication number: DE202012006937U1
Application number: DE202012006937U
Authority: DE
Original assignee: Imes Icore GmbH
Current assignee: Imes Icore GmbH
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2013-10-21
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: DE102013011380A1

Abstract

Linearvorschubeinheit, aufweisend eine Präzisionsstruktur (1), eine Stabilisierungsstruktur (2) und eine Verbindungsschicht (3), wobei die Präzisionsstruktur (1) durch ein nicht-duktiles Material gebildet wird und wobei die Verbindungsschicht (3) als dauerelastische Verbindungsschicht ausgebildet ist und wobei die Präzisionsstruktur (1) über die Verbindungsschicht (3) schwimmend mit der Stabilisierungsstruktur (2) verbunden ist.A linear advancing unit comprising a precision structure (1), a stabilizing structure (2) and a connecting layer (3), wherein the precision structure (1) is formed by a non-ductile material and wherein the bonding layer (3) is formed as a permanently elastic bonding layer, and wherein the Precision structure (1) via the connecting layer (3) is floatingly connected to the stabilizing structure (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearvorschubeinheit für Präzisionsmaschinen, insbesondere für CNC-Anwendungen, oder Handlingssysteme.The invention relates to a linear feed unit for precision machines, in particular for CNC applications, or handling systems.

Präzisionsmaschinen mit einer Linearschubeinheit oder mehreren Linearvorschubeinheiten zur Bereitstellung von Bewegungen in mehreren Achsen sind generell aus dem Stand der Technik bekannt. Bei solchen Mehrachsmaschinen werden Linearvorschubeinheiten direkt an einem Maschinengestell montiert oder es setzen die Linearvorschubeinheiten aufeinander auf, womit verbunden ist, dass Linearvorschubeinheiten nachfolgender Achsen in ihrer Gesamtheit von der oder den vorgelagerten Achsen bewegt werden.Precision machines with one linear thrust unit or multiple linear advancing units to provide multi-axis movement are generally known in the art. In such multi-axis machines linear feed units are mounted directly on a machine frame or put the linear feed units on each other, which is connected to that linear feed units of subsequent axes are moved in their entirety of the upstream or the axes.

Die Linearvorschubeinheiten derartiger Präzisionsmaschinen können nach dem Stand der Technik auch aus Granit ausgeführt sein, wobei die Granitbasis zur Aufnahme insbesondere der Führungselemente für ein Läuferelement oder eine Mehrzahl von Läuferelementen dient. Die Vorteile von Granit als Werkstoff zur Bereitstellung der Basis liegen insbesondere in einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, günstigen vibrations- bzw. schwingungsdämpfenden Eigenschaften, der erreichbaren hohen Steifigkeit sowie der sehr exakten Bearbeitbarkeit. Nachteilig ist die relativ geringe Festigkeit sowie die Bruchanfälligkeit bei Punktlasten.The linear feed units of such precision machines can also be made of granite according to the prior art, the granite base for receiving in particular the guide elements for a rotor element or a plurality of rotor elements is used. The advantages of granite as a material for providing the basis are, in particular, a low coefficient of thermal expansion, favorable vibration or vibration damping properties, the achievable high rigidity and the very exact machinability. A disadvantage is the relatively low strength and the susceptibility to breakage at point loads.

Zur Bereitstellung einer höchstmöglichen Vibrations- und Schwingungsreduzierung ist es weiterhin bekannt, bei Präzisionsmaschinen mit Linearvorschubeinheiten, die Granitbasis möglichst groß und somit massereich auszuführen, da sich die große Masse zusätzlich positiv auf das Vibrations- und Schwingverhalten sowie auf die Standsicherheit einer derartigen Präzisionsmaschine, beziehungsweise deren Linearvorschubeinheiten, auswirkt.To provide the highest possible vibration and vibration reduction, it is also known in precision machines with linear feed units, the granite base as large and thus massive perform, since the large mass in addition to the vibration and vibration behavior and stability of such a precision machine, or their Linear feed units, affects.

Insbesondere wenn die Linearvorschubeinheit an einer bewegten Achse angeordnet ist, ergeben sich durch die Ausbildung der Basis aus Granit jedoch Nachteile.In particular, when the linear feed unit is arranged on a moving axis, however, the formation of the granite base has disadvantages.

Aufgrund der großen Masse der Basis sind in einem solchen Fall zum einen große Kräfte notwendig, um die bewegte Achse mit der Linearvorschubeinheit zu beschleunigen, beziehungsweise diese abzubremsen. Ferner müssen die Führungen den Massen und Beschleunigungskräften angepasst sein. Aufgrund der hohen Beschleunigungskräfte reduzieren sich die fahrbaren Bearbeitungsgeschwindigkeiten, beziehungsweise die bereitstellbare Dynamik derartiger Vorrichtungen. Es ergibt sich somit bei den bekannten Vorrichtungen ein Zielkonflikt zwischen einer möglichst hohen Präzision und einer möglichst hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit und/oder Dynamik.Due to the large mass of the base in such a case, on the one hand, large forces are necessary to accelerate the moving axis with the linear feed unit, or to decelerate it. Furthermore, the guides must be adapted to the masses and acceleration forces. Due to the high acceleration forces reduce the mobile processing speeds, or the providable dynamics of such devices. Thus, in the case of the known devices, a conflict of objectives arises between the highest possible precision and the highest possible processing speed and / or dynamics.

Durch die massereiche Ausführung der Granitbasis ergibt sich bei den bekannten Präzisionsmaschinen weiterhin der Nachteil, dass diese ein sehr hohes Eigengewicht aufweisen und dadurch zum einen nur sehr schwer zu transportieren und aufzustellen sind. Zum anderen kann eine derart schwere Präzisionsmaschine nur an speziell dafür vorbereiteten Standorten aufgestellt werden. Bei einer gewünschten Aufstellung in einem Obergeschoss eines Gebäudes kann sich hierbei zum Beispiel das Problem der nicht ausreichenden Traglast des Bodens ergeben, wodurch ein Aufstellen der Präzisionsmaschine oder deren Einbringung in die Räumlichkeiten unter Umständen verhindert wird.Due to the massive execution of the granite base results in the known precision machines continue to have the disadvantage that they have a very high weight and thus on the one hand are very difficult to transport and set up. On the other hand, such a heavy precision machine can only be set up in specially prepared locations. In the case of a desired installation in an upper floor of a building, for example, the problem of insufficient load bearing capacity of the floor may result, which may prevent installation of the precision machine or its introduction into the premises.

Darüber hinaus sind bekannte Präzisionsmaschinen mit Linearvorschubeinheiten und einer massiven Granitbasis in der Regel verhältnismäßig teuer.In addition, known precision machines with linear feed units and a solid granite base are usually relatively expensive.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik, eine Linearvorschubeinheit für eine Präzisionsmaschine bereitzustellen, welche bei einem niedrigen Eigengewicht hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten bei gleichzeitig hoher Präzision und größtmöglicher Schwingungsreduzierung bereitstellt und welche kostengünstig herstellbar ist.It is therefore an object of the invention, while avoiding the disadvantages of the prior art, to provide a linear feed unit for a precision machine, which provides high processing speeds at the same time high precision and the greatest possible vibration reduction at a low weight and which is inexpensive to produce.

Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The problem is solved by the features listed in the protection claim 1. Preferred developments emerge from the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Linearvorschubeinheit weist eine Präzisionsstruktur, eine Stabilisierungsstruktur sowie eine Verbindungsschicht auf.A linear feed unit according to the invention has a precision structure, a stabilization structure and a connection layer.

Die Präzisionsstruktur erstreckt sich erfindungsgemäß in Längsrichtung, parallel zur Verfahrachse eines Läuferelements der Linearvorschubeinheit, und wird erfindungsgemäß durch ein nicht duktiles Material gebildet, welches zum einen schwingungs- und wärmedehnungsverminderte Eigenschaften aufweist und welches zum anderen, beispielsweise durch Planfräsen oder Planschleifen, sehr exakt bearbeitet werden kann. Erfindungsgemäß kommen hierfür insbesondere harte Materialien mit einem E-Modul größer 50·10⁹ N/m² zum Einsatz. Die Präzisionsstruktur weist damit eine hohe Steifigkeit auf.The precision structure according to the invention extends in the longitudinal direction, parallel to the travel axis of a rotor element of the linear feed unit, and is inventively formed by a non-ductile material, which has a vibration and thermal expansion reduced properties and which on the other hand, for example, by surface milling or surface grinding, are processed very accurately can. According to the invention, hard materials with an E-modulus greater than 50 · 10 ⁹ N / m ² are used for this purpose in particular. The precision structure thus has a high rigidity.

Die Stabilisierungsstruktur erstreckt sich erfindungsgemäß parallel zu der Präzisionsstruktur und dient in erster Linie dem Aufnehmen und Ableiten auftretender Kräfte, welche auf die Präzisionsstruktur und/oder auf die Stabilisierungsstruktur selbst einwirken, sowie zur Stabilisierung der Präzisionsstruktur. Als Materialien für die Stabilisierungsstruktur können erfindungsgemäß sowohl nicht duktile als auch duktile Werkstoffe zur Anwendung kommen.According to the invention, the stabilizing structure extends parallel to the precision structure and primarily serves to absorb and divert forces which act on the precision structure and / or the stabilizing structure itself and to stabilize the precision structure. As materials for the stabilizing structure according to the invention both non-ductile and ductile materials can be used.

Erfindungsgemäß ist die Verbindungsschicht als dauerelastische Verbindungsschicht ausgebildet, durch welche die Präzisionsstruktur erfindungsgemäß, an mindestens einer ihrer Längsseiten, schwimmend mit der Stabilisierungsstruktur verbunden ist.According to the invention, the connecting layer is formed as a permanently elastic connecting layer, by which the precision structure according to the invention, on at least one of its longitudinal sides, is connected in a floating manner to the stabilizing structure.

Unter einer schwimmenden Verbindung wird hierbei verstanden, dass durch die Verbindungsschicht eine insbesondere großflächige, feste und dennoch elastische Verbindung zwischen der Präzisionsstruktur und der Stabilisierungsstruktur bereitgestellt wird, welche zum einen besonders vorteilhaft eine Übertragung von Punktlasten von der Stabilisierungs- auf die Präzisionsstruktur vermeidet und welche zum anderen eine schwingungstechnische Entkopplung der Präzisionsstruktur von der Stabilisierungsstruktur bewirkt. Gleichzeitig wird ein unterschiedliches Ausdehnen der beiden Strukturen bei Wärmeeinwirkung ermöglicht.In this case, a floating connection is understood to mean that the connecting layer provides a particularly large, firm and yet elastic connection between the precision structure and the stabilizing structure, which avoids particularly advantageously transmission of point loads from the stabilizing structure to the precision structure and which another causes a vibration-technical decoupling of the precision structure of the stabilizing structure. At the same time a different expansion of the two structures is made possible by the action of heat.

Insbesondere durch das Ermöglichen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen wird es als besonderer Vorteil vermieden, dass es durch eine wärmebedingte Ausdehnung der Stabilisierungsstruktur zu übermäßigen Spannungen in der Präzisionsstruktur kommt, durch welche eine bimetallartige Verbiegung bewirkt oder die Präzisionsstruktur unter Umständen beschädigt werden könnte.In particular, by allowing the different thermal expansions, it is avoided as a particular advantage that thermal expansion of the stabilizing structure leads to excessive stresses in the precision structure, which would cause bimetallic bending or could possibly damage the precision structure.

Die schwimmende Verbindung kann erfindungsgemäß sowohl durch die Verbindungsschicht allein, als auch durch zusätzliche mechanische Verbindungselemente bereitgestellt werden. Hierbei sind die zusätzlichen mechanischen Verbindungselemente so ausgebildet, dass durch diese die schwingungstechnische Entkopplung der Präzisionsstruktur von der Stabilisierungsstruktur sowie deren unterschiedliche Längendehnung bei Wärmeeinwirkung nicht unterbunden werden. Des Weiteren sind die mechanischen Verbindungselemente so ausgebildet, dass sich auch zwischen diesen und der Präzisionsstruktur keine kritischen punktförmigen Lastübertragungen einstellen können. Als von der Erfindung mit umfasst wird es betrachtet, die schwimmende Verbindung mit einer zumindest abschnittweise gleitenden Verbindungsschicht bereit zu stellen.According to the invention, the floating connection can be provided both by the connection layer alone, as well as by additional mechanical connection elements. In this case, the additional mechanical connecting elements are designed such that they do not prevent the vibration-related decoupling of the precision structure from the stabilizing structure and its different elongation when exposed to heat. Furthermore, the mechanical connecting elements are designed so that even between these and the precision structure can not adjust critical point-shaped load transfers. As embraced by the invention, it is contemplated to provide the floating joint with an at least partially sliding tie layer.

Es wurde gefunden, dass es durch die dauerelastische Verbindungsschicht als besonderer Vorteil ermöglicht wird, unter Aufrechterhaltung der durch die Präzisionsstruktur bereitgestellten besonders vorteilhaften Eigenschaften zugleich die Festigkeit der Stabilisierungsstruktur zu nutzen.It has been found that it is made possible by the permanently elastic compound layer as a particular advantage, while maintaining the provided by the precision structure particularly advantageous properties at the same time to use the strength of the stabilizing structure.

Somit kann als besonderer Vorteil gegenüber solchen aus dem Stand der Technik bekannten Linearvorschubeinrichtungen, welche ausschließlich durch eine Präzisionsstruktur gebildet werden, die erfindungsgemäße Präzisionsstruktur mit wesentlich geringeren Materialstärken und damit mit wesentlich geringerem Gewicht, bei gleichzeitiger Erhaltung oder Verbesserung der Festigkeit und mit wesentlich verbesserter Stoßunempfindlichkeit, ausgebildet werden.Thus, as a particular advantage over such known from the prior art linear feed devices, which are formed exclusively by a precision structure, the precision structure according to the invention with much lower material thicknesses and thus with much lower weight, while maintaining or improving the strength and significantly improved shock resistance, be formed.

Speziell wenn eine erfindungsgemäße Linearvorschubeinheit an einer bewegten Achse angeordnet ist, ermöglicht das geringere Gewicht darüber hinaus eine Verringerung der, für das Bewegen und Abbremsen der bewegten Achse mit der Linearvorschubeinheit notwendigen, Kräfte sowie höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten bei einer gleichzeitig sehr hohen Präzision.In particular, when a linear feed unit according to the invention is arranged on a moving axis, the lower weight also makes it possible to reduce the forces necessary for moving and braking the moving axis with the linear feed unit, as well as higher processing speeds and, at the same time, very high precision.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Präzisionsstruktur der Linearvorschubeinheit aus Granit oder Polymerbeton.In a particularly advantageous development of the invention, the precision structure of the linear feed unit consists of granite or polymer concrete.

Sowohl Granit als auch Polymerbeton weisen zum einen ein sehr geringes Eigenschwing- und Wärmedehnungsverhalten auf, zum anderen zeichnen sie sich durch eine erreichbare hohe Steifigkeit der Präzisionsstruktur und eine sehr exakte Bearbeitbarkeit aus. Die exakte Bearbeitbarkeit der Werkstoffe ermöglicht in diesem Zusammenhang sowohl ein sehr präzises Vorbereiten und. Anpassen der Oberfläche der Präzisionsstruktur, beispielsweise an ein darauf anzuordnendes Läuferelemente der Linearvorschubeinheit, als auch die Vermeidung von späteren Ungenauigkeiten innerhalb eines Arbeitsvorgangs des Läuferelements durch dessen ungenaue Anordnung und Positionierung auf der Präzisionsstruktur.Both granite and polymer concrete have on the one hand a very low natural vibration and thermal expansion behavior, on the other hand, they are characterized by an achievable high rigidity of the precision structure and a very precise workability. The exact machinability of the materials allows in this context both a very precise preparation and. Adapting the surface of the precision structure, for example to a rotor elements of the linear feed unit to be arranged thereon, as well as avoiding later inaccuracies within a working process of the rotor element by its inaccurate arrangement and positioning on the precision structure.

Des Weiteren wird durch die Verwendung von Granit oder Polymerbeton, insbesondere bei einer mechanischen Werkstückbearbeitung, ein Aufschwingen der Präzisionsstruktur und somit des Läuferelements verhindert. Eine erfindungsgemäße Linearvorschubeinheit ermöglicht dadurch, beispielsweise bei deren Verwendung mit einem Läuferelement und einer an diesem angeordneten zerspanenden Einrichtung, wie einem Fräs- oder Schneidkopf, ein überaus exaktes Bearbeiten eines Werkstücks unter Vermeidung negativer Einflüsse durch Vibrationen oder einer Wärmedehnung. Die hohe Steifigkeit von Granit oder Polymerbeton sichert eine nur sehr geringe Verformung der Linearvorschubeinheit, auch wenn hohe Gegenkräfte des Fräs- oder Schneidkopfes aufgenommen werden müssen.Furthermore, by the use of granite or polymer concrete, especially in a mechanical workpiece machining, a swinging of the precision structure and thus the rotor element prevented. A linear feed unit according to the invention thereby makes it possible, for example when using it with a rotor element and a machining device arranged thereon, such as a milling or cutting head, to machine a workpiece precisely while avoiding negative influences due to vibrations or thermal expansion. The high rigidity of granite or polymer concrete ensures only a very small deformation of the linear feed unit, even if high opposing forces of the milling or cutting head must be recorded.

Zur Verwendung einer erfindungsgemäßen Linearvorschubeinheit mit einem Läuferelement, beispielsweise zur Werkstückbearbeitung, sind in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung an der Präzisionsschicht Führungseinrichtungen des Läuferelements angeordnet.To use a linear feed unit according to the invention with a rotor element, for example for workpiece machining, are in a particularly advantageous development of the invention arranged on the precision layer guide means of the rotor element.

Bei den Führungseinrichtungen handelt es sich in erster Linie um Führungsschienen, wobei diese insbesondere an der der Stabilisierungsstruktur gegenüberliegenden Seite der Präzisionsstruktur angeordnet sind. Die Erfindung beschränkt sich in diesem Zusammenhang jedoch nicht auf die Ausbildung der Führungseinrichtungen als Führungsschienen, vielmehr können hierbei auch andere Elemente, welche sich zur Führung eines entsprechenden Läuferelements eignen, eingesetzt werden.The guide devices are primarily guide rails, wherein these are arranged, in particular, on the side of the precision structure opposite the stabilization structure. The invention is not limited in this context, however, to the formation of the guide means as guide rails, but in this case also other elements which are suitable for guiding a corresponding rotor element can be used.

Es wurde gefunden, dass sich bei einer erfindungsgemäßen Anordnung der Führungseinrichtungen an der Präzisionsstruktur, deren positive Eigenschaften, speziell hinsichtlich des Schwingungsverhaltens, besonders vorteilhaft auf die Führungseinrichtungen übertragen und somit ein besonders exakter Sitz der Führungseinrichtungen innerhalb der Linearvorschubeinheit gewährleistet ist, weil die Präzisionsstruktur weitgehend das Auftreten von Schwingungen, von Verformungen bei Krafteinwirkungen, oder übermäßige Wärmedehnung verhindert.It has been found that in an inventive arrangement of the guide means on the precision structure whose positive properties, especially with respect to the vibration behavior, transferred particularly advantageous to the guide means and thus a particularly precise fit of the guide means is ensured within the linear feed unit, because the precision structure largely the Occurrence of vibrations, deformations in force, or excessive thermal expansion prevented.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Linearvorschubeinheit sieht vor, dass ein Messsystem zur Erfassung der Position des von der Linearvorschubeinheit geführten Läuferelements an der Präzisionsstruktur angeordnet ist. Ein derartiges Messsystem ermöglicht, beispielsweise während einer Werkstückbearbeitung oder einem Kalibrierungsvorgang, jederzeit eine exakte Positionsbestimmung des Läuferelements an der Linearvorschubeinheit. Des Weiteren ermöglicht das Messsystem eine exakte Positionierung des Läuferelements, zum Beispiel gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück.A further advantageous development of the linear feed unit provides that a measuring system for detecting the position of the runner element guided by the linear feed unit is arranged on the precision structure. Such a measuring system allows, for example during a workpiece machining or a calibration process, at any time an exact position determination of the rotor element on the linear feed unit. Furthermore, the measuring system allows an exact positioning of the rotor element, for example with respect to a workpiece to be machined.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Messsystems an der Präzisionsstruktur ist insbesondere aufgrund deren geringen Wärmedehnungsverhaltens vorteilhaft. Die Beeinflussung des Messsystems durch eine unerwünschte Positionsänderung infolge einer Wärmedehnung wird minimiert.The inventive arrangement of the measuring system on the precision structure is particularly advantageous because of their low thermal expansion behavior. The influence of the measuring system by an undesired change in position due to a thermal expansion is minimized.

In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung besteht die Stabilisierungsstruktur der Linearvorschubeinheit aus einem Leichtbauwerkstoff.In a particularly advantageous variant of the invention, the stabilizing structure of the linear feed unit consists of a lightweight material.

Als Leichtbauwerkstoffe kommen hierbei insbesondere Aluminium oder auch faserbewehrte Kunststoffe, wie beispielsweise GFK oder CFK zum Einsatz, wobei sich die Werkstoffe in jedem Fall durch ihr geringes Eigengewicht auszeichnen.As lightweight materials here are in particular aluminum or fiber-reinforced plastics, such as GRP or CFRP used, with the materials are characterized in each case by their low weight.

Die Bereitstellung einer Verbundkonstruktion aus einer schwingungs- und wärmedehnungsminimierten Präzisionsstruktur und einer Leichtbaustabilisierungsstruktur bringt den technologischen Vorteil der Erfindung gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen, nämlich das Bereitstellen einer besonders leichten und dennoch vibrations- und schwingungsoptimierten Linearvorschubeinheit für eine Präzisionsmaschine, besonders wirkungsvoll zur Geltung.The provision of a composite structure of a vibration and thermal expansion minimized precision structure and a lightweight stabilization structure brings the technological advantage of the invention over conventional devices, namely the provision of a particularly lightweight, yet vibration and vibration optimized linear feed unit for a precision machine, particularly effective advantage.

Insbesondere durch die Verwendung von Aluminium für die Stabilisierungsstruktur können darüber hinaus die Herstellungskosten für eine erfindungsgemäße Linearvorschubeinheit gesenkt werden.In particular, by the use of aluminum for the stabilizing structure, moreover, the production costs for a linear feed unit according to the invention can be reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Stabilisierungsstruktur so ausgebildet, dass diese die Präzisionsstruktur an drei ihrer Längsseiten umfasst. Das sich so ausbildende U-Profil der Stabilisierungsstruktur wirkt sich zum einen stabilitätserhöhend auf die Stabilisierungsstruktur auf.In a further advantageous embodiment of the invention, the stabilizing structure is designed such that it comprises the precision structure on three of its longitudinal sides. The thus-forming U-profile of the stabilization structure has a stability-increasing effect on the stabilization structure.

Zum anderen wird es durch die aufgeführte. Ausbildung der Stabilisierungsstruktur besonders vorteilhaft ermöglicht, dass die Verbindungsschicht auch zwischen zwei weitere Längsseiten der Präzisionsstruktur und den korrespondierenden Flächen der Stabilisierungsstruktur eingebracht werden kann. Die Präzisionsstruktur kann auf diese Weise mit einfachen Mitteln rahmenartig gefasst werden. Somit können durch die bereitgestellte Verbundkonstruktion höhere Lasten und Kräfte aufgenommen werden, wobei der Gefahr eines zumindest lokalen Ablösens der Präzisionsstruktur von der Stabilisierungsstruktur begegnet wird.On the other hand, it is listed by the. Forming the stabilizing structure allows particularly advantageous that the connection layer can also be introduced between two further longitudinal sides of the precision structure and the corresponding surfaces of the stabilizing structure. The precision structure can be framed in this way by simple means. Thus, higher loads and forces can be accommodated by the provided composite structure, wherein the risk of at least local detachment of the precision structure is met by the stabilizing structure.

Die Stabilisierungsstruktur einer erfindungsgemäßen Linearvorschubeinheit ist in einer bevorzugten Weiterbildung mit mindestens einem Halteelement verbunden.The stabilizing structure of a linear feed unit according to the invention is connected in a preferred development with at least one holding element.

Mittels eines solchen Halteelements ist die Linearvorschubeinheit über die Stabilisierungsstruktur beispielsweise an einem Maschinengestell einer Präzisionsmaschine oder an einer weiteren verfahrbaren Achse einer solchen Präzisionsmaschine angeordnet und überträgt dort Kräfte.By means of such a holding element, the linear feed unit is arranged via the stabilizing structure, for example on a machine frame of a precision machine or on a further movable axis of such a precision machine and transmits forces there.

Die Anordnung der Stabilisierungsstruktur an dem mindestens einen Halteelement in Kombination mit der dauerelastischen Verbindungsschicht zwischen der Stabilisierungs- und der Präzisionsstruktur, ermöglicht auf besonders vorteilhafte Weise die feste Anordnung der Linearvorschubeinheit an weiteren Elementen einer Präzisionsmaschine, ohne dabei ein unerwünschtes, punktförmiges Einleiten von Kräften oder Lasten direkt in die Präzisionsschicht zu generieren.The arrangement of the stabilizing structure on the at least one retaining element in combination with the permanently elastic connecting layer between the stabilizing and the precision structure, allows in a particularly advantageous manner, the fixed arrangement of the linear feed unit to other elements of a precision machine, without undesirable, punctiform introduction of forces or loads directly into the precision layer.

Eine ebenso vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass die Präzisionsstruktur selbst mit mindestens einem Halteelement verbunden ist.An equally advantageous variant of the invention provides that the precision structure itself is connected to at least one retaining element.

Auch in diesem Fall dient ein solches Halteelement zur Anordnung der Linearvorschubeinheit, insbesondere an einem Maschinengestell oder einer verfahrbaren Achse einer Präzisionsmaschine. Also in this case, such a holding element is used to arrange the linear feed unit, in particular on a machine frame or a movable axis of a precision machine.

Bei einer solchen direkten Anordnung der Präzisionsstruktur an dem mindestens einen Halteelement übernimmt die Stabilisierungsstruktur lediglich eine unterstützende Funktion für die Präzisionsstruktur, insbesondere bei auftretenden Zug- oder Biegelasten.With such a direct arrangement of the precision structure on the at least one retaining element, the stabilizing structure merely assumes a supporting function for the precision structure, in particular when tensile or bending loads occur.

Die Anordnung der Präzisionsstruktur an dem Halteelement bietet sich je nach Anwendungsfall insbesondere dann an, wenn die Präzisionsstruktur sehr exakt gegenüber den Halteelementen positioniert werden soll und die Stabilisierungsstruktur vergleichsweise sehr steif ausgebildet werden kann.Depending on the application, the arrangement of the precision structure on the holding element is particularly appropriate if the precision structure is to be positioned very precisely with respect to the holding elements and the stabilizing structure can be made comparatively very stiff.

Hierdurch kann insbesondere das Gewicht einer erfindungsgemäßen Linearvorschubeinheit weiter gesenkt werden.In this way, in particular, the weight of a linear feed unit according to the invention can be further reduced.

Die Verbindung zwischen der Präzisionsstruktur und dem mindestens einen Halteelement wird in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung durch eine weitere dauerelastische Verbindungsschicht realisiert.The connection between the precision structure and the at least one retaining element is realized in a particularly advantageous development by a further permanently elastic connecting layer.

Die weitere dauerelastische Verbindungsschicht weist vorzugsweise die gleichen Eigenschaften auf wie die Verbindungsschicht zwischen der Präzisions- und der Stabilisierungsstruktur und wird ebenfalls großflächig zwischen der Präzisionsstruktur und dem mindestens einen Halteelement aufgebracht.The further permanently elastic connecting layer preferably has the same properties as the connecting layer between the precision and the stabilizing structure and is also applied over a large area between the precision structure and the at least one holding element.

Es ergibt sich somit auf besonders vorteilhafte Weise eine schwingungsoptimierte Anbindung der Präzisionsstruktur an das Halteelement, welche eine unterschiedliche Wärmedehnung der Präzisionsstruktur gegenüber dem Halteelement, bei gleichzeitiger Vermeidung von Punktlasten, ermöglicht.This results in a particularly advantageous manner a vibration-optimized connection of the precision structure to the holding element, which allows a different thermal expansion of the precision structure relative to the holding element, while avoiding point loads.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand vonThe invention will be described as an embodiment with reference to

1 Schrägansicht Linearvorschubeinheit mit Läuferelement 1 Tilt view Linear feed unit with runner element

2 vereinfachte Schnittansicht näher erläutert. 2 simplified sectional view explained in more detail.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Linearvorschubeinheit in einer Schrägansicht. 1 shows a linear feed unit according to the invention in an oblique view.

Dabei weist die Linearvorschubeinheit eine Präzisionsstruktur 1 und eine Stabilisierungsstruktur 2 auf, welche über eine Verbindungsschicht 3 schwimmend miteinander verbunden sind. Weiterhin sind an der, sich in Bewegungsrichtung eines Läuferelements 5 erstreckenden, Präzisionsstruktur 1 Führungseinrichtungen 4 zum linearen Führen des Läuferelements 5 angeordnet. Das Läuferelement 5 dient insbesondere zur Aufnahme von Werkzeugen (nicht dargestellt) für die Werkstückbearbeitung, wie beispielsweise Schneid- oder Fräsköpfe oder zur Aufnahme weiterer Linearvorschubeinheiten (nicht dargestellt). Vorzugsweise weist eine solche weitere Linearvorschubeinheit ebenfalls den erfindungsgemäßen Aufbau auf, wodurch die erfindungsgemäßen Vorteile, insbesondere die hohe Präzision bei vergleichsweise geringer Masse erreicht werden. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen die Präzisionsstruktur 1 aus Granit und die Stabilisierungsstruktur 2 aus Aluminium.In this case, the linear feed unit has a precision structure 1 and a stabilizing structure 2 on, which has a connection layer 3 floating together. Furthermore, at, in the direction of movement of a rotor element 5 extending, precision structure 1 guide devices 4 for linear guidance of the rotor element 5 arranged. The runner element 5 is used in particular for receiving tools (not shown) for workpiece machining, such as cutting or milling heads or for receiving other linear feed units (not shown). Preferably, such a further linear feed unit also has the structure according to the invention, whereby the advantages according to the invention, in particular the high precision are achieved at a comparatively low mass. In the embodiment shown here are the precision structure 1 made of granite and the stabilizing structure 2 made of aluminium.

Granit eignet sich als Material für die Präzisionsstruktur 1 insbesondere aus dem Grund, da Granit zum einen schwingungs- und wärmedehnungsminimierte Eigenschaften aufweist und eine Präzisionsstruktur hoher Steifigkeit ermöglicht zum anderen besonders exakt, beispielsweise durch Planfräsen oder Planschleifen, bearbeitet werden kann. Die Präzisionsstruktur 1 ermöglicht somit auf besonders vorteilhafte Weise eine sehr exakte Anordnung der Führungseinrichtungen 4, wobei die exakte Positionierung der Führungseinrichtungen auf der Präzisionsstruktur 1, durch deren minimierte Wärmedehnung, auch unter Wärmeeinfluss gewährleistet bleibt.Granite is suitable as a material for the precision structure 1 in particular, for the reason that granite has a vibration and thermal expansion minimized properties and a precision structure of high rigidity allows the other particularly precise, for example by face milling or surface grinding, can be edited. The precision structure 1 thus allows in a particularly advantageous manner a very precise arrangement of the guide devices 4 , wherein the exact positioning of the guide means on the precision structure 1 , ensures its minimized thermal expansion, even under the influence of heat.

Die Stabilisierungsstruktur 2 dient erfindungsgemäß zum einen zur Stabilisierung und Unterstützung der Präzisionsstruktur 1 und zum anderen zur Aufnahme und Ableitung auftretender Kräfte, welche durch ein Bewegen des Läuferelements 5 oder eine Positionierung der gesamten Linearvorschubeinheit entstehen.The stabilizing structure 2 serves according to the invention on the one hand to stabilize and support the precision structure 1 and on the other hand for receiving and discharging occurring forces, which by moving the rotor element 5 or a positioning of the entire linear feed unit arise.

Die Verbindungsschicht 3 ist vorliegend durch flächige Verklebung ausgebildet und besteht aus einem dauerelastisch aushärtenden 2-Komponenten-Kleber.The connection layer 3 is in this case formed by surface bonding and consists of a permanently elastic hardening 2-component adhesive.

Die dauerelastische Ausbildung der Verbindungsschicht 3 bewirkt als besonderen Vorteil zum einen eine schwingungstechnische Entkopplung der Präzisionsstruktur 1 von der Stabilisierungsstruktur 2. Zum anderen wird es durch die dauerelastische Verbindungsschicht 3 den beiden Strukturen ermöglicht, eine, ihrem jeweiligen Wärmedehnungskoeffizienten entsprechende, Ausdehnung unter Wärmeeinfluss zu vollziehen. Zu einem derartigen Wärmeeinfluss kann es insbesondere während einer Verwendung der Linearvorschubeinheit im Rahmen einer Werkstückbearbeitung oder durch ungleichmäßige Temperaturen eines Anwendungsumfeldes der Linearvorschubeinheit kommen.The permanently elastic formation of the bonding layer 3 causes a special advantage on the one hand a vibration-technical decoupling of the precision structure 1 from the stabilizing structure 2 , On the other hand it is due to the permanently elastic compound layer 3 allows the two structures to perform a, corresponding to their respective thermal expansion coefficient, expansion under the influence of heat. Such a heat influence can occur, in particular, during use of the linear feed unit in the context of workpiece machining or due to uneven temperatures of an application environment of the linear feed unit.

Durch die Verwendung von Aluminium kann auf besonders vorteilhafte Weise eine sehr leichte und, insbesondere durch die vorliegende Ausbildung als U-Profil, dennoch verwindungssteife Stabilisierungsstruktur 2 bereitgestellt werden, welche erfindungsgemäß mit Halteelementen (nicht dargestellt), zur Montage der Linearvorschubeinheit an einem Maschinengestell (nicht dargestellt) oder einer verfahrbaren Maschinenachse (nicht dargestellt) oder einer weiteren Linearvorschubeinheit (nicht dargestellt), verbunden werden kann.By the use of aluminum can in a particularly advantageous manner a very light and, in particular by the present training as a U-profile, yet torsionally rigid stabilizing structure 2 be provided, which according to the invention with holding elements (not shown), for mounting the linear feed unit on a machine frame (not shown) or a movable machine axis (not shown) or another linear feed unit (not shown), can be connected.

Das erfindungsgemäße Verbinden der Stabilisierungsstruktur 2 mit den Halteelementen ermöglicht eine Einleitung von Kräften, welche beispielsweise bei der Bewegung der gesamten Linearvorschubeinheit entstehen, aus den Halteelementen in die Stabilisierungsstruktur 2 und eine Ableitung von Kräften, welche über die Präzisionsstruktur 1 auf die Stabilisierungsstruktur 2 übertragen werden, aus der Stabilisierungsstruktur 2 in die Halteelemente.The joining according to the invention of the stabilizing structure 2 With the holding elements allows an introduction of forces, which arise for example in the movement of the entire linear feed unit, from the holding elements in the stabilizing structure 2 and a derivative of forces which are beyond the precision structure 1 on the stabilizing structure 2 be transferred from the stabilizing structure 2 in the holding elements.

Durch ein erfindungsgemäß großflächiges Vorsehen der Verbindungsschicht 3 zwischen der Präzisionsstruktur 1 und der Stabilisierungsstruktur 2 werden punktförmige Lasten, welche unter Umständen auf die Präzisionsstruktur 1 einwirken und zu Schäden an dieser führen könnten, wirksam vermieden.By an inventive large-scale provision of the connecting layer 3 between the precision structure 1 and the stabilizing structure 2 be punctiform loads, which may affect the precision structure 1 and effectively damage them.

Durch die Erfindung kann somit eine Linearvorschubeinheit bereitgestellt werden, welche zum einen eine schwingungs- und wärmedehnungsminimierte Präzisionsstruktur 1 aufweist, die über eine zusätzlich schwingungsminimierende, dauerelastische Verbindungsschicht 3 mit einer stabilisierenden und kraftableitenden Stabilisierungsstruktur 2 verbunden ist.The invention thus provides a linear feed unit which, on the one hand, has a precision structure which minimizes vibration and thermal expansion 1 which has an additionally vibration-minimizing, permanently elastic connecting layer 3 with a stabilizing and force-deflecting stabilizing structure 2 connected is.

Gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen kann durch diese Verbundkonstruktion eine besonders leichte und mit geringeren Herstellungskosten behaftete Linearvorschubeinheit für eine Verwendung in einer Präzisionsmaschine bereitgestellt werden, welche stets eine exakte Positionierung des Läuferelements 5 gewährleistet.Compared to conventional devices, this composite construction makes it possible to provide a particularly lightweight and less costly linear feed unit for use in a precision machine, which always ensures exact positioning of the rotor element 5 guaranteed.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Linearvorschubeinheit in einer vereinfachten Schnittdarstellung. 2 shows a linear feed unit according to the invention in a simplified sectional view.

Hierbei zeigt das Bezugszeichen 1 die Präzisionsstruktur, das Bezugszeichen 2 die Stabilisierungsstruktur und das Bezugszeichen 3 die Verbindungsschicht.Here, the reference symbol 1 the precision structure, the reference number 2 the stabilizing structure and the reference numeral 3 the connection layer.

Die Verbindungsschicht 3 liegt im hier gezeigten Ausführungsbeispiel nur zwischen einer Längsseite der Präzisionsstruktur 1 und einer, mit dieser korrespondierenden, Längsseite der Stabilisierungsstruktur 2 vor.The connection layer 3 lies in the embodiment shown here only between a longitudinal side of the precision structure 1 and one, with this corresponding, longitudinal side of the stabilizing structure 2 in front.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Präzisionsstrukturprecision structure
22: Stabilisierungsstrukturstabilization structure
33: Verbindungsschichtlink layer
44: Führungseinrichtungenguide devices
55: Läuferelementrunner element

Claims

Linear feed unit, comprising a precision structure ( 1 ), a stabilizing structure ( 2 ) and a connection layer ( 3 ), whereby the precision structure ( 1 ) is formed by a non-ductile material and wherein the bonding layer ( 3 ) is formed as a permanently elastic connecting layer and wherein the precision structure ( 1 ) via the connection layer ( 3 ) floating with the stabilizing structure ( 2 ) connected is.

Linear feed unit according to claim 1, wherein the precision structure ( 1 ) consists of granite or polymer concrete.

Linear feed unit according to claim 1 and 2, wherein at the precision structure ( 1 ) Management facilities ( 4 ) for a runner element ( 5 ) are arranged.

Linear feed unit according to one of the preceding claims, wherein on the precision structure ( 1 ) a measuring system for detecting the position of the rotor element ( 5 ) is arranged.

Linear feed unit according to one of the preceding claims, wherein the stabilizing structure ( 2 ) consists of a lightweight material.

Linear feed unit according to one of the preceding claims, wherein the stabilizing structure ( 2 ) is designed so that this the precision structure ( 1 ) on three of its long sides.

Linear feed unit according to one of claims 1 to 6, wherein the stabilizing structure ( 2 ) is connected to at least one holding element.

Linear feed unit according to one of claims 1 to 6, wherein the precision structure ( 1 ) is connected to at least one holding element.

Linear feed unit according to claim 8, wherein the connection is effected by a further permanently elastic connecting layer.