DE69620611T2

DE69620611T2 - Koordinatenmaschine

Info

Publication number: DE69620611T2
Application number: DE69620611T
Authority: DE
Inventors: Jan Ryd
Original assignee: WATER JET SERVICE RONNEBY AB
Current assignee: WATER JET SERVICE RONNEBY AB
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: WO1997001415A1; KR100399249B1; SE503923C2; SE9502362L; CN1078513C; ES2173299T3; KR19990028495A; ATE215865T1; CZ412597A3; CZ288907B6; CN1189114A; DE69620611D1; EP0842009B1; JPH11508492A; SE9502362D0; EP0842009A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine, umfassend einen rechteckigen Rahmen, dessen gegenüberliegende parallele Seiten bestimmt sind, entweder unmittelbar oder mittelbar ein Ende einer Stange zu einer Gleit- oder Rollbewegung in Längsrichtung der Maschine abzustützen, wobei die Stange ein Bearbeitungswerkzeug zu einer Bewegung in einer Richtung trägt, die von der Bewegungsrichtung der Stange abweicht.
Eine derartige Maschine wird auch als Kreuzschlitten bezeichnet, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Last in mindestens zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen zu bewegen.
Das Grundprinzip, auf dem eine solche Maschine beruht, ist aus Fig. 1 ersichtlich, die einen Kreuzschlitten zeigt, bei dem die Tragachse oder -stange an beiden Enden abgestützt sein muß. Kreuzschlitten müssen mit großer Genauigkeit arbeiten. Bei der Herstellung solcher Maschinen wurden üblicherweise die nachfolgenden Prinzipien angewendet:
Sehr hohe Toleranzanforderungen werden an diejenigen Maschinenelemente gestellt, die zusammen eine stabile, feste Einheit bilden, das heißt an das mit dem Bezugszeichen "a" bezeichnete Maschinenteil hinsichtlich der Parallelität zwischen Rahmenseiten und den Mitteln zur Befestigung der Achse oder der Stange. Die parallelen Seitenbahnen müssen hinsichtlich der Parallelität überaus genau sein, und der Abstand "A" muß ein genaues Maß haben. Für den Fachmann ist erkennbar, daß die Kräfte und Belastungen, die im Betrieb der Maschine auftreten, sowohl aktive als auch passive Kräfte weitestgehend verringert werden müssen, um die gewünschte Arbeitsweise der Maschine zu erzielen. Aus diesem Grund sind die Begriffe "überaus genau" und "exakte Parallelität" als relative Begriffe anzusehen, auch wenn erkennbar ist, daß die Herstellungskosten dadurch zwangsläufig hoch sind. Ferner muß das Maschinenteil "a" an betreffenden Seiten synchron angetrieben werden, um eine optimale Synchronisation der Bewegung der Stange zu erzielen. Da diese hohen Anforderungen an die Genauigkeit zu hohen Kosten führen, stellt dies ein Problem dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellungskosten zu verringern, ohne die Präzision der Maschine negativ zu beeinflussen. Diese Aufgabe wird mit einer Maschine mit den im kennzeichnenden Teil des nachfolgenden Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Durch die mit der Erfindung vorgeschlagene Lösung werden die Toleranzanforderungen des Maschinenteils "a" erheblich verringert. Die Lösung macht die früher erforderliche Parallelität der Bewegungsbahnen "A" entbehrlich und verringert auch das Bedürfnis der Synchronisierung der beiden Bahnen erheblich, weil die Achse oder Stange schräg angeordnet sein kann, ohne eine Fehlfunktion der Maschine zu riskieren.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte, aber nicht einschränkende Lösungen angegeben.
Eine Maschine der vorstehend beschriebenen Art kann für zahlreiche verschiedene Bearbeitungsfunktionen benutzt werden. Bei dem von der Stange getragenen Bearbeitungswerkzeug kann es sich beispielsweise um eine Wasserschneideinrichtung zur Präzisionsbearbeitung eines darunter angeordneten Werkstücks handeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines herkömmlichen Kreuzschlittens,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Maschine,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine,
Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform einer Gelenkverbindung zwischen einer Stange und dem Maschinenrahmen, und
Fig. 5 in schematischer Darstellung die Bewegung einer Stange oder Achse, die mit der Gelenklagerung nach Fig. 3 ausgerüstet ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein typischer Kreuzschlitten ein Rahmenteil 10 und zwei voneinander beabstandete parallele Führungen 11, 12. Diese Führungen 11, 12 bilden Abstützungen für eine bewegbare Querstange 13, die ein Bearbeitungswerkzeug 14 trägt. Jedes Ende der Stange 13 ist mit einem Maschinenbestandteil 15, 16 verbunden oder als solches ausgebildet. Die Maschinenbestandteile 15, 16 wirken mit den Führungen 11, 12 zusammen, so daß die Stange 13 und das von dieser getragene Bearbeitungswerkzeug 14 in Längsrichtung x der Maschine bewegbar sind. Das Bearbeitungswerkzeug 14 kann eine Wasserschneideinrichtung sein, um ein darunter angeordnetes (nicht gezeigtes) Werkstück zu bearbeiten. Das Bearbeitungswerkzeug 14 ist auf der Stange 13 mit Gleit- oder Rollbewegung in y- Richtung bewegbar. Die x- und y-Bewegungsrichtungen sind in Fig. 1 mit Pfeilen gekennzeichnet.
Die Maschinenbestandteile, die gemeinsam das Maschinenteil "a" bilden, ergeben eine stabile und feste Einheit und stellen hohe Toleranzanforderungen an die Parallelität zwischen den Maschinenteilen oder Führungen 15, 16. Daraus folgt, daß die beiden zueinander parallelen Führungen 11, 12 genau positioniert sein müssen und daß der Achsabstand "A" genau sein muß. Jedes der Maschinenbestandteile oder Führungen 15, 16 wird von einem Motor angetrieben, so daß sich die Teile 15, 16 genau synchron bewegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, von der ein kleiner Teil in Übereinstimmung mit der bekannten Maschine ausgebildet ist.
Eine Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 2 bis 5 gezeigt. Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer solchen Maschine, die einen Rahmen 20 mit vier vertikalen Druckstreben 21 umfaßt, die durch Träger 22 verbunden sind.
Gegenüberliegende Druckstreben 21 tragen jeweils einen fahrbaren Aufbau 23 bekannter Art. Ein Ende eines Stützteils 24 ist an den betreffenden Aufbauten 23 befestigt, und das gegenüberliegende Ende des Stützteils 24 ist mit einer das Bearbeitungswerkzeug 26 tragenden Stange 25 verbunden. Diese Konstruktion ermöglicht es, daß die Stange 25, die auf diese Weise an zwei gegenüberliegenden Punkten quer zu dem fahrbaren Aufbau 23 aufgehängt ist, in einer Richtung (der y- Richtung in Fig. 3) bewegt werden kann, und daß das Bearbeitungswerkzeug 26 entlang der Stange 25 in einer anderen Richtung (der x-Richtung in Fig. 3) bewegt werden kann.
Dies ist schematisch in Fig. 3 dargestellt, und aus der Zeichnung geht hervor, daß die Stange 25 über eine erste Lagerung 27 an einem Ende und eine zweite Lagerung 28 am gegenüberliegenden Ende mit den zugeordneten Stützteilen 24 zusammenwirkt.
Die erste Lagerung 27 bildet gewissermaßen einen mechanischen Nullpunkt, was in diesem Fall bedeutet, daß die Stange 25 an ihrem Befestigungsende um einen vertikalen Stift 35 in einem beschränkten Ausmaß verschwenkbar ist.
Das zweite Lager 28 am gegenüberliegenden Ende der Stange ist so angeordnet, daß sich die Stange 25 in einem beschränkten Ausmaß horizontal bewegen und auch verdrehen kann.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Lagers 28.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Lagereinrichtung zwei zueinander parallele Buchsen 29, 30 umfaßt, die jeweils von einem Stift 29', 30' durchsetzt werden. Die Buchsen 29, 30 haben ein axiales Spiel und sind zwischen Führungswänden 29", 30" angeordnet. Das Lager kann eine bekannte Bauart eines Kugellagers sein, das eine Längsbewegung der Stifte 29', 30' in dem selben ermöglicht. Ein vertikaler Gelenkstift 31 ist über Befestigungsnasen 32, 33 mit den Stützteilen 24 der Stange 25 verbunden, und eine Gelenkverbindung 34 verbindet Kugellager 29, 30, 29', 30' mit dem Gelenkstift 31.
Die Lagerungen 27 und 28 ermöglichen eine Bewegung der Stange 25 in der in Fig. 5 schematisch dargestellten Weise. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß folgende Vorteile erzielt werden:
a) Die Toleranzanforderungen an das Maschinenteil "a" (siehe Fig. 1) werden erheblich verringert.
b) Das Erfordernis einer präzisen Abmessung zwischen den angetriebenen Führungsbahnen (die Abmessung "A" in Fig. 1) wird durch die erfindungsgemäße Lösung erheblich verringert, die eine Schrägstellung der Stange 25 ohne die Gefahr einer Verklemmung oder dergleichen ermöglicht, die zu einer Störung der Maschine führen könnte.
Die Erfindung beruht daher auf dem Grundprinzip, daß die Stange oder der Träger, die bzw. der mit den Führungen beweglich zusammenwirkt und das Bearbeitungswerkzeug trägt, an einem Ende mit einer Gelenkeinrichtung 27 versehen wird, die eine Verschwenkung dieses Endes ermöglicht, und am anderen Ende mit einer Lagereinrichtung 28 versehen wird, die eine begrenzte horizontale Bewegung der Stange 25 sowie eine begrenzte Schwenkbewegung dieser Stange ermöglicht.
Für den Fachmann ist erkennbar, daß die Lagereinrichtung 28 anders ausgebildet sein kann als in Fig. 4 gezeigt, und daß nur eine solche Lagerung 28 vorgesehen sein muß, auch wenn zwei solche Lagereinrichtungen vorzuziehen sind.

Claims

1. Maschine, umfassend einen rechteckigen Rahmen (20), dessen gegenüberliegende parallele Seiten bestimmt sind, ein Ende einer Stange (25) beweglich zu tragen, die sich vorzugsweise in Längsrichtung (x) der Maschine bewegen kann, und die ein Bearbeitungswerkzeug (26) zu einer Bewegung in einer Richtung (y) trägt, die von der Richtung, in der sich die Stange (25) bewegt, abweicht, wobei ein Ende der Stange (25) mit einer ersten Lagerung (27) zusammenwirkt, die einen mechanischen Nullpunkt bildet und eine begrenzte Schwenkbewegung der Stange ermöglicht, und wobei das andere Ende der Stange (25) mit einer zweiten Lagerung zusammenwirkt, die eine horizontale Bewegung und eine Schwenkbewegung der Stange (25) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagerung (28) mindestens einen vertikalen Gelenkstift (31) umfaßt, der in Nasen (32, 33, 34) eingreift, die von einem Befestigungsteil (24) und von einem Zwischenteil in zueinander entgegengesetzten Richtungen abstehen, und mindestens eine Kugel-Buchsenanordnung (29, 29', 30, 30') umfaßt, die über das Zwischenteil mit der Stange (25) und mit dem vertikalen Gelenkstift (31) verbunden ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zueinander entgegengesetzte Bewegungsbahnen, entlang welchen sich die Stange (25) bewegen kann, mit einem Ende des Befestigungsteils (24) zusammenwirken, dessen anderes Ende die betreffende Lagerung (27, 28) trägt, mit dem die Stange (25) zusammenwirkt.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lagerung (27) von einer zweiten Gruppe von Nasen gebildet ist, die an dem einen Ende der Stange (25) bzw. an dem Befestigungsteil (24) angeordnet sind und in entgegengesetzten Richtungen nach außen vorspringen und in die ein Gelenkstift (35) eingesetzt ist.