DE10028057C2

DE10028057C2 - processing machine

Info

Publication number: DE10028057C2
Application number: DE2000128057
Authority: DE
Inventors: Johannes Fooke
Original assignee: Fooke GmbH
Current assignee: Fooke GmbH
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: DE10028057A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a processing machine according to the Preamble of claim 1.

Aus der WO 86/00039 ist eine derartige Bearbeitungsmaschine bekannt.Such a processing machine is known from WO 86/00039 known.

Es besteht einerseits das Bedürfnis, die Positionier- und Wie derholgenauigkeit der Halterung zu optimieren. Hierzu ist eine möglichst steife und stabile Ausgestaltung der drei Antriebs stränge erforderlich. Andererseits besteht das Bedürfnis, die Halterung und damit den Werkzeugkopf möglichst schnell be schleunigen zu können, um auf diese Weise hohe Bearbei tungsgeschwindigkeiten zu ermöglichen. Die besonders stabile Ausgestaltung der Antriebsstränge, die zugunsten einer hohen Präzision der Bearbeitung gewünscht ist, steht dem Bedürfnis nach einer möglichst leichten und damit schnell zu beschleuni genden Ausgestaltung der Bearbeitungsmaschine entgegen, da die steifere und stabilere Ausgestaltung der Bearbeitungsma schine üblicherweise mit einer Gewichtserhöhung einhergeht.On the one hand there is a need, the positioning and how to optimize the accuracy of the holder. This is a stiff and stable design of the three drives strands required. On the other hand, there is a need to Bracket and thus the tool head as quickly as possible to be able to accelerate in order to achieve high processing enable speeds. The particularly stable Design of the drive trains in favor of a high Precision machining is required for the easiest and fastest possible acceleration opposite design of the processing machine because the stiffer and more stable design of the machining dimension usually accompanied by an increase in weight.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Bearbeitungsmaschine dahingehend zu verbessern, daß diese bei möglichst geringem Gewicht möglichst steif ausgebildet ist, so daß einerseits hohe Beschleunigungswerte für den Werk zeugkopf erzielbar sind und andererseits eine exakte Positionie rung und hohe Wiederholgenauigkeit mit der Bearbeitungsma schine möglich sind.The invention has for its object a generic Machine tool to improve that is as rigid as possible with the lowest possible weight, so that on the one hand high acceleration values for the plant tool head are achievable and on the other hand an exact positioning and high repeatability with the machining dimension seem possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Bearbeitungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This task is performed by a processing machine with the Features of claim 1 solved.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die Bewegungen, die zwischen dem einzelnen Antriebsstrang und der Halterung für den Bearbeitungskopf erfolgen, über ein Reduktionsgetriebe zu verringern. Auf diese Weise werden in dem Maße, in dem das Reduktionsgetriebe untersetzt ist, Ungenauigkeiten, die hinsichtlich der Lage des Antriebsstranges im Raum auftreten, in verringertem Maße auf die Halterung des Bearbeitungskopfes übertragen.In other words, the invention proposes the movements between the single driveline and the bracket for the machining head, via a reduction gear to reduce. In this way, to the extent that the reduction gear is reduced, inaccuracies occur with regard to the position of the drive train in the room, to a lesser extent on the holder of the processing head transfer.

Auf überraschende Weise hat sich herausgestellt, daß durch das vorgesehene Getriebe Gewicht eingespart werden kann:
Zunächst bedeutet die Anordnung des Getriebes ein zusätzli ches Gewicht, welches in der Nähe der Halterung am Antriebs strang angeordnet ist, so daß dieses zusätzliche Gewicht bei spielsweise eine Durchbiegung des Antriebsstranges noch zu sätzlich fördert und durch sein zusätzliches Gewicht die Be schleunigungsfähigkeit des Werkzeugkopfes beeinträchtigt. Um die gleiche Positioniergenauigkeit zu erreichen, müßte jedoch unter Verzicht auf das erfindungsgemäß vorgesehene Getriebe der Antriebsstrang erheblich steifer ausgestaltet sein, welches mit einem Mehraufwand an Material einhergeht, das hierdurch letztendlich das Gewicht erheblich größer wäre als bei Verwen dung des Reduktionsgetriebes. Durch dieses größere Gewicht würde jedoch nicht nur die Beschleunigungsfähigkeit des Werk zeugkopfes beeinträchtigt werden, sondern auch die Positio niergenauigkeit würde durch die erheblich größere, zu be schleunigende und abzubremsende Masse beeinträchtigt, da beispielsweise Nachschwingungen in verstärktem Maße auftre ten könnten.Surprisingly, it has been found that weight can be saved by the gear provided:
First, the arrangement of the transmission means an additional weight, which is arranged in the vicinity of the bracket on the drive train, so that this additional weight in a deflection of the drive train, for example, further promotes and by its additional weight affects the acceleration ability of the tool head. In order to achieve the same positioning accuracy, the drive train would have to be designed to be considerably stiffer without the gearbox provided according to the invention, which involves an additional outlay of material, which would ultimately make the weight considerably greater than if the reduction gear were used. However, this greater weight would not only impair the ability of the tool head to accelerate, but also the positioning accuracy would be impaired by the considerably larger mass to be accelerated and braked, since, for example, reverberations could occur to an increased extent.

Vorteilhaft kann an jedem Antriebsstrang ein derartiges Reduk tionsgetriebe vorgesehen sein, so daß der erwähnte Präzisions gewinn in größtmöglichem Umfang bei der Bearbeitungsmaschi ne erzielt wird. Je nach Anwendungsfall kann jedoch vorgese hen sein, das Reduktionsgetriebe nur an einem oder an zwei der insgesamt drei Antriebsstränge vorzusehen, wenn Bewe gungen, die durch den oder die anderen Antriebsstränge an der Halterung bewirkt werden, demgegenüber unkritisch sind, so daß hier kein Präzisionsgewinn hinsichtlich der Positionierge nauigkeit erforderlich ist und stattdessen unter Verzicht auf das Reduktionsgetriebe die zu beschleunigenden Massen möglichst gering gehalten werden können.Such a reduc can be advantageous on each drive train tion gear can be provided so that the precision mentioned profit in the greatest possible extent in the processing machine ne is achieved. Depending on the application, however, it can be read hen, the reduction gear only on one or two of the total of three drive trains to be provided if Bewe gungen by the or the other drive trains on the Bracket are effected, are not critical, so that there is no gain in precision with regard to the positioning accuracy is required and instead waiving that Reduction gear the masses to be accelerated if possible can be kept low.

Vorteilhaft kann jeder Antriebsstrang an die Halterung über ein lediglich einachsiges Gelenk anschließen, so daß eine hoch präzise und hochdynamische Steuerung der Bearbeitungsma schine möglich ist.Each drive train can advantageously be connected to the holder via a just connect uniaxial joint so that one is high precise and highly dynamic control of the machining dimensions seems possible.

Vorteilhaft kann das Reduktionsgetriebe als Kegelradgetriebe ausgestaltet sein, beispielsweise mit einer Spiralverzahnung, die einen gleichmäßigen Übergang von einem zum nächsten Zahnpaar ermöglicht und damit "Rattermarken" am Werkstück vermeiden hilft. Derartige Kegelradgetriebe sind handelsüblich, so daß es sich um problemlos erhältliche und preiswerte Serien teile handelt, die eine kostengünstige Ausgestaltung der Bear beitungsmaschine begünstigen.The reduction gear can advantageously be a bevel gear be designed, for example with spiral teeth, making a smooth transition from one to the next Enables pair of teeth and thus "chatter marks" on the workpiece helps to avoid. Such bevel gearboxes are commercially available, so that it is easily available and inexpensive series parts deals, the cost-effective design of the Bear favor processing machine.

Das Prinzip einer überlagerten translatorischen und rotatori schen Bewegung des Antriebsstranges, welches aus den gat tungsgemäßen Bearbeitungsmaschinen bekannt ist, ist erfin dungsgemäß um eine zusätzliche Schwenkbewegung erweitert worden, welche der rotatorischen Bewegung des Antriebsstran ges überlagert ist, wobei die Halterung des Werkzeugkopfes gegenüber dem Antriebsstrang verschwenkt wird. Um die vor zugsweise lediglich eine Achse des Gelenkes, mit welchem die Halterung an den Antriebsstrang anschließt.The principle of a superimposed translatory and rotatori motion of the drive train, which from the gat processing machines is known is invented appropriately expanded by an additional swivel movement the rotational movement of the drive train ges is superimposed, the holder of the tool head is pivoted relative to the drive train. To the front preferably only one axis of the joint with which the Bracket connected to the drive train.

Wenn das Reduktionsgetriebe zwischen der Halterung und dem Antriebsstrang, im Verbund mit den beiden anderen Antriebs strängen vorgesehen ist, wird eine mehrachsige Bewegung der Halterung ermöglicht, ohne daß es hierzu zusätzlicher An triebsmotoren bedarf.If the reduction gear between the bracket and the Powertrain, in conjunction with the other two drives strands is provided, a multi-axis movement of the Bracket allows without this to additional drive motors required.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich nung im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is based on the drawing tion explained in more detail below.

Dabei ist in der Zeichnung mit 1 allgemein eine Bearbeitungs maschine bezeichnet, die in der Zeichnung lediglich aus schnittsweise ersichtlich ist. Die Bearbeitungsmaschine 1 weist eine Bearbeitungskabine auf, von der Wandungen 2 erkennbar sind. Auf einem Bearbeitungstisch 3 kann ein Werkstück ange ordnet werden. Dieses Werkstück kann mit dem Arbeitskopf der Bearbeitungsmaschine 1 bearbeitet werden, wobei der Bearbei tungskopf beispielsweise als Bohrer, Fräser, Laserschneider oder als Vermessungseinrichtung zur mechanischen oder opti schen Abtastung ausgestaltet sein kann, oder beispielsweise eine Schweißeinrichtung aufweisen kann.In the drawing, 1 generally denotes a processing machine, which can be seen in the drawing only in sections. The processing machine 1 has a processing cabin, from which walls 2 can be seen. A workpiece can be arranged on a processing table 3 . This workpiece can be processed with the working head of the processing machine 1 , wherein the processing head can be configured, for example, as a drill, milling cutter, laser cutter or as a measuring device for mechanical or optical scanning, or can have, for example, a welding device.

Dieser erwähnte Arbeitskopf ist an einer Halterung 4 anbringbar, wobei die Halterung 4 von drei Antriebssträngen 5 getragen wird. Jeder Antriebsstrang 5 ist kardanisch gelagert und sowohl rotatorisch als auch translatorisch angetrieben. Die Rotations bewegung eines Antriebsstranges 5 wird mittels eines Redukti onsgetriebes 6, welches als spiralverzahntes Kegelradgetriebe ausgestaltet ist, in eine Schwenkbewegung geringeren Ausma ßes umgesetzt, wobei die Halterung 4 diese Schwenkbewegung um eine Achse eines Gelenkes 7 ausführt.This mentioned working head can be attached to a holder 4 , the holder 4 being carried by three drive trains 5 . Each drive train 5 is gimbal-mounted and driven both rotationally and translationally. The rotational movement of a drive train 5 is implemented by means of a reduction gear 6 , which is designed as a spiral toothed bevel gear, in a pivoting movement of lesser dimensions, the holder 4 carrying out this pivoting movement about an axis of a joint 7 .

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist der obere der drei An triebsstränge 5 kein Reduktionsgetriebe auf, sondern diese sind lediglich in den beiden unteren Antriebsstränge 5 vorgesehen, so daß die Steuerung der Bearbeitungsmaschine 1 vereinfacht ist und Kosten und Gewicht der beweglichen Bauteile der Bear beitungsmaschine 1 möglichst gering gehalten werden können. Diese beiden Kegelradgetriebe setzen die Rotationsbewegung der unteren Antriebsstränge 5 zu lediglich 1/5 in eine Schwenk bewegung um die Gelenke 7 um. Die Torsionssteifigkeit der An triebsstränge 5 wird auf diese Weise um das Fünffache verbes sert, da Störgrößen, die aufgrund der Torsionssteifigkeit in die Positionierung der Halterung 4 eingehen, auf 1/5 reduziert werden.As apparent from the drawing, the upper one of the three to drive trains 5 no reducing transmission, but rather they are provided only in the two lower drive trains 5, so that the control of the machine tool 1 is simplified and the cost and weight of the moving components of the Bear beitungsmaschine 1 can be kept as low as possible. These two bevel gears set the rotational movement of the lower drive trains 5 to only 1/5 in a swivel movement around the joints 7 . The torsional rigidity of the drive trains 5 is improved five times in this way, since disturbances which are due to the torsional rigidity in the positioning of the holder 4 are reduced to 1/5.

Die Antriebsstränge 5 können vorteilhaft als Hohlwellen ausge staltet sein. Die Antriebsmotoren für die Antriebsstränge 5 sind vorteilhaft außerhalb der Bearbeitungskabine angeordnet, so daß keine Kabelstränge oder Kabelbäume zu Antriebsmotoren innerhalb der Kabine geführt werden müssen, die zu Motoren führen, welche zur Positionierung der Halterung 4 dienen.The drive trains 5 can advantageously be designed as hollow shafts. The drive motors for the drive trains 5 are advantageously arranged outside the processing booth, so that no wiring harnesses or cable harnesses have to be guided to drive motors inside the booth, which lead to motors which serve to position the holder 4 .

Claims

1. processing machine, with three rod-shaped drive trains,
each drive train is articulated - such as Kar danisch -
and wherein each drive train is driven rotationally about its longitudinal axis and translationally in the direction of its longitudinal axis,
and wherein the drive trains each carry at one end the holder for a machining head,
and each drive train connects to the bracket via a joint,
characterized by
that on at least one drive train ( 5 ) a re duction gear ( 6 ) is provided, which implements a rotary or pivoting movement of the drive train ( 5 ) about its longitudinal axis in a contrasting GE ringer rotary or pivoting movement of the holder ( 4 ).

2. Processing machine according to claim 1, characterized in that each drive train ( 5 ) on the bracket ( 4 ) via a uniaxial joint ( 7 ) closes.

3. Processing machine according to claim 1, characterized in that the axis of the joint ( 7 ) extends transversely to the longitudinal axis of the drive train ( 5 ).

4. Processing machine according to claim 1 or 2, characterized in that the reduction gear ( 6 ) is designed as a bevel gear.

5. Processing machine according to one of the preceding claims, characterized in that each drive train ( 5 ) has a reduction gear ( 6 ).