DE19853757A1

DE19853757A1 - Positioniervorrichtung für die Positionierung und Meßvorrichtung für die Positionsbestimmung eines Maschinenteils

Info

Publication number: DE19853757A1
Application number: DE1998153757
Authority: DE
Inventors: Rolf Wissner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-21
Filing date: 1998-11-21
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2018-11-22
Also published as: DE19853757C2

Abstract

Eine Vorrichtung (1) ist für die Positionierung oder die Positionsbestimmung eines ersten Maschinenteils (2) gegenüber einem zweiten Maschinenteil vorgesehen. Zwei Positionierelemente (4, 6) greifen mit ihrem jeweils ersten Ende (9, 11) an dem ersten Maschinenteil (2) an und sind mit ihrem jeweils zweiten Ende (10, 12) an beabstandeten Orten an dem zweiten Maschinenteil schwenkbar gelagert, wobei die Positionierelemente (4, 6) jeweils auf eine lineare Abstandsänderung zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende (9, 10; 11, 12) ansteuerbar sind. Weiterhin ist eine Führung für das Führen des ersten Maschinenteils (2) gegenüber dem zweiten Maschinenteil in einer Verfahrebene vorgesehen. Die Führung ist ohne an anderen Orten an dem zweiten Maschinenteil schwenkbar gelagerte Führungselemente ausgebildet, indem bei mindestens einem Positionierelement (4, 6) das zweite Ende (10, 12) nur um eine definierte, senkrecht zu der Verfahrebene verlaufende Schwenkachse (7, 8) gegenüber dem zweiten Maschinenteil verschwenkbar ist, das erste Ende (9, 11) starr an dem ersten Maschinenteil (2) befestigt oder nur um eine weitere definierte, senkrecht zu der Verfahrebene verlaufende Schwenkachse (13) gegenüber dem ersten Maschinenteil (2) verschwenkbar ist und zumindest eine Verschwenkung des ersten Endes (9, 11) gegenüber dem zweiten Ende (10, 12) um eine in der Verfahrebene (30) und quer zu der Richtung der Abstandsänderung der beiden Enden (9, 10; 11, 12) verlaufende Achse oder eine ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Positioniervorrichtung für die Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Meßvorrichtung für die Positionsbestimmung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Bei den Maschinenteilen kann es sich im Fall der Positionier vorrichtung insbesondere um Teile einer Werkzeugmaschine handeln, die mit hoher Präzision in schneiil wechselnden Relativpositionen zueinander angeordnet werden müssen. So kann z. B. das erste Maschinenteil die Halterung für einen Laser oder eine Spindel mit einer Werkzeughalterung sein, während das zweite Maschinenteil der Rahmen der Werkzeugmaschine oder direkt ein ein Werkstück tragender Tisch ist.

Traditionell werden zur Positionierung eines ersten Maschinen teils gegenüber einem zweiten Maschinenteil kreuzweise angeord nete und hintereinander geschaltete lineare Positioniereinrich tungen verwendet. Die serielle Anordnung der Positioniereinrich tungen weist jedoch den Nachteil auf, daß die direkt an dem zweiten Maschinenteil gelagerte Positioniereinrichtung nicht nur das erste Maschinenteil sondern auch noch die ihr nachgeschal teten Positioniereinrichtungen positionieren muß. Das heißt, die von dieser Positioniereinrichtung zu positionierende Masse ist erheblich größer als die entsprechende Masse bei der letzten Positioniereinrichtung der Reihe, die nur das erste Maschinen teil selbst positionieren muß. Hierdurch ergeben sich recht früh kinematische Grenzen für die Beschleunigung des zweiten Maschinenteils gegenüber dem ersten Maschinenteil. Hohe Beschleunigungen des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil sind jedoch für verschiedene mit einer Werkzeug maschine durchzuführende Bearbeitungsverfahren evident und auch für die Erreichung kurzer Bearbeitungszeiten von grundsätzlicher Bedeutung.

Als Positioniervorrichtungen für die Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil mit parallel zueinander angeordneten Positioniereinrichtungen sind sogenannte Hexapoden bekannt. Eine Hexapode ist beispielsweise in der US-PS 5 575 597 beschrieben. Ein Hexapode weist typischerweise 6 Positionierelemente zwischen dem ersten Maschinenteil und dem zweiten Maschinenteil auf, die an jeweils 3 äquidistanten Orten an dem ersten Maschinenteil und dem zweiten Maschinenteil schwenkbar gelagert sind. Die Orte der Lagerung an dem ersten Maschinenteil sind gegenüber den Orten der Lagerung an dem zweiten Maschinenteil in einer Grundstellung des Hexapoden um 60 verdreht zueinander angeordnet, wobei zwischen jedem Ort der Lagerung an dem ersten Maschinenteil und den zwei nächstbenachbarten Orten an dem zweiten Maschinenteil jeweils ein Positionierelement angeordnet ist. Die Positionier elemente sind auf eine lineare Längenänderungen zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil ansteuerbar, beispielsweise handelt es sich um Kugelgewindetriebe oder Lineardirektantriebe. Ein Hexapode ist durch die notwendige Anzahl von 6 Positionier elementen bereits vom Aufbau her aufwendig. Weiterer Aufwand muß für die Steuerung des Hexapoden betrieben werden, da kein einzelnes Positionierelement separat angesteuert werden kann. Jede Längenänderung eines einzelnen Positionierelements muß mit Längenänderungen weiterer Positionierelemente einhergehen. Darüberhinaus ist der Verfahrbereich des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil bei einem Hexapoden relativ klein. Insbesondere sind die Grenzflächen dieses Verfahrbereichs ungünstig angeordnet, so daß beispielsweise ein maximaler kubischer Ausschnitt aus dem Verfahrbereich ein noch kleineres Volumen aufweist.

Eine erste Positioniervorrichtung für die Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-PS 5 592 793 bekannt. Dort ist die Führung für das erste Maschinenteil gegenüber dem zweiten Maschinenteil durch zwei hintereinander geschaltete Führungsarme ausgebildet, von denen der erste einerseits starr an dem ersten Maschinenteil und andererseits um eine senkrecht zu der Verfahrebene des ersten Maschinenteils verlaufende Schwenkachse verschwenkbar an dem andere Führungsarm gelagert ist. Der andere Führungsarm ist über eine weitere senk recht zu der Verfahrebene verlaufende Schwenkachse verschwenkbar an dem zweiten Maschinenteil gelagert. Beide diese Schwenkachsen definierenden Schwenklager sind in Form von in Richtung der jeweiligen Schwenkachse beabstandeten Teillagern ausgebildet, um eine Stabilisierung des ersten Maschinenteils gegenüber Verschiebungen des ersten Maschinenteils senkrecht zu der Verfahrebene und gegenüber Verdrehungen des ersten Maschinenteil um Drehachsen in der Verfahrebene durchzuführen. Die Positio nierelemente der bekannten Positioniervorrichtung haben bis auf die Definition des linearen Abstands keine Funktion für die Lagestabilisierung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil.

Eine weitere Positioniervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 0 812 652 A1 bekannt. Diese Positio niervorrichtung kann über den zuletzt beschriebenen Stand der Technik hinausgehend als Positionierelemente Linearmotoren aufweisen. Linearmotoren weisen bekannterweise ihrerseits eine steife Führung für den Läufer gegenüber dem Stator auf, um den inhärenten starken seitlichen Kräften zwischen diesen beiden Bauteilen entgegen zu wirken. Weiterhin kann gemäß der EP 0 812 625 A1 ein zweites Paar von hintereinander geschalteten Führungsarmen zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil vorgesehen sein, wobei dann zumindest ein an dem ersten Maschinenteil angreifender Schwenkarm gegenüber dem ersten Maschinenteil um eine senkrecht zu der Verfahrebene verlaufende Schwenkachse verschwenkbar gelagert sein muß.

Die bekannten Positioniervorrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weisen eine Vielzahl von beweglich gelagerten Teilen auf. Die Präzision bei der Positionierung mit den bekannten Positioniervorrichtungen hängt dabei von der Spielfreiheit und Steifigkeit sämtlicher Schwenklager ab. Hieraus resultieren hohe Fertigungskosten.

Eine Vorrichtung zum aktiven Positionieren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 kann grundsätzlich in eine Vorrichtung zur aktiven oder passiven Positionsbestimmung abgewandelt werden, wodurch sich eine Meßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergibt. In diesem Zusammenhang ist unter einer aktiven Positionsbestimmung eine Positionsbestimmung mit automatisiertem Anfahren des jeweiligen Meßpunkts und unter einer passiven Positionsbestimmung eine Positionsbestimmung zu verstehen, bei der das erste Maschinenteil per Hand an den jeweiligen Meßpunkt heranzuführen ist. Entsprechend weist eine Meßvorrichtung zur passiven Positionsbestimmung statt der Positionierelemente dann Wegmeßelemente auf, während eine Meßvorrichtung zur aktiven Positionsbestimmung sowohl Positionierelemente als auch Wegmeßelemente oder Positionier elemente besitzt, die auch als Wegmeßelemente dienen. Eine Meßvorrichtung zur aktiven Positionsbestimmung weist darüber hinaus noch einen Sensor auf, der detektiert, wann der jeweilige Meßpunkt mit Hilfe der Positionierelemente erreicht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionier vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Meßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 aufzuzeigen, die mit weniger Bauteilen auskommen und die damit bei präziser Ausführung grundsätzlich kostengünstiger herstellbar sind als die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik. Dabei soll insbe sondere im Fall der Positioniervorrichtung auch dem Aspekt sehr großer Positioniergeschwindigkeiten Rechnung getragen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Positioniervorrich tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch die Meßvorrich tung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung dieser Vorrichtungen sind in den Unteransprüchen 3 bis 9 dargelegt.

Bei den neuen Vorrichtung wird bewußt auf zusätzliche, d. h. extra zwischen den beiden Maschinenteilen angeordnete und dort separat gelagerte Führungselemente, verzichtet. Vielmehr wird die Führung durch eine spezielle Ausgestaltung der Positionier- bzw. Wegmeßelemente selbst realisiert. Die Positionier- bzw. Wegmeßelemente erhalten damit die zusätzliche Funktion der Führung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschi nenteil. Hierzu sind die Positionier- bzw. Wegmeßelemente in einer solchen Weise an dem ersten Maschinenteil und dem zweiten Maschinenteil zu lagern bzw. zu befestigen, wie es zuvor bei den Führungsarmen der Fall war. Darüberhinaus müssen bestimmte Relativbewegungen der beiden Enden der Positionier- bzw. Wegmeß elemente blockiert werden. Dabei handelt es sich um Bewegungen in Richtungen, in denen bei einer reinen Positionier- bzw. Wegmeßfunktion der Positionierelemente normalerweise keine äuße ren Belastungen der Positionier- bzw. Wegmeßelemente auftreten. Konkret geht es um eine Stabilisierung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil bezüglich der Verfahrebene.

Bei den neuen Vorrichtungen müssen durch die Positionier- bzw. Wegmeßelemente mindestens die Stabilisierung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil in zwei unabhängigen Richtungen bewirken. Dies ist bereits durch zwei torsionssteife und nicht parallel zueinander verlaufende Positionier- bzw. Wegmeßelemente, durch zwei senkrecht zur Verfahrebene gegenüber Verschwenkungen steife und nicht parallel zueinander verlaufende Positionier- bzw. Wegmeßelemente, durch eine torsionssteifes und ein senkrecht zur Verfahrebene gegenüber Verschwenkungen steifes Positionier- bzw. Wegmeß element oder durch ein sowohl torsionssteifes als auch senkrecht zur Verfahrebene gegenüber Verschwenkungen steifes Positionier- bzw. Wegmeßelement realisierbar. Sinnvoll sind zwei sowohl torsionssteife als auch senkrecht zur Verfahrebene gegenüber Verschwenkungen steife Positionier- bzw. Wegmeßelemente, damit ein möglichst großer Verfahrbereich des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil bei voller Lagestabilität des ersten Maschinenteils ausnutzbar ist.

Die für die Führung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil notwendige Stabilisierung der Relativ position der beiden Enden des mindestens einen für die Führung herangezogenen Positionier- bzw. Wegmeßelements kann durch eine Kniegelenkanordnung von zwei Schwenkarmen erreicht werden. Die Schwenkarme werden dabei vorzugsweise in gemeinsamen Schwenk lagern mit den Enden der Positionier- bzw. Wegmeßelemente an den beiden Maschinenteilen gelagert.

Ohne zusätzliche Führungselemente kommt man aus, wenn mindestens ein Positionier- bzw. Wegmeßelement einen Linearmotor mit übli cher Führung zwischen Stator und Läufer aufweist. Damit ergibt sich beispielsweise eine Positioniervorrichtung, die bis auf das Fehlen der zusätzlichen Führungsarme einer Positioniervorrich tung entspricht, wie sie aus der EP 0 812 652 A1 bekannt ist. Überraschenderweise bedeutet das Weglassen der Führungsarme aber nur einen weniger aufwendigen Aufbau der Vorrichtungen und keinen entscheidenden Verlust an Führungsstabilität des ersten Maschinenteils bezüglich der Verfahrebene.

Eine besonders gute Stabilität des ersten Maschinenteils bezüg lich der Verfahrebene wird erreicht, wenn beide Positionier- bzw. Wegmeßelemente Linearmotoren mit der üblichen Führung zwischen Stator und Rotor aufweisen. Ein zweites Positionier element kann aber auch kostengünstiger, beispielsweise als Gewindespindel ausgebildet werden. Bei zusätzlichen Führungs elementen kann das erste Maschinenteil ebenfalls auf einer Gewindespindel aufbauen.

Die möglichst spielfreie und steife Definition der Schwenkachsen für die Enden der Positionier- bzw. Wegmeßelemente wird durch mindestens zwei in Richtung der jeweiligen Schwenkachse beab standete Teillager erleichtert. Es kann auch ein zusätzliches drittes Positionier- bzw. Wegmeßelement zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil vorgesehen sein. Dieses Positionier- bzw. Wegmeßelement kann dazu verwendet werden, eine Druck- oder Zugverspannung aller drei Positionier- bzw. Wegmeßelemente hervorzurufen, die jedes Spiel bei der Positionierung bzw. Positionsbestimmung in der Verfahrebene eliminiert. Eine andere Verwendungsmöglichkeit besteht bei einer Positioniervorrichtung beispielsweise darin, eine gezielte Verschwenkung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil um eine senkrecht zu seiner Verfahrebene durch das erste Maschinenteil verlaufende Schwenkachse vorzunehmen oder um diese Schwenkachse Lagekorrekturen durchzuführen, damit eine Parallelführung zwischen den beiden Maschinenteilen erreicht wird.

Wenn das zweite Maschinenteil gegenüber einem dritten Maschinen teil um eine Kippachse verkippbar ist, die quer zu den Schwenk achsen der Positionier- bzw. Wegmeßelemente verläuft, kann das erste Maschinenteil gegenüber diesem dritten Maschinenteil eine einstellbare Winkelposition einnehmen, die es über seine gesamte Verfahrebene beibehält. Eine dabei notwendige Höhenkorrektur, um beispielsweise ein Werkzeug an dem ersten Maschinenteil in konstanter Höhe über dem dritten Maschinenteil zu führen, kann beispielsweise durch einen zusätzlichen Z-Trieb an dem ersten Maschinenteil realisiert werden.

Im Fall der Positioniervorrichtung bezieht sich die Erfindung auf Präzisionswerkzeugmaschinen, bei denen mit der neuen Positioniervorrichtung nicht nur eine präzise Positionierung unter Verwendung weniger Bauteile erreicht wird, sondern bei denen die Positionierung auch binnen besonders kurzer Zeit erfolgen kann. Das heißt, insbesondere, daß sich wiederholende Bearbeitungsabläufe sehr schnell ausgeführt werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen der neuen Positioniervorrichtung näher erläutert und beschrie ben. Eine neue Meßvorrichtung würde einen entsprechenden Aufbau aufweisen, wobei die Positionierelemente als rein passive Wegmeßelemente oder als aktive Positionierelemente mit zusätz licher Wegmeßfunktion ausgebildet wären. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile einer ersten Ausführungsform der Positioniervorrich tung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Positioniervorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Positioniervorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Weiterentwicklung der Positioniervorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3, wobei auch weitere Teile dargestellt sind, und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Positioniervorrichtung.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Positioniervorrichtung 1 dient zum Positionieren eines ersten Maschinenteils 2 gegen über einem nur in Fig. 2 in Form von ortsfesten Lagerschalen 3 angedeuteten zweiten Maschinenteil. Dabei sind Positionier elemente 4 und 6 vorgesehen, die in Richtung von Doppelpfeilen 5 auf eine lineare Längenänderung hin ansteuerbar sind. Die Längenänderung der Positionierelemente 4 und 6 vollzieht sich zwischen ihren jeweiligen beiden Enden 9 und 10 bzw. 11 und 12. Das Ende 9 des Positionierelements 4 ist starr an dem ersten Maschinenteil 2 befestigt. Das Ende 11 des Positionierelements 6 ist um eine Schwenkachse 13 verschwenkbar an dem ersten Maschinenteil 2 gelagert. Die beiden anderen Enden 10 und 12 der Positionierelemente 4 und 6 sind um Schwenkachsen 7 und 8 an dem zweiten Maschinenteil verschwenkbar gelagert. Die Schwenkachsen 7, 8 und 13 verlaufen parallel zueinander und definieren die zu ihnen senkrecht verlaufende Verfahrebene 30 des ersten Maschi nenteils 2. Diese Verfahrebene 30 fällt mit der Zeichenebene gemäß Fig. 3 zusammen. Durch eine Ansteuerung der Positionier elemente 4 und 6 auf eine lineare Längenänderung ist innerhalb eines gewissen Bereichs jeder Ort mit dem ersten Maschinenteil 2 relativ zu dem zweiten Maschinenteil anfahrbar. An dem ersten Maschinenteil 2 ist eine Spindel 14 mit einem Werkzeughalter 15 gelagert, wobei die Spindel 14 relativ zu dem ersten Maschinen teil 2 in Richtung des Doppelpfeils 16 senkrecht zu dessen Verfahrebene 30 verfahrbar ist. Die Spindel 14 treibt den Werkzeughalter 15 zu einer Drehbewegung um eine Drehachse 17 an. Die Drehachse 17 verläuft senkrecht zur Verfahrebene des Maschinenteils 2. Um diese Orientierung zu konservieren, sind die Positionierelemente 4 und 6 mit ihren Enden 10 und 12 so an dem zweiten Maschinenteil gelagert, daß tatsächlich nur eine Verschwenkung um die Schwenkachsen 7 und 8 erfolgt, während jede andere Relativbewegung blockiert ist. Die anderen Enden 9 und 11 der Positionierelemente 4 und 6 sind starr bzw. wiederum unter Definition der einzigen Schwenkachse 13 an dem ersten Maschinen teil 2 gelagert. Gleichzeitig sind die beiden Enden 9 und 10 bzw. 11 und 12 jedes Positionierelements 4 bzw. 6 so gegeneinan der geführt, daß die Enden 9 und 11 gegenüber den Enden 10 und 12 weder eine translatorische Bewegung senkrecht zu der Verfahr ebene des Maschinenteils 2 noch eine rotatorische Bewegung um die Haupterstreckungsrichtung des jeweiligen Positionierelements 4 bzw. 6 ausführen können. Im Ergebnis ist die Lage des ersten Maschinenteils 2 gegenüber dem zweiten Maschinenteil durch die Positioniervorrichtung 1 vollständig definiert. Dabei werden nur drei Schwenklager benötigt, die allerdings zur besseren Definition der jeweiligen Schwenkachse 7, 8 bzw. 13 jeweils mindestens 2 in Richtung der jeweiligen Schwenkachse beanstan dete Teillager 18 aufweisen. Die zusätzlich erforderlichen Führungen zwischen den Enden 9 und 10 bzw. 11 und 12 der Positionierelemente 4 und 6 müssen bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 3 nicht zusätzlich vorgesehen werden. Vielmehr handelt es sich bei den Positionierelementen 4 und 6 gemäß den Fig. 1 bis 3 um Linearmotoren 19, wobei die Enden 10 und 12 jeweils den Stator und die Enden 9 und 11 jeweils den Läufer ausbilden. Zwischen dem Stator und dem Läufer eines Linearmotors müssen allein zur Aufnahme der immer auftretenden seitlichen Abstoßungskräfte zwischen Stator und läufer Führungen vorgesehen sein, die gleichzeitig die Führung des ersten Maschinenteils 2 in seiner definierten Verfahrebene gegenüber dem zweiten Maschinenteil bewirken können.

Die Positioniervorrichtung 1 ist aber nicht darauf angewiesen, daß die Positionierelemente 4 und 6 Linearmotoren sind. Denkbar sind alle linearen Aktuatoren, die gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Führung versehen werden müssen. Beispielsweise könnte eine derartige Führung bei dem Positionierelement 6, wenn es nicht bereits durch seinen Aufbau als Linearmotor eine aus reichende Lagedefinition der beiden Enden 11 und 12 gegenein ander aufweisen würde, so aussehen, daß um die beiden Schwenk achsen 8 und 13 herum jeweils einen Schwenkarm an dem Ende 12 bzw. dem Ende 11 gelagert ist, wobei die beiden Schwenkarme um eine dritte parallele Schwenkachse verschwenkbar miteinander verbunden sind. Dieses Kniegelenk würde dann bei ausreichend spielfreier Ausbildung der Lager die gewünschte Führung des ersten Maschinenteils 2 gegenüber dem zweiten Maschinenteil erbringen. Allgemein ist festzustellen, daß von den beiden Positionierelementen 4 und 6 zwingend nur eines über die jetzt schon mehrfach angesprochenen Führungsqualitäten verfügen muß. Hierauf wird in Zusammenhang mit Fig. 5 noch einmal eingegangen werden.

Fig. 4 skizziert weitergehende Möglichkeiten der Einstellung der Lage des Werkzeughalters 15 der Spindel 14 gegenüber einem Werkstück 20. Das Werkstück 20 ist auf einem Tisch 21 angeord net. Der Tisch 21 ist in zwei orthogonalen Richtungen, d. h. in einer Ebene gegenüber einem Maschinenrahmen 22 verfahrbar, wie durch Richtungssymbole 23 bis 26 angedeutet ist. An dem Maschi nenrahmen 22 ist das zweite Maschinenteil 27 mit der Positio niervorrichtung 1 in Richtung eines Doppelpfeils 29 um eine horizontale Kippachse 28 verschwenkbar gelagert. Auf diese Weise ist eine Winkelstellung der Drehachse 17 der Spindel 14 gegenüber dem Werkstück 20 einstellbar. Das heißt, die in Fig. 4 angedeutete Verfahrebene 30 des ersten Maschinenteils 2 verläuft dann unter einem Winkel zu der horizontalen Oberfläche des Tisches 21. Hieraus ergeben sich Änderungen der Höhe des Werkzeughalters 15 über dem Tisch 21 bzw. gegenüber dem Werk stück 20, wenn sich der seitliche Abstand des Werkzeughalters 15 gegenüber der Kippachse 28 ändert. Diese Höhenänderungen können aber durch Verschieben der Spindel 14 gegenüber dem ersten Maschinenteil 2 in Richtung des Doppelpfeils 16 kompensiert werden.

In der Ausführungsform der Positioniervorrichtung 1 gemäß Fig. 5 ist das Positionierelement 6 im Unterschied zu den Fig. l bis 4 als Gewindespindel 31 ausgebildet, die durch eine drehan treibbare Mutter 32 angetrieben wird, welche verdrehbar ein einem Widerlager 33 gelagert ist. Das Widerlager 33 ist wiederum um die Schwenkachse 8 gegenüber dem zweiten Maschinenteil verschwenkbar gelagert. Bei dieser Ausbildung ist das Positio nierelement 6 nicht steif gegenüber Torsionen zwischen seinen beiden Enden 11 und 12, wobei hier das Widerlager 33 als Ende 12 anzusehen ist. Auch gegenüber Bewegungen des Endes 11 senkrecht zu der Verfahrebenen des Maschinenteils 2 ist die Gewindespindel 31 bzw. sind ihre Drehlager nicht steif. Dennoch ist die Einhaltung der Verfahrebene und die senkrechte Orientierung der Drehachse 17 hierzu garantiert, weil bereits die Führungen des das Positionierelement 4 ausbildenden Linearmotors 19 und die Schwenklagerung des Positionierelements 4 um die Schwenkachse 7 die notwendigen Steifigkeiten aufweisen.

Mit einer zweiten, in Fig. 5 nicht dargestellten Gewindespindel mit antreibbarer Mutter und schwenkbar gelagerten Widerlager, die ebenfalls an dem ersten Maschinenteil 2 angreift, oder einem anderen zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil angeordneten dritten Positionierelement könnten alle Positio nierelemente insbesondere auf Zug gegeneinander verspannt werden, um jedes Spiel bei der Positioniervorrichtung 1 zu beseitigen. In diesem Fall wäre es auch möglich, auf die starre Anbindung des Endes 9 des Positionierelements 4 an das erste Maschinenteil 2 zu verzichten. Statt dessen könnte hier eine weiteres Schwenklager mit definierter Schwenkachse senkrecht zu der Verfahrebene ausgebildet werden. Allerdings bedeutet jedes zusätzliche Schwenklager zusätzlichen baulichen Aufwand.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Positioniervorrichtung

2

Maschinenteil

3

Lagerschale

4

Positionierelement

5

Doppelpfeil

6

Positionierelement

7

Schwenkachse

8

Schwenkachse

9

Ende

10

Ende

11

Ende

12

Ende

13

Schwenkachse

14

Spindel

15

Werkzeughalter

16

Doppelpfeil

17

Drehachse

18

Teillager

19

Linearmotor

20

Werkstück

21

Tisch

22

Maschinenrahmen

23

Pfeil

24

Richtungssymbol

25

Richtungssymbol

26

Pfeil

27

Maschinenteil

28

Kippachse

29

Doppelpfeil

30

Verfahrebene

31

Gewindespindel

32

Mutter

33

Widerlager

Claims

1. Positioniervorrichtung für die Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil, wobei zwei Positionierelemente mit ihrem jeweils ersten Ende an dem ersten Maschinenteil angreifen und mit ihrem jeweils zweiten Ende an beabstandeten Orten an dem zweiten Maschinenteil schwenkbar gelagert sind, wobei die Positionierelemente jeweils auf eine lineare Abstandsänderung zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende ansteuerbar sind, und wobei eine Führung für das Führen des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil in einer Verfahrebene vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung ohne an anderen Orten an dem zweiten Maschinenteil (27) schwenkbar gelagerte Führungselemente ausgebildet ist, indem bei mindestens einem Positionierelement (4, 6) das zweite Ende (10, 11) nur um eine definierte, senkrecht zu der Verfahr ebene (30) verlaufende Schwenkachse (7, 8) gegenüber dem zweiten Maschinenteil (27) verschwenkbar ist, das erste Ende (9, 11) starr an dem ersten Maschinenteil (2) befestigt oder nur um eine weitere definierte, senkrecht zu der Verfahrebene (30) verlau fende Schwenkachse (13) gegenüber dem ersten Maschinenteil (2) verschwenkbar ist und zumindest eine Verschwenkung des ersten Endes (9, 11) gegenüber dem zweiten Ende (10, 12) um eine in der Verfahrebene (30) und quer zu der Richtung der Abstandsänderung der beiden Enden (9, 10; 11, 12) verlaufende Achse oder eine Verdrehung des ersten Endes (9, 11) gegenüber dem zweiten Ende (10, 12) um eine in Richtung der Abstandsänderung der beiden Enden (9, 10; 11, 12) verlaufende Achse blockiert ist.

2. Meßvorrichtung für die Positionsbestimmung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil, wobei zwei Wegmeßelemente mit ihrem jeweils ersten Ende an dem ersten Maschinenteil angreifen und mit ihrem jeweils zweiten Ende an beabstandeten Orten an dem zweiten Maschinenteil schwenkbar gelagert sind, wobei die Wegmeßelemente jeweils eine lineare Abstandsänderung zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende registrieren, und wobei eine Führung für das Führen des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil in einer Verfahrebene vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung ohne an anderen Orten an dem zweiten Maschinenteil schwenkbar gelagerte Führungselemente ausgebildet ist, indem bei mindestens einem Wegmeßelement das zweite Ende nur um eine definierte, senkrecht zu der Verfahrebene verlaufende Schwenk achse gegenüber dem zweiten Maschinenteil verschwenkbar ist, das erste Ende starr an dem ersten Maschinenteil befestigt oder nur um eine weitere definierte, senkrecht zu der Verfahrebene verlaufende Schwenkachse gegenüber dem ersten Maschinenteil verschwenkbar ist und zumindest eine Verschwenkung des ersten Endes gegenüber dem zweiten Ende um eine in der Verfahrebene und quer zu der Richtung der Abstandsänderung der beiden Enden verlaufende Achse oder eine Verdrehung des ersten Endes gegenüber dem zweiten Ende um eine in Richtung der Abstands änderung der beiden Enden verlaufende Achse blockiert ist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Wegmeßelemente auch als Positionierelemente ausgebildet sind, die jeweils auf eine lineare Abstandsänderung zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende ansteuerbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindesten ein Positionierelement (4, 6) einen Linearmotor (19) mit üblicher Führung zwischen Stator und Läufer aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Positionierelemente (4, 6) Linearmotoren (19) mit der üblichen Führung zwischen Stator und Läufer aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Positionierelement (6) eine Gewindespindel (31) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens ein eine Schwenkachse (7, 8, 13) eines Endes (10, 12, 11) eines Positionierelements (4, 6) bzw. eines Wegmeßelements definierendes Schwenklager mindestens zwei in Richtung der jeweiligen Schwenkachse (7, 8, 13) beab standete Teillager (18) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Positionierelement bzw. Wegmeß element zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil (2, 27) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Maschinenteil (2) gegenüber einem dritten Maschinenteil um eine Kippachse (28) verkippbar ist, die quer zu den Schwenkachsen der Positionierelemente (4, 6) bzw. Wegmeßelemente verläuft.

10. Präzisionswerkzeugmaschine mit der Positioniervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche für die Positionierung einer antreibbaren Spindel mit Werkzeughalter oder eines Lasers gegenüber einem Maschinenrahmen.