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Dokumentenidentifikation DE19860976B4 26.10.2006
Titel Positioniervorrichtung für die Positionierung eines Maschinenteils
Anmelder Wissner, Rolf, Dipl.-Ing., 37079 Göttingen, DE
Erfinder Wissner, Rolf, Dipl.-Ing., 37079 Göttingen, DE
Vertreter Rehberg Hüppe + Partner, 37073 Göttingen
DE-Anmeldedatum 21.11.1998
DE-Aktenzeichen 19860976
File number of basic patent 19853757.3
Offenlegungstag 31.05.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2006
IPC-Hauptklasse B23Q 1/44(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Positioniervorrichtung (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, 10) 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. Dabei ist mindestens ein Positionierelement als Linearmotor mit üblicher Führung zur Aufnahme der seitlichen Abstoßungskräfte zwischen Stator und Läufer ausgebildet, und es ist eine Führung für das Führen des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil in einer Verfahrebene vorgesehen. Erfindungsgemäß ist die Führung ohne zusätzliche Führungselemente neben den Positionierelementen (4, 6) ausgebildet, indem mindestens bei dem mindestens einen als Linearmotor ausgebildeten Positionierelement (4, 6)
- das zweite Ende (10, 12) nur um eine definierte, senkrecht zu der Verfahrebene (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) verlaufende Schwenkachse (13) gegenüber dem ersten Maschinenteil (2) verschwenkbar ist ...

Beschreibung[de]

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

Bei den Maschinenteilen kann es sich insbesondere um Teile einer Werkzeugmaschine handeln, die mit hoher Präzision in schnell 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 Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil kreuzweise angeordnete und hintereinander geschaltete lineare Positioniereinrichtungen verwendet. Die serielle Anordnung der Positioniereinrichtungen weist jedoch den Nachteil auf, daß die direkt an dem zweiten Maschinenteil gelagerte Positioniereinrichtung nicht nur das erste Maschinenteil sondern auch noch die ihr nachgeschalteten 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 Maschinenteil 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 Werkzeugmaschine 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 Positionierelemente 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 Positionierelementen 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 ist auch aus der US-PS 5 592 793 bekannt. Dort ist eine 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 senkrecht 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 Positionierelemente der bekannten Positioniervorrichtung haben bis auf die Definition des linearen Abstands keine Funktion für die Lagestabilisierung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil.

Eine Positioniervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 0 812 652 A1 bekannt. Diese Positioniervorrichtung 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 bekannte Positioniervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weisen eine Vielzahl von beweglich gelagerten Teilen auf. Die Präzision bei der Positionierung mit der bekannten Positioniervorrichtung hängt dabei von der Spielfreiheit und Steifigkeit sämtlicher Schwenklager ab. Hieraus resultieren hohe Fertigungskosten.

Aus der DD 72 967 ist eine Einrichtung zur veränderlichen Lagebestimmung von Achsen, insbesondere Werkzeugspindeln, bekannt, bei der zwei Positionierelemente mit ihrem jeweils ersten Ende an der Werkzeugspindel angreifen und mit ihrem jeweils zweiten Ende an beabstandeten Orten an einem Rahmen schwenkbar gelagert sind. Eine Längenänderung der Positionierelemente zwischen Ihren beiden Enden wird dabei dadurch bewirkt, dass mit einem Verstellmotor mit Schrauben- oder Kolbengetriebe ein Lenkerarm der Positionierelemente mehr oder weniger weit über eine Gelenkplatte vorgeschoben wird, die an dem Rahmen verschwenkbar gelagert ist. Der Lenkerarm verläuft dabei durch eine Ausnehmung in der Gelenkplatte. Um in dieser Anordnung seine Lage gegenüber dem Rahmen zu definieren, werden die Lenkerarme nach vollzogener Ansteuerung der Positionierelemente durch die Gelenkplatten in den Rahmen einziehende Klemmgetriebe gegenüber dem Rahmen verspannt. Insgesamt ist bei jedem Positionierelement der bekannten Einrichtung das erste Ende nur um eine definierte, senkrecht zu der Verfahrebene verlaufende Schwenkachse gegenüber der Werkzeugspindel verschwenkbar, und im verspannten Zustand der Lenkarme ist das zweite Ende nur um eine definierte, senkrecht zu der Verfahrebene der Werkzeugspindel verlaufende Schwenkachse gegenüber dem Rahmen verschwenkbar, wobei 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 und eine Verdrehung des ersten Endes gegenüber dem zweiten Ende um eine in Richtung der Abstandsänderung der beiden Enden verlaufende Achse blockiert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positioniervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, die mit weniger Bauteilen auskommt und die damit bei präziser Ausführung grundsätzlich kostengünstiger herstellbar ist als die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik. Dabei soll auch dem Aspekt sehr großer Positioniergeschwindigkeiten Rechnung getragen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Positioniervor richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung dieser Positioniervorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 dargelegt.

Bei der neuen Positioniervorrichtung 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 Positionierelemente selbst realisiert. Die Positionierelemente erhalten damit die zusätzliche Funktion der Führung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil. Hierzu sind die Positionierelemente 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 Positionierelemente blockiert werden. Dabei handelt es sich um Bewegungen in Richtungen, in denen bei einer reinen Positionierfunktion der Positionierelemente normalerweise keine äußeren Belastungen der Positionierelemente auftreten. Konkret geht es um eine Stabilisierung des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil bezüglich der Verfahrebene.

Bei der neuen Positioniervorrichtungen müssen die Positionierelemente 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 Positionierelemente, durch zwei senkrecht zur Verfahrebene gegenüber Verschwenkungen steife und nicht parallel zueinander verlaufende Positionierelemente, durch ein torsionssteifes und ein senkrecht zur Verfahrebene gegenüber Verschwenkungen steifes Positionierelement oder durch ein sowohl torsionssteifes als auch senkrecht zur Verfahrebene gegenüber Verschwenkungen steifes Positionierelement realisierbar. Sinnvoll sind zwei sowohl torsionssteife als auch senkrecht zur Verfahrebene gegenüber Verschwenkungen steife Positionierelemente, damit ein möglichst großer Verfahrbereich des ersten Maschinenteils gegenüber dem zweiten Maschinenteil bei voller Lagestabilität des ersten Maschinenteils ausnutzbar ist.

Ohne zusätzliche Führungselemente kommt man aus, da mindestens ein Positionierelement einen Linearmotor mit üblicher Führung zwischen Stator und Läufer aufweist. Damit ergibt sich beispielsweise eine Positioniervorrichtung, die bis auf das Fehlen der zusätzlichen Führungsarme einer Positioniervorrichtung 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 bezüglich der Verfahrebene wird erreicht, wenn beide Positionieelemente Linearmotoren mit der üblichen Führung zwischen Stator und Rotor aufweisen. Ein zweites Positionierelement kann aber auch kostengünstiger, beispielsweise als Gewindespindel ausgebildet werden. Bei zusätzlichen Führungselementen kann das erste Maschinenteil ebenfalls auf einer Gewindespindel aufbauen.

Die möglichst spielfreie und steife Definition der Schwenkachsen für die Enden der Positionierelemente wird durch mindestens zwei in Richtung der jeweiligen Schwenkachse beabstandete Teillager erleichtert. Es kann auch ein zusätzliches drittes Positionierelement zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil vorgesehen sein. Dieses Positionierelement kann dazu verwendet werden, eine Druck- oder Zugverspannung aller drei Positionierelemente 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 Maschinenteil um eine Kippachse verkippbar ist, die quer zu den Schwenkachsen der Positionierelemente 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.

Die Erfindung bezieht sich 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 beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

1 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile einer ersten Ausführungsform der Positioniervorrichtung,

2 eine Seitenansicht der Positioniervorrichtung gemäß 1,

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

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

5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Positioniervorrichtung.

Die in den 1 bis 3 dargestellte Positioniervorrichtung 1 dient zum Positionieren eines ersten Maschinenteils 2 gegenüber einem nur in 2 in Form von ortsfesten Lagerschalen 3 angedeuteten zweiten Maschinenteil. Dabei sind Positionierelemente 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 Maschinenteils 2. Diese Verfahrebene 30 fällt mit der Zeichenebene gemäß 3 zusammen. Durch eine Ansteuerung der Positionierelemente 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 Maschinenteil 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 Maschinenteil 2 gelagert. Gleichzeitig sind die beiden Enden 9 und 10 bzw. 11 und 12 jedes Positionierelements 4 bzw. 6 so gegeneinander geführt, daß die Enden 9 und 11 gegenüber den Enden 10 und 12 weder eine translatorische Bewegung senkrecht zu der Verfahrebene 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 beanstandete 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 1 und 3 nicht zusätzlich vorgesehen werden. Vielmehr handelt es sich bei den Positionierelementen 4 und 6 gemäß den 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.

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 5 noch einmal eingegangen werden.

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 angeordnet. 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 Maschinenrahmen 22 ist das zweite Maschinenteil 27 mit der Positioniervorrichtung 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 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 Werkstück 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 5 ist das Positionierelement 6 im Unterschied zu den 1 bis 4 als Gewindespindel 31 ausgebildet, die durch eine drehantreibbare 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 Positionierelement 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 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 Positionierelemente 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.

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


Anspruch[de]
Positioniervorrichtung für die Positionierung eines ersten Maschinenteils (2) gegenüber einem zweiten Maschinenteil (27), wobei zwei Positionierelemente (4, 6) mit ihrem jeweils ersten Ende an dem ersten Maschinenteil (9, 11) angreifen und mit ihrem jeweils zweiten Ende (10, 12) an beabstandeten Orten an dem zweiten Maschinenteil (27) schwenkbar gelagert sind, wobei die Positionierelemente (4, 6) jeweils auf eine lineare Abstandsänderung zwischen ihrem ersten Ende (9, 11) und ihrem zweiten Ende (10, 12) ansteuerbar sind, wobei mindestens ein Positionierelement als Linearmotor (19) mit üblicher Führung zur Aufnahme der seitlichen Abstoßungskräfte zwischen Stator und Läufer ausgebildet ist, und wobei eine Führung für das Führen des ersten Maschinenteils (2) gegenüber dem zweiten Maschinenteil (27) in einer Verfahrebene vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung ohne zusätzliche Führungselemente neben den Positionierelementen (4, 6) ausgebildet ist, indem mindestens bei dem mindestens einen als Linearmotor (19) ausgebildeten Positionierelement (4, 6)

– das zweite Ende (10, 12) nur um eine definierte, senkrecht zu der Verfahrebene (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) 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 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.
Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Positionierelemente (4, 6) Linearmotoren (19) mit der üblichen Führung zwischen Stator und Läufer aufweisen. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Positionierelement (6) eine Gewindespindel (31) aufweist. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein eine Schwenkachse (7, 8, 13) eines Endes (10, 12, 11) eines Positionierelements (4, 6) definierende Schwenklager mindestens zwei in Richtung der jeweiligen Schwenkachse (7, 8, 13) beabstandete Teillager (18) aufweist. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Positionierelement zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil (2, 27) vorgesehen ist. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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) verläuft. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Maschinenteil (2) eine antreibbare Spindel (14) mit Werkzeughalter oder ein Laser und das zweite Maschinenteil (27) ein Maschinenrahmen (22) einer Präzisionswerkzeugmaschine ist.






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