DE19921048C1

DE19921048C1 - Workpiece clamp table for machine for processing parts for furniture or interior fittings has air bearings, electric linear motor stators mounted on longitudinal guide(s) and cross-bearers

Info

Publication number: DE19921048C1
Application number: DE19921048A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Riesmeier; Heinz Kempkensteffen; Ralf Schuermann
Original assignee: Ima Norte Maschinenfabriken Klessmann GmbH and Co
Current assignee: Ima Norte Maschinenfabriken Klessmann GmbH and Co
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2019-05-07

Abstract

The clamp table has suction clamps (7) that can be adjusted and fixed on cross-bearers (3) that can be moved and fixed on parallel longitudinal guides (1,2). Electrical linear motor stators (9-11) are mounted on at least one longitudinal guide and on the cross-bearers or the guides and bearers are designed so that travellers are mounted on them, the travellers on the bearers carrying suction clamps. Air bearings are used.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstückspanntisch der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeich neten Art.The invention relates to a workpiece clamping table which in the preamble of claim 1 denotes in more detail neten Art.

Bei solchen Werkstückspanntischen muß die jeweilige Positi on der Saugspanner an das augenblicklich zu bearbeitende Werkstück angepaßt werden, was bedeutet, daß bei nacheinan der zu bearbeitenden Werkstücken von unterschiedlichen For maten und verschiedenen Konfigurationen die Saugspanner je weils neu justiert und fixiert werden müssen. Bei den her kömmlichen Werkstückspanntischen geschieht dies vorwiegend von Hand, indem die Querbalken auf den Längsführungen ver schoben und auf den Querbalken die Saugspanner in deren Längsrichtung verstellt werden.With such workpiece clamping tables, the respective positi on the suction clamp to the one to be processed at the moment Workpiece to be adjusted, which means that with one after the other the workpieces to be machined from different for different suction cups and different configurations because they have to be readjusted and fixed. With her Conventional workpiece clamping tables do this predominantly by hand by moving the crossbeams on the longitudinal guides pushed and on the crossbar the suction clamps in their Longitudinal direction can be adjusted.

Es gibt auch maschinelle Verstellmöglichkeiten für die Saugspanner der in Rede stehenden Werkstückspanntische.There are also mechanical adjustment options for the Suction clamps of the workpiece clamping tables in question.

Hierbei werden die Saugspanner mechanisch von einem Mitneh mer ergriffen, der an einem den Werkstückspanntisch ober halb übergreifenden Ausleger oder am Spindelsupport der zu gehörigen Maschine in der Verschiebeebene der Saugspanner verfahrbar ist, vergleiche DE 44 44 339 C1.Here, the suction clamps are mechanically driven always seized, the one on the workpiece clamping table semi-cross boom or on the spindle support of the belonging machine in the displacement plane of the suction clamp is movable, see DE 44 44 339 C1.

Für andere Antriebszwecke gibt es elektrische Linearmoto ren, die aus zwei Bauelementen, nämlich einem ortsfesten Stator und einem darauf luftgelagerten beweglichen Teil, dem Läufer, bestehen. Mittels einem Permanentmagneten und über elektrische Wicklungen erregten Magneten kann man über ein Magnetfeld, welches sich über den aus Weicheisenstrei fen bestehenden Stator schließt, den Läufer entlang dem Stator in beiden Richtungen bewegen. Eine solche An triebseinheit wird auch Linearmodul genannt, und es können auf einem Stator auch mehrere voneinander unabhängig elek trisch ansteuerbare Läufer angeordnet werden.Electric linear motors are available for other drive purposes ren, which consist of two components, namely a stationary Stator and a movable part air-supported thereon, the runner. Using a permanent magnet and Magnets excited by electrical windings can be a magnetic field that spreads over the soft iron streak existing stator closes the rotor along the Move the stator in both directions. Such an approach The drive unit is also called a linear module, and it can on a stator also several independent electrical tric controllable runners can be arranged.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für einen Werkstückspanntisch der gattungsgemäßen Art einen direkten Antrieb der verschieb- sowie fixierbaren Querträger und der darauf zu verstellenden sowie zu fixierenden Saugspanner vorzusehen.The invention is based on the object for one Workpiece clamping table of the generic type a direct Drive of the movable and fixable cross members and the suction clamps to be adjusted and fixed thereon to provide.

Diese Aufgabe wird bei einem Werkstückspanntisch der gat tungsbildenden Abt nach der Erfindung durch die kennzeich nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is the gat with a workpiece clamping table tion-forming Abbot according to the invention by the character nenden features of claim 1 solved.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß die elektrischen Li nearmotoren eine gute Positioniergenauigkeit der Saugspan ner ermöglichen und in dem üblicherweise vorhandenen Ma schinenprogramm eine Zusatzsteuerung für die Saugspanner je nach Werkstückformat und -konfiguration berücksichtigt wer den kann. Hierbei kommt der Fixierung der Saugspanner die Anordnung der in den Läufern der Linearmotore vorhandenen Dauermagnete zugute, die bei den nicht erregten Elektroma gneten und fehlender Stützluft zur Erzeugung des Luftpol sters über die Magnetkräfte eine ausreichende Haftung zwi schen den Läufern und den Statoren und damit zwischen der betreffenden Längsführung und den Querträgern einerseits sowie zwischen den Saugspannern und den Querträgern ande rerseits bewirken. Andererseits vermindert die Luftlagerung der Läufer die Reibung zwischen den Statoren und den Läu fern so stark, daß selbst noch die gewichtigeren Querbalken mit den darauf angeordneten Saugspannern auf den Längsfüh rungen leicht bewegt werden können, so daß hierfür keine allzu großen Vortriebskräfte benötigt werden.It is essential for the invention that the electrical Li near motors a good positioning accuracy of the suction chip ner enable and in the usually existing Ma machine program an additional control for the suction clamps each according to workpiece format and configuration that can. Here comes the fixation of the suction clamps Arrangement of the existing ones in the rotors of the linear motors Permanent magnets that benefit the non-excited electroma gne and lack of support air to generate the air pole sters sufficient adhesion between the magnetic forces between the runners and the stators and thus between the concerned longitudinal guide and the cross beams on the one hand and between the suction clamps and the cross members on the other hand. On the other hand, air storage is reduced the rotor the friction between the stators and the Läu far so strong that even the more weighty crossbeams with the suction clamps on the longitudinal guide stanchions can be moved easily, so that none excessive propulsive forces are required.

So genügt es grundsätzlich, für die Querbalkenverstellung lediglich eine einzige Längsführung als Stator auszubilden oder einen Stator daran vorzusehen und den Querbalken auch nur mit einem einzigen Läufer auszustatten, während der Querbalken im übrigen mittels eines inaktiven, leichtgängig mitschleppbaren Schlittens auf der zumindest einen weiter vorhandenen Längsführung aufgelagert ist.So it is basically sufficient for the crossbar adjustment to form only a single longitudinal guide as a stator or to provide a stator and the crossbar to be equipped with only one runner during the Crossbars by the way by an inactive, smooth-running dragging sled on the at least one further existing longitudinal guide is supported.

Grundsätzlich können auch zusätzliche Längsführungen vorge sehen sein, die allein die Übernahme der mechanischen Trag kräfte besorgen. Ergänzend dazu können dann ein oder mehre re mit einem oder mit mehreren Statoren vorgesehene Längs führungen vorhanden sein, die wiederum mit unterschiedli chen Läufern von verschiedenen Querbalken zusammenwirken. Dies richtet sich im wesentlichen danach, wie hoch die auf zufangende, mechanische Last durch das Gewicht der Querbal ken einerseits und der bei der Beschleunigung der Querbal ken und der Saugspanner zu überwindende Massenwiderstand andererseits ist.In principle, additional longitudinal guides can also be provided be seen alone taking over the mechanical support get your strength. In addition, one or more can then be added re provided with one or more stators longitudinal guides are available, which in turn with different runners from different crossbeams interact. This essentially depends on how high the on Catching mechanical load due to the weight of the crossbeam ken on the one hand and the acceleration of the Querbal ken and the suction clamp to overcome mass resistance on the other hand.

Ein besonderes Problem ergibt sich dann, wenn die Werk stückspanntische erhebliche Längen aufweisen und entspre chend die Längsführungen mit großer Länge ausgeführt werden müssen. Hier kann es vorkommen, daß sich auf solchen Di stanzen die Längsführungen leicht verziehen oder verwerfen, wodurch dann die an sich rechtwinklig zueinander stehenden Oberseiten und Seitenflächen der als Statoren dienenden Längsführungen im Gegensatz zu den entsprechenden Kontakt flächen der Läufer nicht mehr exakt lotrecht zueinander ausgerichtet sind. Dies führt zu Unsymmetrien im Luftspalt beim Verfahren der Läufer auf dem betreffenden Stator, wo durch es über den Luftspalt hinweg zu hemmenden mechani schen Kontakten kommen kann. Auch bei der Fixierung der Läufer mittels der Haftung der Permanentmagnete kann es hierdurch zu Problemen kommen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Motoreinheit der Läufer mittels ei nes Gelenklagers kardanisch beweglich aufgehängt ist, um eine exakte Anpassung an die jeweilige Kontaktfläche des Stators bzw. der betreffenden Längsführung zu ermöglichen.A particular problem arises when the plant Clamping tables have considerable lengths and correspond chend the longitudinal guides are carried out with great length have to. Here it can happen that such Di punch the longitudinal guides slightly warp or discard, which then means that they are at right angles to each other Top and side surfaces of the stators Longitudinal guides in contrast to the corresponding contact surfaces of the runners are no longer exactly perpendicular to each other are aligned. This leads to asymmetries in the air gap when moving the rotor on the stator in question, where by mechani to be inhibited across the air gap contacts. Even when fixing the Runners by means of the adhesion of the permanent magnets can this will cause problems. Therefore it is advantageous if the at least one motor unit of the rotor by means of egg nes spherical bearing is gimbal-mounted to an exact adaptation to the respective contact surface of the To allow stator or the relevant longitudinal guide.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei nem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is based on the drawing to egg NEM embodiment explained in more detail. Show:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Werkstückspann tisches mit Saugspannern und Fig. 1 is a schematic view of a workpiece clamping table with suction clamps and

Fig. 2 einen Schnitt durch den Läufer eines der Linear motoren, wie er für die Saugspannerverstellung des Werkstückspanntisches nach Fig. 1 verwendet ist. Fig. 2 shows a section through the rotor of one of the linear motors, as used for the suction clamp adjustment of the workpiece clamping table according to Fig. 1.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine erste Längsführung 1 und ei ne zweite Längsführung 2, die eine Oberseite und zumindest eine Seitenfläche haben, die rechtwinklig zueinander ste hen. Zumindest diese Seitenfläche und ggf. auch die ober seitige Fläche der Längsführungen 1 und 2 bildet einen Sta tor eines elektrischen Linearmotors, oder es ist ein sol cher Stator 9, 10 an der betreffenden längsseitigen oder oberseitigen Fläche der Längsführungen 1, 2 als separates Element fest angebracht.In detail, Fig. 1 shows a first longitudinal guide 1 and egg ne second longitudinal guide 2 , which have an upper side and at least one side surface, which are perpendicular to each other. At least this side surface and possibly also the upper side surface of the longitudinal guides 1 and 2 forms a sta tor of an electric linear motor, or it is a sol stator 9 , 10 on the relevant longitudinal or top surface of the longitudinal guides 1 , 2 as a separate element appropriate.

Die in Richtung der Längsführungen 1, 2 sich erstreckenden Statoren 9, 10 als Teile von Linearmotoren dienen zum Verfahren von Querbalken 3, die auf den Längsführungen 1 und 2 aufge lagert sind. Dazu dient an jeweils einem Ende der Querbal ken 3 ein dem Stator 9, 10 der Längsführungen 1, 2 entsprechendes Gegenstück zur Vervollständigung eines Linearmotors, näm lich ein Läufer 4, der mit wenigstens einer sogenannten, elektrisch ansteuerbaren Motoreinheit ausgestattet ist, die zumindest einen Permanentmagneten und elektrisch erregbare Magnete aufweist. Bei Ansteuerung letzterer wird ein sol ches, wanderndes Magnetfeld zum jeweiligen Stator 9 oder 10 hin erzeugt, welches eine Verschiebung des Läufers 4 unter Mitnahme des betreffenden Querbalkens 3 entlang der jewei ligen Längsführung 1 oder 2 bewirkt. Dazu wird zwischen dem Läufer 4 und dem jeweiligen Stator 9 oder 10 ein Luftpol ster aufgebaut, wodurch beim Verfahren zwischen dem Läufer 4 und dem jeweiligen Stator 9, 10 ein Luftspalt besteht, über den hinweg sich der magnetische Kreis durch den jewei ligen Stator 9, 10 hindurch schließt.The in the direction of the longitudinal guides 1 , 2 extending stators 9 , 10 as parts of linear motors serve to move crossbars 3 , which are supported on the longitudinal guides 1 and 2 . For this purpose, at one end of the Querbal ken 3 a stator 9 , 10 of the longitudinal guides 1 , 2 corresponding counterpart to complete a linear motor, namely a rotor 4 , which is equipped with at least one so-called, electrically controllable motor unit, which has at least one permanent magnet and has electrically excitable magnets. When the latter is activated, a sol, wandering magnetic field is generated towards the respective stator 9 or 10 , which causes the rotor 4 to be displaced while taking the relevant crossbar 3 along the respective longitudinal guide 1 or 2 . For this purpose, an air cushion is built up between the rotor 4 and the respective stator 9 or 10, as a result of which there is an air gap between the rotor 4 and the respective stator 9 , 10 during which the magnetic circuit passes through the respective stator 9 , 10 closes through.

Am jeweils anderen Ende ist der Querbalken 3 mittels eines Schlittens 6 auf der anderen Längsführung 2, 1 aufgelagert, dieser Schlitten 6 ist besonders leichtgängig ausgeführt und nicht angetrieben. Die Mitnahme des Querbalkens 3 an dem mit dem Schlitten 6 versehenen Ende erfolgt über den Läufer 4 des Linearmotors am gegenüberliegenden Querbalkenende, wo also der Querbalken 3 mittels dieses Läufers 4 auf der be treffenden Längsführung 1, 2 aufgelagert ist.At the other end, the crossbar 3 is supported by a slide 6 on the other longitudinal guide 2 , 1 , this slide 6 is particularly smooth and is not driven. The entrainment of the crossbar 3 at the end provided with the slide 6 takes place via the rotor 4 of the linear motor at the opposite crossbar end, where the crossbar 3 is supported by means of this rotor 4 on the longitudinal guide 1 , 2 that is concerned.

Ebenso wie die Längsführungen 1 und 2 sind auch die Quer balken 3 selbst Teile von Linearmotoren und weisen entspre chend angebrachte Statoren 11 auf oder sind unmittelbar selbst solche Statoren. Auf den Querbalken 3 sitzen mehrere zugehörige Läufer 5, von denen jeder mit dem betreffenden Stator 11 einen Linearantrieb darstellt. Oberseitig auf den Läufern 5 sind Saugspanner 7 angeordnet, die oberseitig ei ne Saugöffnung 8 aufweisen, die mit Unterdruck versorgt und mittels eines aufgelegten Werkstücks abgedichtet ist, so daß das betreffende Werkstück an der Stelle des Saugspan ners 7 mittels Unterdruck gespannt ist. In der Zeichnung ist lediglich bei dem oben links dargestellten Läufer 5 ein solcher Saugspanner 7 wiedergegeben, auch die übrigen in Fig. 1 dargestellten Läufer 5 haben solche Saugspanner 7, wenngleich sie dort nicht gezeigt sind.Just like the longitudinal guides 1 and 2 , the transverse beams 3 are themselves parts of linear motors and accordingly have stators 11 attached, or are directly stators themselves. On the crossbar 3 there are several associated runners 5 , each of which represents a linear drive with the relevant stator 11 . Suction clamps 7 are arranged on the top of the runners 5, which have a suction opening 8 on the top side, which is supplied with negative pressure and sealed by means of an applied workpiece, so that the workpiece in question is clamped at the point of the suction clamp 7 by means of negative pressure. In the drawing, only such a suction clamp 7 is shown in the runner 5 shown at the top left; the other rotors 5 shown in FIG. 1 also have such suction clamps 7 , although they are not shown there.

Die in Richtung der Längsführungen 1 und 2 über die Quer balken 3 verfahrbaren und selbst auf den Querbalken 3 rechtwinklig zu den Längsführungen 1 und 2 verschiebbaren Saugspanner 7 sind somit in der von dem gesamten Werk stückspanntisch aufgespannten Ebene verfahrbar und an jeder Position magnetisch fixiert.The in the direction of the longitudinal guides 1 and 2 across the crossbar 3 movable and even on the crossbar 3 at right angles to the longitudinal guides 1 and 2 suction clamps 7 are thus movable in the plane spanned by the entire work plane and magnetically fixed at any position.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung eines der Läufer 4 oder 5 nach Fig. 1 zeigt Fig. 2. Ein solcher Läufer 4, 5 hat ei nen Horizontalschenkel 12, mit dem die Oberseite des be treffenden Stators, wie der Längsführungen 1, übergriffen wird. Ferner weist er einen Vertikalschenkel 13 auf, mit der er den Stator seitlich übergreift. An der untenliegen den Innenseite hat der Horizontalschenkel 12 eine Einheit 14, die zumindest ein Luftlager umfaßt, zusätzlich aber auch je nach Ausbildung des zugehörigen Stators auch einen Magnetantrieb aufweisen kann. Sowohl ein Luftlager als auch einen Magnetantrieb hat eine zweite Einheit 15, die sich an der Innenseite des Vertikalschenkels 13 befindet. Versorgt werden diese Einheiten 14 und 15 über einen Anschluß 16 seitlich am Horizontalschenkel 12 und ein inneres Verbin dungselement 17 zwischen den beiden Einheiten 14 und 15.A particularly advantageous embodiment of one of the runners 4 or 5 according to FIG. 1 is shown in FIG. 2. Such a runner 4 , 5 has a horizontal leg 12 with which the top of the stator, such as the longitudinal guides 1 , is overlapped. It also has a vertical leg 13 with which it laterally engages over the stator. On the inside lying underneath, the horizontal leg 12 has a unit 14 , which comprises at least one air bearing, but additionally, depending on the design of the associated stator, can also have a magnetic drive. Both an air bearing and a magnetic drive have a second unit 15 , which is located on the inside of the vertical leg 13 . These units 14 and 15 are supplied via a connection 16 laterally on the horizontal leg 12 and an inner connec tion element 17 between the two units 14 and 15th

Die kombinierte Einheit 15 ist in einem Rahmengestell 18 angeordnet, welches mittels eines Gelenklagers 19 an einem festen Außenkörper 21 des Vertikalschenkels 13 so befestigt ist, daß sich das Rahmengestell 18 mit der kombinierten Einheit 15 kardanisch gegenüber dem festen Außenkörper 21 des Vertikalschenkels 13 bewegen kann. Zwischen der Innen seite des Rahmengestells 19 und der gegenüberliegenden An lageseite des festen Außenkörpers 21 des Vertikalgestells 13 ist eine elastische Zwischenscheibe 20 angeordnet, die bei spielsweise aus Moosgummi bestehen kann. The combined unit 15 is arranged in a frame 18 , which is fastened by means of an articulated bearing 19 to a fixed outer body 21 of the vertical leg 13 so that the frame 18 can move cardanically with the combined unit 15 relative to the fixed outer body 21 of the vertical leg 13 . Between the inner side of the frame 19 and the opposite position on the fixed outer body 21 of the vertical frame 13 , an elastic washer 20 is arranged, which can be made of foam rubber, for example.

Anders als es der dargestellten L-Form entspricht, können die Läufer 4 beispielsweise auch eine U-Gestalt aufweisen, also zwei Vertikalschenkel 13 mit je einer Einheit 15 haben. Hierbei kann die Beweglichkeit dieser Einheit 15 dazu genutzt werden, unter Aufbau eines Luftpolsters zu beiden Seiten des Stators den Läufer zu lösen, was voraus setzt, daß die Einheit 15 im Bereich des Gelenkla gers 19 zumindest bei einem der Vertikalschenkel 13 senk recht zu dem Außenkörper 21 verschieblich ist.In contrast to the L-shape shown, the runners 4 can also have a U-shape, for example, ie have two vertical legs 13 , each with a unit 15 . Here, the mobility of this unit 15 can be used to solve the runner by building an air cushion on both sides of the stator, which presupposes that the unit 15 in the area of the joint bearing 19 at least in one of the vertical legs 13 perpendicular to the outer body 21 is movable.

Claims

1. Workpiece clamping table for a machine for machining parts for furniture or interior construction with cross members ( 3 ) arranged on parallel longitudinal guides ( 1 , 2 ), adjustable in the longitudinal direction and fixable thereon, on which suction clamps ( 7 ) for fixing the preferably plate-shaped workpieces in the longitudinal direction of this cross member ( 3 ) are arranged adjustable and fixable, characterized in that on at least one of the longitudinal guides ( 1 , 2 ) and on the cross members ( 3 ) stators ( 9 , 10 , 11 ) of electrical linear motors arranged or the longitudinal guides ( 1 , 2 ) and the cross member ( 3 ) are designed as such that on this longitudinal guide ( 1 , 2 ) for supporting each cross member ( 3 ) each have a rotor which is assigned to the linear motor and can be controlled by itself ( 4 ) and on the crossbeams ( 3 ) each independently controlled rotor ( 5 ) of the respective linear motors, which each carry one of the suction clamps ( 7 ), are arranged, and that the runners ( 4 , 5 ) of the linear motors motor and air bearing units ( 14 , 15 ) for loading and for fixing on the longitudinal guides ( 1 , 2 ) or have the cross members ( 3 ) by means of magnetic forces and to release the magnetic adhesion by means of an air cushion to be built up between the longitudinal guide ( 1 , 2 ) or the cross members ( 3 ) and the runners ( 4 , 5 ).

2. workpiece clamping table according to claim 1, characterized in that two or more of the longitudinal guides ( 1 , 2 ) vorhan and each of the longitudinal guides ( 1 , 2 ) has or forms a stator ( 9 , 10 ) and that the cross member ( 3 ) only are supported by means of a single runner ( 4 ) on one of the longitudinal guides ( 1 , 2 ) and on at least one further of the longitudinal guides ( 1 , 2 ) by means of an inactive carriage ( 6 ) which can be carried along.

3. workpiece clamping table according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor ( 4 , 5 ) of the linear motors at least each egg nen the longitudinal guides ( 1 , 2 ) or the cross member ( 3 ) overlapping horizontal leg ( 12 ) and at least one Longitudinal guides ( 1 , 2 ) or the cross member ( 3 ) laterally overlapping vertical legs ( 13 ) and these two legs ( 12 , 13 ) are each equipped with a motor and / or air bearing unit ( 14 , 15 ) and that relevant unit ( 15 ) on the Ver tikalschenkel ( 13 ) by means of at least one spherical bearing ( 19 ) is gimbally movably suspended.