DE20321065U1

DE20321065U1 - Frame for laser machining tool has interlocking frame members which form grid

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Publication number: DE20321065U1
Application number: DE20321065U
Authority: DE
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2013-01-28

Abstract

The two or three dimensional frame for a laser machining tool uses interlocking sections to form a grid structure. At at least one point, the frame has three sections (23-25) which interlock to form a support. One component (25) can have a stop nose or finger (31) and the other a recess (26b) to receive the nose. Two of the components can define an angle of sixty degrees with the frame sidewall.

Description

Die Erfindung betrifft eine zwei- oder dreidimensionale Tragstruktur für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Laserbearbeitungsmaschine, bestehend aus mehreren mit Hilfe von Aussparungen ineinander steckbaren ebenen Bauteilen wie Rippen oder Platten zur Ausbildung einer Art Gitterstruktur.The The invention relates to a two- or three-dimensional support structure for one Machine tool, in particular a laser processing machine, consisting from several with the help of recesses plugged into each other levels Components such as ribs or plates to form a kind of lattice structure.

Eine derartige Tragstruktur ist beispielsweise durch die DE 197 39 253 A1 bekannt geworden. Dort ist eine Gitterstruktur in Leichtbauweise mit sich kreuzenden, ineinander gesteckten Streifen beschrieben, welche zur Steckverbindung geschlitzt ausgebildet sind.Such a support structure is for example by the DE 197 39 253 A1 known. There, a lattice structure in lightweight construction with intersecting, nested strips is described, which are formed slotted to the connector.

Schalenstrukturen mit Versteifungsrippen können beispielsweise dem Buch „Faszination Blech", hrsg. von Trumpf GmbH + Co. KG, entnommen werden.shell structures with stiffening ribs can For example, the book "fascination brass", edited by Trumpf GmbH + Co. KG.

Bewegte Tragstrukturen von Werkzeugmaschinen oder Laserbearbeitungsmaschinen sollen eine möglichst hohe Steifigkeit bei möglichst geringem Gewicht aufweisen, damit die Werkzeugmaschine oder Laserbearbeitungsmaschine der Forderung nach hoher Bahngenauigkeit bei hoher Dynamik gerecht werden kann.moving Support structures of machine tools or laser processing machines should one possible high rigidity if possible low weight, so that the machine tool or laser processing machine the demand for high path accuracy with high dynamics can be.

Bekannte Gitterstrukturen sind aufwändig zu fertigen, weil die ineinander zu steckenden Blechstreifen während des Aufbaus der Gitterstruktur noch nicht fixiert sind. Bekannte Fixierungen wiederum erfordern Umformungen im Blech. Dies bedeutet zusätzliche Arbeitsschritte bei Herstellung der Blechstreifen.Known Grid structures are expensive to manufacture, because the metal strips to be stuck together during the Structure of the grid structure are not fixed yet. Known fixations in turn require transformations in the sheet metal. This means extra Steps in the production of metal strips.

Eine weitere Verbesserung der Bahngenauigkeit durch Gewichtsreduzierung einerseits und durch Steifigkeitserhöhung anderseits sowie eine gleichzeitige Erleichterung der Fertigung der Tragstruktur hat sich der Anmelder zur Aufgabe gemacht.A further improvement of the path accuracy through weight reduction on the one hand and by increase in rigidity on the other hand and a simultaneous Facilitating the manufacture of the support structure has become the applicant made to the task.

Diese Aufgabe wird durch eine Tragstruktur mit mehreren mit Hilfe von Aussparungen ineinander steckbaren ebenen Bauteilen gelöst, von denen vorzugsweise drei zumindest an einem Punkt der Tragstruktur unter Ausbildung einer Verrastung ineinander gesteckt sind. Die erfindungsgemäßen Bauteile können aus ebenen Metallblechen geringer Dicke (< 2 mm) mit Hilfe eines Lasers geschnitten werden. Durch die Verrastung sind die Bauteile von Beginn des Aufbaus der Gitterstruktur an fixiert. Eine dauerhafte zusätzliche Fixierung ist voraussichtlich nur in geringem Maße erforderlich und kann vorzugsweise durch einen Klebstoff – also kalt – bzw. alternativ laserverschweißt mittels automatisierbarer Verfahren erfolgen, wodurch eine geringe thermische Belastung der Bauteile der Tragstruktur während des Aufbaus der Tragstruktur eintritt.These Task is performed by a support structure with several with the help of Openings in one another pluggable flat components solved by preferably three at least at one point of the support structure are plugged together forming a latch. The Components according to the invention can from flat metal sheets of small thickness (<2 mm) cut with the help of a laser become. By locking the components are from the beginning of the construction the grid structure fixed to. A permanent additional Fixation is likely to be required only to a small extent and may be preferred by an adhesive - so cold or alternatively laser welded be carried out by means of automatable methods, whereby a low thermal stress on the components of the support structure during the Structure of the support structure occurs.

Bevorzugt ist, dass das eine Bauteil eine Rastnase oder einen Rastfinger und das andere Bauteil eine Aussparung zum Einfallen der Rastnase aufweist. Dies bedeutet eine einfach zu fertigende Verrastung der Bauteile, weil derartige Rastnasen oder Rastfinger beispielsweise durch einen Freischnitt aus ebenem Metallblech mit Hilfe des Lasers leicht zu fertigen sind.Prefers is that the one component a locking lug or a locking finger and the other component has a recess for engagement of the latching lug. This means an easy-to-manufacture locking of the components, because such locking lugs or locking fingers, for example, by a Free cut from flat metal sheet with the help of the laser easily too finished are.

Eine symmetrische, hoch belastbare Tragstruktur mit hexagonal angeordneten Rippen wird erreicht, wenn sich jeweils zwei der Bauteile an einer Seitenfläche der Tragstruktur unter Ausbildung von Winkeln α = 60° kreuzen.A symmetrical, highly loadable support structure with hexagonal arrangement Ribs are achieved when in each case two of the components at one side surface cross the support structure to form angles α = 60 °.

Die Realisierung der Steckverbindung dreier Bauteile kann dadurch erreicht werden, dass ein erstes Bauteil eine quer zur Längsrichtung verlaufende Aussparung, dass ein zweites Bauteil zwei voneinander beabstandete, durch einen Steg getrennte, quer zur Längsrichtung verlaufende Aussparungen und dass ein drittes Bauteil eine quer zur Längsrichtung verlaufende Aussparung aufweist.The Realization of the connector of three components can be achieved be that a first component has a transverse to the longitudinal direction recess, a second component is spaced apart from each other by a second component Bridge separated, transverse to the longitudinal direction extending recesses and that a third component of a transverse extending to the longitudinal direction Recess has.

Im Bereich der freien Enden oder Ecken können die Bauteile Ausnehmungen oder Ausschnitte aufweisen, um überstehende Ecken oder Kanten zu vermeiden.in the Area of the free ends or corners, the components recesses or have cutouts to protruding To avoid corners or edges.

Zu Herstellung einer dreidimensionalen Tragstruktur können neben ebenen Rippen erfindungsgemäß auch Platten verwendet werden, beispielsweise ein Aufbau aus verschiedenen Rippen und zwei Abschlussplatten.To Production of a three-dimensional supporting structure can be next to even ribs according to the invention also plates be used, for example, a structure of different ribs and two end plates.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zu den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:One embodiment The invention is illustrated schematically in the drawing and will be described below explained in more detail with reference to the figures of the drawing. It shows:

1 eine Seitenansicht einer ersten Rippe zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Tragstruktur; 1 a side view of a first rib for forming the support structure according to the invention;

2 eine Seitenansicht einer zweiten Rippe der Tragstruktur; 2 a side view of a second rib of the support structure;

3 einen vergrößerten Teilbereich der Rippe nach 2; 3 an enlarged portion of the rib after 2 ;

4 eine Seitenansicht einer Abschlussplatte der Tragstruktur; 4 a side view of a end plate of the support structure;

5 eine Draufsicht auf einen Teilbereich ineinander greifender Rippen; 5 a plan view of a portion of interlocking ribs;

6, 7 vergrößerte Darstellungen von Kreuzungspunkten, an denen Rippen ineinander greifen. 6 . 7 enlarged representations of crossing points where ribs interlock.

Aus der 1 ist der Aufbau einer ebenen, aus einem ca. 1 mm dicken Stahlblech gefertigten, ersten Rippe 1 ersichtlich. Die erste Rippe 1 weist an ihren freien Enden 2 und 3 Aussparungen 4a und 5a, welche quer zur Längsrichtung der ersten Rippe 1 verlaufen, und weitere Aussparungen 4b und 5b auf. Zusätzlich ist eine weitere Aussparung 6 in der Mitte zwischen den beiden anderen Aussparungen 4 und 5 ausgebildet. Die erste Rippe 1 weist eine geradlinige Kontur an der einen Längsseite 7 auf, welche der Außenseite eines späteren aus mehreren ineinander gesteckten Rippen ausgebildeten ebenen oder dreidimensionalen Profilkörpers zugeordnet ist. Die Außenseite kann zusätzlich mit einer Verkleidung überzogen sein, damit die eigentliche Tragstruktur nicht erkennbar und kaschiert ist und eine Steifigkeitserhöhung zustande kommt. Die andere Längsseite 8 weist teilweise eine bogenförmige Kontur auf, um zwischen beiden freien Enden 2 und 3, welche mehr Material zur Ausbildung und Verstärkung der Ausnehmungen 4a und 5a benötigen, Material einzusparen. Dies trägt zur Leichtbauweise bei. Eine Ausnehmung 9 wird später einem Rand- oder Eckbereich eines gebildeten Profilkörpers zugeordnet, damit Vollmaterial zur Erhöhung des Trägkeitsmoments und Möglichkeiten zur Montage gegeben sind.From the 1 is the construction of a flat, made of a 1 mm thick sheet steel, first rib 1 seen. The first rib 1 points at their free ends 2 and 3 recesses 4a and 5a which transverse to the longitudinal direction of the first rib 1 run, and more recesses 4b and 5b on. In addition, there is another recess 6 in the middle between the other two recesses 4 and 5 educated. The first rib 1 has a rectilinear contour on one longitudinal side 7 on, which is the outside of a later from a plurality of nested ribs formed flat or three-dimensional profile body associated. The outside may additionally be covered with a cladding, so that the actual support structure is not recognizable and laminated and a stiffness increase is achieved. The other long side 8th partially has an arcuate contour to between both free ends 2 and 3 , which more material for training and reinforcement of the recesses 4a and 5a need to save material. This contributes to the lightweight construction. A recess 9 is later assigned to a peripheral or corner region of a formed profile body, so that solid material to increase the moment of inertia and opportunities for installation are given.

2 veranschaulicht den Aufbau einer ebenen zweiten Rippe 10. Im Unterschied zur ersten Rippe 1 besitzt die zweite Rippe 10 im Bereich von Aussparungen 11, 12 und 13 frei geschnittene Rastnasen 14, welche durch den Freischnitt elastisch verformt werden können, wenn eine erste Rippe über eine Aussparung mit der zweiten Rippe zusammengesteckt wird. Dabei wird die Rastnase quer zur Längsrichtung der jeweiligen Aussparung federnd ausgelenkt (siehe in der 3: Doppelpfeil 15). Das Ineinanderstecken erfolgt durch das Zusammenwirken der Aussparungen 4a und 5a einerseits bzw, der Aussparungen 11, 12 bzw. 13 andererseits. Durch das Einrasten der Rastnase 14 in die Aussparung 4b oder 5b kommt es zu einer Arretierung, welche eine stabile Verbindung schafft. Aussparungen und Kontur der zweiten Rippe 10 dienen im Wesentlichen denselben Anforderungen wie die der ersten Rippe. Ebenso ist auch die zweite Rippe 10 aus einem dünnen Stahlblech gefertigt. 2 illustrates the construction of a planar second rib 10 , Unlike the first rib 1 owns the second rib 10 in the area of recesses 11 . 12 and 13 free cut lugs 14 which can be elastically deformed by the cutout when a first rib is fitted over a recess with the second rib. The detent is deflected transversely to the longitudinal direction of the respective recess resiliently (see in the 3 : Double arrow 15 ). The nesting is done by the interaction of the recesses 4a and 5a on the one hand or, the recesses 11 . 12 respectively. 13 on the other hand. By the engagement of the catch 14 in the recess 4b or 5b it comes to a lock, which creates a stable connection. Recesses and contour of the second rib 10 Essentially serve the same requirements as the first rib. So is the second rib 10 made of a thin sheet steel.

4 demonstriert, dass eine Rippe nur eine Möglichkeit eines Elements der erfindungsgemäßen Tragstruktur darstellt. Die bereits erwähnten Aussparungen, Federnasen und Konturen können an Rippen oder Platten beliebiger Form ausgebildet sein. Die Anzahl der Aussparungen richtet sich nach der Größe des später zu bildenden ebenen oder dreidimensionalen Körpers. So zeigt 4 eine Abschlussplatte 16 aus dünnem Stahlblech für die Stirnseiten einer Tragstruktur oder eines Trägers, wobei in die Aussparungen 17 erste Rippen über deren Aussparungen eingesteckt werden können. Die nach außen gerichtete Seite 18 ist gerade ausgebildet, während die nach innen gerichtete Seite 19 der Abschlussplatte 16 bogenförmige Abschnitte zur Material- und Gewichteinsparung besitzt. Lediglich dort, wo Aussparungen zum Ineinanderstecken von Rippen vorgesehen sind, ist ein nach innen hin größerer Materialstreifen 21 ausgebildet. Rastnasen 20 gewährleisten die sichere Fixierung der ineinander gesteckten Rippen mit Hilfe der bereits erwähnten Verrastung. Mit Bezugszeichen 30a und 30b sowie 30b (siehe auch 5) sind diejenigen Längsseiten der Rippen bezeichnet, welche später der Außenseite der Tragstruktur zugeordnet sind. 4 demonstrates that a rib represents only one possibility of an element of the support structure according to the invention. The already mentioned recesses, spring lugs and contours can be formed on ribs or plates of any shape. The number of recesses depends on the size of the later to be formed flat or three-dimensional body. So shows 4 an end plate 16 made of thin sheet steel for the faces of a support structure or a carrier, being in the recesses 17 first ribs can be inserted over the recesses. The outward side 18 is just trained while the inward side 19 the end plate 16 has arcuate portions for saving material and weight. Only where recesses are provided for nesting ribs, is an inwardly larger strip of material 21 educated. locking lugs 20 ensure the secure fixation of the nested ribs with the help of the above-mentioned locking. With reference number 30a and 30b such as 30b (see also 5 ) are those longitudinal sides of the ribs, which are later assigned to the outside of the support structure.

5 zeigt das Ineinanderstecken von ersten, zweiten und dritten Rippen zu einer ebenen Tragstruktur 22, von der ein Ausschnitt dargestellt ist. Rippen 23, 24, 25 kreuzen jeweils einander unter Ausbildung eines 60° Winkels α, sodass eine Gitterstruktur gleichwinkliger Dreiecke bzw. Rauten entsteht. Vier derartige Gitterstrukturen als Seitenwände ergeben zusammen mit an den Stirnseiten angeordneten Abschlussplatten 16 (siehe 3) einen dreidimensionalen Träger. Der Teilausschnitt gemäß 5 lässt erahnen, dass durch diese Gitterstruktur Gitterflächen beliebiger Fläche erzeugt werden können. 5 shows the nesting of first, second and third ribs to a flat support structure 22 , of which a detail is shown. ribs 23 . 24 . 25 intersect each other to form a 60 ° angle α, so that a grid structure of equiangular triangles or diamonds is formed. Four such lattice structures as side walls together with end plates arranged on the end faces 16 (please refer 3 ) a three-dimensional support. The partial section according to 5 lets us guess that lattice surfaces of any surface can be created by this lattice structure.

Gemäß 6 erfolgt das Ineinanderstecken der Rippen 23, 24 und 25 an einem Kreuzungspunkt VI (siehe 5) mit Hilfe der Aussparungen 26a, 27 und 28 in Richtung der dargestellten Pfeile, Die Rastnase 31 kann in die Aussparung 26b einrasten und für eine Arretierung der zusammengesteckten Teile sorgen. Die Steckverbindung mit Verriegelung durch diese drei Rippen 23 bis 25 verleiht der Tragstruktur 22 ihre wesentliche Stabilität, weil die mittlere Rippe 24 durch die beiden anderen Rippen 23 und 25 gehalten und verriegelt werden kann.According to 6 the nesting of the ribs takes place 23 . 24 and 25 at a crossing point VI (see 5 ) with the help of the recesses 26a . 27 and 28 in the direction of the illustrated arrows, The catch 31 can in the recess 26b engage and lock the mated parts. The connector with locking by these three ribs 23 to 25 gives the support structure 22 their essential stability, because the middle rib 24 through the other two ribs 23 and 25 can be held and locked.

Gemäß 7 erfolgt das Ineinanderstecken der Rippen 23 und 25 an einem weiteren Kreuzungspunkt VII (siehe 5) mit Hilfe der Aussparungen 32 und 33 ohne Verrastung.According to 7 the nesting of the ribs takes place 23 and 25 at another crossing point VII (see 5 ) with the help of the recesses 32 and 33 without locking.

11: Ripperib
22: Freies RippenendeFree rib end
33: Freies RippenendeFree rib end
4a4a: Aussparungrecess
4b4b: Aussparungrecess
5a5a: Aussparungrecess
5b5b: Aussparungrecess
66: Aussparungrecess
77: Längsseitelong side
88th: Längsseitelong side
99: Ausnehmungrecess
1010: Ripperib
1111: Aussparungrecess
1212: Aussparungrecess
1313: Aussparungrecess
1414: Rastnaselocking lug
1515: Doppelpfeildouble arrow
1616: AbschlussplatteEnd plate
1717: Aussparungrecess
1818: Außenseiteoutside
1919: Innenseiteinside
2020: Rastnaselocking lug
2121: Materialstreifenstrips of material
2222: Tragstruktursupporting structure
2323: Ripperib
2424: Ripperib
2525: Ripperib
26a26a: Aussparungrecess
26b26b: Aussparungrecess
2727: Aussparungrecess
2828: Aussparungrecess
30a30a: Längsseitelong side
30b30b: Längsseitelong side
30c30c: Längsseitelong side
3131: Rastnaselocking lug
3232: Aussparungrecess
3333: Aussparungrecess

Claims

Two- or three-dimensional support structure ( 22 ) for a machine tool, in particular a laser processing machine, comprising a plurality of planar components which can be plugged into one another with the aid of cutouts ( 1 ; 10 ; 16 ; 23 . 24 . 25 ) such as ribs or plates for forming a type of lattice structure, characterized in that at least at one point (VI) of the support structure ( 22 ) preferably three components ( 23 . 24 . 25 ) are plugged into each other to form a latch.

Support structure according to claim 1, characterized in that the one component ( 10 ; 25 ) a latching nose or a latching finger ( 14 ; 31 ) and that the other component ( 1 ; 23 ) a recess ( 4b ; 26b ) to the engagement of the detent ( 14 ; 31 ) having.

Support structure according to claim 1 or 2, characterized in that in each case two of the components ( 23 . 24 . 25 ) on a side surface of the support structure ( 22 ) crossing α forming 60 ° angles.

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that a first component ( 1 ; 23 ) a transverse to the longitudinal direction recess ( 4a ; 26a ), that a second component ( 24 ) two spaced, separated by a web, extending transversely to the longitudinal direction recesses ( 27 ) and that a third component ( 10 ; 25 ) a transverse to the longitudinal direction recess ( 13 ; 28 . 33 ) having.

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the components ( 1 ; 10 ; 23 . 24 . 25 ) in the region of the free ends or corners recesses ( 9 ) exhibit.

Three-dimensional support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the support structure ( 22 ) from different ribs ( 23 . 24 . 25 ) and two end plates ( 16 ) is constructed.