机器工具制造技术

本发明专利技术涉及一种机器工具(10)，其具有(a)工具头框架(16)，(b)工具头(18)，(c)轴单元(20)，其固定至工具头框架(16)，且借助于轴单元，工具头(18)能够定位在预定位置，以及(d)移动装置(28)，用于移动工具头框架(16)。本发明专利技术提出，移动装置(28)包括(e)机器框架(12)和(f)多脚架驱动器(14)，所述多脚架驱动器(i)具有至少三个驱动元件(24)，(ii)布置在机器框架(12)和机器工具框架(16)之间的力通量中，以及(iii)具有至少两个支撑元件(26)，其能够进入锁定状态，(iv)其中多脚架驱动器(14)由支撑元件(26)和驱动元件(24)机械过定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器工具
本专利技术涉及一种机器工具，其具有：(a)工具头框架，(b)工具头，(c)轴单元，用于将工具头定位在预定位置，以及(d)移动装置，用于移动工具头框架。
技术介绍
这种机器例如从DE102013224174A1中已知，并用于加工和测量大于轴单元的加工区域的工件。从该公开文件已知的机器被设计为改变其相对于工件的位置，然后被固定至工件并且随后对工件进行加工。为了确保在该加工过程中可以保持足够高等级的精度，提供一种测量系统，通过该测量系统，可以在开始加工之前测量实际加工单元相对于工件的位置。这种类型的机器的缺点在于，它表现出仅仅相对较低的刚性，因此只能容忍相对较低的过程力。这导致比较长的加工时间。WO97/22436描述了一种具有六脚驱动器的机器工具。六脚驱动器有六个支脚，每个支脚固定至滑轨。滑轨在直线导轨上导向。提供一种调节装置，用于精细调节末端执行器的对准，该末端执行器通过支脚移动。这种机器的缺点是加工面积相对较小。EP1790440A1描述了一种具有并联运动系统的机器工具，其驱动器可以设计为过定的(überbestimmt)。这样，校准机器工具特别容易。该机器工具的缺点还在于相对较小的安装空间。US2005/0135914A1描述了一种具有并联运动系统的机器工具，其驱动器可以设计为过定的。这防止了刚性和动态特性上的不均匀性。与前面提到的两种机器工具一样，该机器工具也具有加工面积相对较小和局部移动度相对较低的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种能够以移动的方式使用并且具有高刚度的机器工具。本专利技术利用根据前序部分的机器工具解决了问题，其中，移动装置包括(e)机器框架和(f)多脚架驱动器，其具有至少三个驱动元件，该多脚架驱动器布置在机器框架和机器工具框架之间的力通量(Kraftfluss)中，并具有至少两个可进入锁定状态的支撑元件，其中所述多脚架驱动器由支撑元件和驱动元件机械过定。本专利技术还利用一种用于加工工件的方法解决了问题，该方法的特征在于以下步骤：(i)将根据本专利技术的机器工具和工件相对于彼此固定；(ii)将工具头框架定位在预定位置；(iii)通过支撑元件支撑多脚架驱动器，从而提高工具头相对于工件的刚度，以及(vi)通过借助于轴单元移动工具头来加工工件。特别地，在移动装置静止时进行工件的加工。换句话说，在加工工件时只有轴单元运动。机器工具和工件相对于彼此的固定尤其应当理解为是指阻止两者朝向彼此的相对运动。机器工具可以固定至工件，反之亦然。工具头相对于工件的刚度应理解为是指工具头抵抗相对于工件的运动的抵抗力。支撑优选地在定位工具头框架之后进行。与移动装置被支撑的状态相比，工具头框架借助于移动装置的移动优选地在更少支撑的状态下发生。根据优选的实施例，机器工具设计成使得当支撑元件被锁定时，工具头框架不能借助于移动装置被移动。这种机器工具的优点在于，由于其机械过定，多脚架驱动器可以进入支撑状态，其中作用在支撑元件和驱动元件上的力大于非支撑状态。换句话说，工具头框架可以首先借助于移动装置运动至预定位置。在这里，多脚架驱动器未被支撑。然后将多脚架驱动器置于其支撑状态，使得作用在至少一个支撑元件和/或至少一个驱动元件上的力变得更大。根据优选实施例的控制系统优选地设计为自动执行根据本专利技术的方法。工具头可以借助于轴单元相对于工件运动。另外，工具头框架可以借助于移动装置相对于工件运动。轴单元和移动装置串联布置。特别地，轴单元优选地布置成使得其在移动装置移动时移动。然而，应当注意，在根据本专利技术的方法的范围内，工具头优选地仅执行主动运动，即，在移动装置不运动时对工件进行加工的运动。在支撑状态下，多脚架驱动器的刚度高于非支撑状态。在支撑状态下，刚度优选为非支撑状态下的刚度的至少1.3倍，特别是至少1.5倍，优选地为至少两倍。刚度特别地通过弹簧常数来描述，弹簧常数针对工具头相对于机器框架的小的、特别是无限小的偏转。该弹簧常数在很大程度上取决于力发生的方向。具体地，刚度可以表示不同力方向的所有弹簧常数中的最小弹簧常数。在本说明书的范围内，工具头框架理解为是指机器工具的部件，该部件可以借助于移动装置来移动并且轴单元相对于该部件固定。轴单元是一种装置，借助于该装置，工具头可以相对于工具头框架进入预定位置，并根据预定轨迹运动。轴单元固定至工具头框架，工具头固定至轴单元。如果仅操作轴单元，则优选地工具头运动，但工具头框架不运动。轴单元优选地包括三个、四个、五个或更多个用于定位工具头的驱动轴。已经证明五个驱动轴是特别有效的。每个驱动轴，其也可以称为机器轴，例如线性轴，包括位置检测装置，通过该位置检测装置可以确定各个驱动轴的位置。这样的轴单元是现有技术中公知的，且因此将不再详细描述。工具头特别地应理解为是指机器工具的被设计为容纳工具或作用在工件上的部分。例如，工具头可以具有主轴，在主轴上固定有诸如铣削工具、砂轮、研磨工具或抛光工具之类的加工工具。另外，工具头可以包括：用于焊接、特别是堆焊的焊接头，用于将材料涂覆到工件上的涂覆头，用于固化工件的外围区域的固化头，用于探测工件、特别是确定其尺寸的探针，和/或修整器。修整器应理解为是指一种工具，其改变工件的外围区域特性和/或以机械方式改变外围区域的形状。例如，修整器为攻丝工具、滚光工具或锤击工具。多脚架驱动器布置在机器框架和工具头框架之间的力通量中，该特征特别地应理解为，多脚架驱动器设计为在机器框架和工具头框架之间施加力，使得工具头框架能够相对于机器框架移动。特别地，驱动器设计为将工具头框架定位在预定位置。机器框架应理解为是指机器工具的相对于工件固定的部件。特别地，工具框架立在地面上，并且工件固定至机器框架。或者，将机器框架固定至工件。后者在模具的情况下特别实用。多脚架驱动器具有至少三个驱动元件，该特征应理解为是指多脚架驱动器包括三个、四个、五个或六个驱动元件。六个以上驱动元件是可行的，并且包括在本专利技术中；但是，这样通常没有什么优势。恰好四个驱动元件是特别优选的。当支撑元件处于锁定状态时，它限制了工具头相对于机器框架的运动自由度。特别优选的是，支撑元件设计成使得，当支撑元件处于锁定状态时，工具头框架相对于机器框架的运动在至少三个自由度、优选地在至少四个自由度、特别优选地在至少五个自由度上被阻止。特别优选的是，支撑元件设计成使得，当支撑元件处于锁定状态时，工具头框架相对于机器框架的运动被完全阻止。如果工具头框架相对于机器框架的运动在给定数量的自由度上被阻止，则意味着工具头框架只能借助于驱动元件在其余的自由度上运动。应当注意，支撑元件也可以被驱动，使得支撑元件也可以是驱动元件。在这种情况下，多脚架驱动器具有至少五个驱动元件。但是，由于结构上更简单，因此优选地不驱动支撑元件。多脚架驱动器由支撑元件和驱动元件机械过定，该特征应理解为是指其静态地过定。术语静态过定和机械过定用作同义词。如果多脚架驱动器过定，则特别地意味着存在针对工具头框架的轨迹，因此，致动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器工具(10)，具有：/n(a)工具头框架(16)，/n(b)工具头(18)，/n(c)轴单元(20)，其固定至工具头框架(16)，通过其能够将工具头(18)定位在预定的位置，以及/n(d)用于移动工具头框架(16)的移动装置(28)，/n其特征在于，/n所述移动装置(28)包括/n(e)机器框架(12)和/n(f)多脚架驱动器(14)，其/n(i)具有至少三个驱动元件(24)，/n(ii)其布置在机器框架(12)和工具头框架(16)之间的力通量中，且/n(iii)包括至少两个能够进入锁定状态的支撑元件(26)，/n(iv)其中，多脚架驱动器(14)通过支撑元件(26)和驱动元件(24)机械过定。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 DE 102018124113.5;20181022 EP 18201861.41.一种机器工具(10)，具有：
(a)工具头框架(16)，
(b)工具头(18)，
(c)轴单元(20)，其固定至工具头框架(16)，通过其能够将工具头(18)定位在预定的位置，以及
(d)用于移动工具头框架(16)的移动装置(28)，
其特征在于，
所述移动装置(28)包括
(e)机器框架(12)和
(f)多脚架驱动器(14)，其
(i)具有至少三个驱动元件(24)，
(ii)其布置在机器框架(12)和工具头框架(16)之间的力通量中，且
(iii)包括至少两个能够进入锁定状态的支撑元件(26)，
(iv)其中，多脚架驱动器(14)通过支撑元件(26)和驱动元件(24)机械过定。


2.根据权利要求1所述的机器工具，其特征在于，
(a)所述移动装置(28)用于移动工具头框架(16)，
(b)所述多脚架驱动器(14)通过支撑元件(26)和驱动元件(24)至少双重机械过定，以及
(c)所述多脚架驱动器(14)设计为以恰好三个、恰好四个、恰好五个或恰好六个自由度移动工具头框架(16)。


3.根据前述权利要求中任一项所述的机器工具，其特征在于，
(a)多脚架驱动器(14)具有至少四个、特别是恰好四个支撑元件(26)，且
(b)当支撑元件(26)处于锁定状态时，工具头框架(16)不能相对于机器框架(12)运动。


4.根据前述权利要求中任一项所述的机器工具，其特征在于，
(a)驱动元件锁定装置(58)，用于相对于机器框架(12)锁定驱动元件(24)，和/或
(b)支撑元件锁定装置(54)，用于相对于机器框架(12)锁定支撑元件(26)，
(c)其中，当锁定装置(54、58)锁定时，工具头框架(16)不能借助于移动装置(28)移动。


5.根据前述权利要求中任一项所述的机器工具，其特征在于，
(a)驱动元件(24)每个都具有驱动元件驱动器(36)，用于移动驱动元件(24)，和/或
(b)支撑元件(26)每个都具有支撑元件驱动器，用于移动支撑元件(26)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的机器工具，其特征在于，
(ix)所述移动装置(28)包括
-第一导轨(30.1)，
-在第一导轨(30.1)上导向的第一滑动件(32.1)，以及
-在第一导轨(30.1)上导向的至少一个第二滑动件(32.2)，
(x)第一驱动元件(34.1)的第一驱动元件基点(34.1)固定至第一滑动件(32.1)，(xi)第二驱动元件(24.2)的第二驱动元件基点(34.2)固定至第二滑动件(32.2)，(xii)第一驱动元件驱动器(36.1)设计为使第一滑动件(32.1)沿第一导轨(30.1)移动，以及
(xiii)第二驱动元件驱动器(36)设计为使第二滑动件(32.2)沿第一导轨(30.1)移动。


7.根据权利要求6所述的机器工具，其特征在于，
(xiv)多脚架驱动器(14)包括
第一辅助滑动件(38)，其在第一滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·布劳威尔，
申请(专利权)人：皮库姆MT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE