WERKZEUGMASCHINE MIT ZUMINDEST ZWEI PLANARMOTOREN

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

In der WO 2007/093070 A1 wird eine Werkzeugmaschine beschrieben, bei der ein Werkzeug- oder Werkstückschlitten anstelle eines sonst üblichen Stapels aus Linearachsen mittels einer flächigen Führung geführt ist, die Bewegungsrichtungen in X- und Y- Richtung gleichzeitig ermöglicht. Diese flächige Führung ist berührungslos, beispielsweise als Magnetführung, als aerostatische Führung oder als hydrostatische Führung ausgeführt. Die Verstellung des Führungsschlittens kann gemäß einer in der

WO 2007/093070 A1 offenbarten Option mittels eines Flächenantriebs erfolgen.

Ein derartiger Flächenantrieb ist beispielsweise in der WO 2009/105071 A2 beschrieben und hat üblicherweise einen Planarstator (Sekundärteil), der mit einem Pla- narläufer (Primärteil) zusammen wirkt. Mittels eines derartigen Planarantriebs ist eine Verstellung mit hoher Beschleunigung in X- und Y-Richtung möglich.

In der DE 10 2008 059 813 A1 ist eine Maschine zum berührungslosen Strukturieren von Substraten mittels eines Laserstrahls (Laser-Scribing-System) gezeigt. Der Laser ist dabei entlang eines üblichen Stapels von Linearachsen X, Y geführt. Diese Linearachsen sind jeweils mit einem Planarmotor ausgeführt.

Nachteilig bei den Lösungen gemäß der Druckschriften WO 2009/105071 A2 sowie DE 10 2008 059 813 A1 ist, dass zur Ausregelung eines rotatorischen Freiheitsgrades um eine Achse normal zu den angetriebenen Achsen ein zusätzlicher Antrieb erforderlich ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die eine flexible Ansteuerung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß hat die Werkzeugmaschine zur spanenden oder umformenden Bearbeitung von Werkstücken einen Werkzeug- oder Werkstückschlitten, der zumindest entlang zwei senkrecht aufeinander stehenden Achsen mittels eines Antriebs verfahrbar an einem Gestell geführt ist. Die Führung des Schlittens ist dabei als berührungslose Flächenführung und der Antrieb als Planarmotor ausgeführt. Erfindungsgemäß sind dem Schlitten zumindest zwei Planarmotoren zugeordnet, die jeweils unabhängig eine Verstellung des Schlittens entlang der Flächenführung in Richtung der beiden Achsen ermöglichen.

Die Werkzeugmaschine ist dabei vorzugsweise zum Umformen und/oder Zerspanen von Werkstücken vorgesehen. Im letztgenannten Fall hat die Werkzeugmaschine eine Spindel, über die ein Werkzeug angetrieben ist. Dem entsprechend ist erfindungsgemäß der Schlitten in beiden Achsrichtungen verfahrbar, so dass auch eine rotatorische Achse ohne zusätzlichen Antrieb realisiert werden kann.

Eine derartige Werkzeugmaschine kann mit sehr hoher Steifigkeit ausgebildet werden und erlaubt somit ein hohes Zerspanungsvolumen bei sehr hoher Dynamik in Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Der Planarantrieb ist vorzugsweise so ausgeführt, dass zumindest eine Kraft von 1000 N übertragbar ist.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Flächenführung als aerostatische oder hydrostatische Führung ausgeführt.

Die Führung des Schlittens am Gestell ist besonders präzise, wenn eine an diesem ausgeführte Flächenführung mehrere Führungsflächen hat, auf denen Führungsbereiche des Schlittens geführt sind. Demgemäß erfolgt die Abstützung/Führung des Schlittens über mehrere zueinander beabstandete Bereiche.

Die Anmelderin behält sich vor, auf diese Flächenführung über mehrere Führungsbereiche einen eigenen unabhängigen Anspruch zu richten.

Bei einer Variante der Erfindung ist jeder Flächenmotor mit einem Sekundärteil und einem Primärteil ausgeführt, wobei letzteres schütten- oder gestellseitig angeordnet wird.

Dabei wird es bevorzugt, wenn die Sekundärbereiche der Planarmotoren innerhalb des Führungsbereiches ausgebildet sind. Alternativ kann der Führungsbereich auch so ausgelegt werden, dass er außerhalb des Sekundärteilbereichs ausgebildet ist. Das heißt, die Sekundärteilflächen und die Lagerflächen sind voneinander getrennt ausgebildet, während sie bei der erstgenannten Alternative im gleichen Bereich ausgeführt sind.

Die Dynamik der Werkzeugmaschine lässt sich weiter verbessern, wenn der Schlitten mit einem Gewichtsausgleich ausgeführt ist. Dieser Gewichtsausgleich kann beispielsweise durch eine Riemenanordnung, eine Seilanordnung, eine Kettenanordnung, eine Scherenkinematik oder einen Vakuumbalg ausgebildet sein.

Mit einem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugmaschine mit einem Messsystem zur Erfassung des Stellweges des Schlittens ausgeführt. Dieses Messsystem kann beispielsweise eine geschleppte Messkinematik, ein Spiegel-Interferonneter, ein Kreuzgitter- Messsystem (KGM) sein. Die rotatorische Bewegung kann über ein Kreiselkompass oder gegebenenfalls oder auch über das Motorfeedback erfasst werden.

Ein Kreuzgitter des Kreuzgitter-Messsystems kann am Gestell oder am Schlitten ausgeführt sein. Dabei können diesem Kreuzgitter ein oder mehrere Leseköpfe zugeordnet sein.

Der Schlitten kann einen Führungsbereich haben, in dem oder auch außerhalb dem die Sekundärteilbereiche ausgebildet sind. Die Werkzeugmaschine kann mit einer Achsabdeckung ausgebildet sein, die als Schiebeblech oder als Schiebe-/Rollblech ausgeführt ist.

Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugmaschine mit vier Flächenführungen ausgeführt, zwischen denen Primärteile / Sekundärteilbereiche des Planarmotors und zumindest ein Lesekopf oder ein Kreuzgitter des Kreuzgitter-Messsystems angeordnet sind.

Zur Erhöhung der Präzision kann der Schlitten mit einem Umgriff am Gestell geführt sein.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugmaschine mit vier Planarmotoren zur Verstellung des Schlittens ausgeführt, wobei die Relativpositionierung der Planarmotoren so erfolgt, dass sie gemeinsam etwa ein Quadrat oder ein Rechteck aufspannen.

Prinzipiell kann die Werkzeugmaschine noch in folgender Weise weitergebildet werden:

Es kann eine dritte Achse als Pinole vorgesehen werden, die eine Durchbrechung des Führungsgrundkörpers/Gestells durchsetzt.

Das Messsystem kann hinter diesem Führungsgrundkörper angeordnet sein.

Prinzipiell ist es auch möglich, den oder die Motoren hinter dem Führungsgrundkörper vorzusehen.

Die Werkzeugmaschine kann mit einem automatischen Werkzeugwechsel vorgesehen sein.

Es kann gestellseitig eine dritte Achse ausgebildet sein. Prinzipiell kann die Werkzeugmaschine selbstverständlich auch mit einer vierten oder fünften Achse ausgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung können auf dem Führungsgrundkörper des Gestells mehrere Schlitten synchronisiert oder unabhängig voneinander geführt sein.

In dem Fall, in dem der Stator auch als Führungsfläche genutzt werden soll, ist es für die erforderliche Präzision vorteilhaft, wenn zunächst die Statorfläche abgeformt wird oder nichtmagnetisches Material, beispielsweise austenitischer Stahl, V2A aufgeklebt und anschließend überarbeitet und geläppt wird. Gegebenenfalls kann auch ein Fertigabformen erfolgen, wobei dies im μ-Bereich erfolgt.

Bei dieser Vorgehensweise können beispielsweise Kühlkanäle in das Abformmaterial oder den Grundkörper integriert sein und dann darauf die Magnete aufgebracht werden. Prinzipiell ist es auch möglich, die Kühlkanäle in eine Schablone für die Magnete zu integrieren.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine dreidimensionale Prinzipdarstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

Figur 2 den Grundaufbau einer Schlittenführung einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;

Figur 3 Varianten des Aufbaus gemäß Figur 2;

Figur 4 eine konkrete Lösung einer Führung und eines Antriebs eines Schlittens einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;

Figur 5 eine Abwandlung des Konzepts gemäß Figur 4;

Figur 6 den Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;

Figur 7 eine Variante des Messsystems gemäß den Figuren 6 und 7;

Figur 8 eine Abdeckung der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ;

Figur 9 eine alternative Abdeckung für eine Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 ; Figur 10 ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine mit einem Schlitten, der über vier Planarmotoren angetrieben ist und

Figur 1 1 eine Möglichkeit zum Gewichtsausgleich des Schlittens einer Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 .

Eine in Figur 1 dargestellte Werkzeugmaschine 1 hat ein Gestell 2, das beispielsweise aus einem Steinmaterial oder dergleichen bestehen kann. An einem Führungskörper 4 des Gestells 2, der sich in der Darstellung gemäß Figur 1 in Vertikalrichtung erstreckt, ist ein Schlitten 6 mittels einer Flächenführung geführt und über Planarmotoren verstellbar. Der Schlitten 6 trägt eine Spindel 8, in die beispielsweise ein Fräswerkzeug 9 oder dergleichen einspannbar ist. Am Gestell 2 ist des Weiteren ein Werkstückträger 10 gelagert, auf den das zu bearbeitende Werkstück (nicht dargestellt) fest gespannt ist.

Die Werkzeugmaschine 1 hat des Weiteren ein Werkzeugmagazin 12, das die für die unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben erforderlichen Werkzeuge 9 hält. Über eine ins Werkzeugmagazin 12 integrierte Fördereinrichtung kann das jeweils benötigte Werkzeug 9 in eine Übergabeposition verbracht werden und dann über einen Schwenkarm 14 oder dergleichen an die Spindel 8 übergeben werden. Der Aufbau derartiger Werkzeugmagazine 12 ist bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.

Die im Folgenden detailliert erläuterte Flachführung des Schlittens 6 ist so ausgelegt, dass dieser zumindest in X- und Y-Richtung verfahrbar ist. Zusätzlich kann noch eine Ausregelung um die Z-Achse gemäß Figur 1 erfolgen.

Der Werkstückträger 10 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Z-Richtung verfahrbar auf dem Gestell 2 gelagert und hat des Weiteren eine rotative Achse, die ein Verschwenken des Werkstücks um die X-Achse ermöglicht.

Selbstverständlich können sowohl der Werkstückträger 10 als auch der Schlitten 6 noch in weiteren Achsen verstellbar ausgeführt sein.

Zum Schutz der Schlittenführung ist dieser mit einer Abdeckung 15 versehen. In Figur 2 ist der Grundaufbau der Flächenführung und der Anordnung der Pla- narmotoren der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 erläutert. Figur 2a zeigt dabei den Führungskörper 4, der einen Durchbruch 16 hat, durch den sich die Spindel 8 hindurch erstreckt. In Figur 2c ist der Führungsköper 4 von der Rückseite her gezeigt.

Der Führungskörper 4 hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei oberhalb des Durchbruchs 16 gelegene Führungsflächen 18a, 18b, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Doppelfunktion erfüllen. Sie dienen zum einen als Stator für die beiden Planarmotoren, deren Primärteile 20a, 20b an den in Figur 2 oben beziehungsweise unten liegenden Längskanten des Schlittens 6 angeordnet sind. Zum anderen sind die Führungsflächen 18a, 18b auch Teil der Flächenführung des Schlittens 6, die durch aerostatische Lager gebildet sind.

Diese aerostatischen Lager sind aus dem eingangs genannten Stand der Technik und der DE 10 2008 019 371 A bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Konkret erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Führung des Schlittens 6 über vier an den oberen und unteren Längskanten des Schlittens 6 angeordnete aerostatische Lagerfelder 22a, 22b, 22c, 22d, die mit den Führungsflächen 18a, 18b jeweils ein aerosta- tisches Lager bilden. Die Lagerfelder 22a, 22d und 22c, 22b sind in einem maximalen Stützabstand zueinander angeordnet, so dass durch die oberhalb und unterhalb des Durchbruchs 16 gelegene Führung eine optimale Abstützung bei minimalem Platzbedarf erfolgt. Selbstverständlich ist auch eine andere Auslegung des Führungsbereichs (Lagerfelder 22, Führungsfläche 18) möglich, um die horizontale Abstützung zu verbessern. Bei der konkreten Lösung ist die vertikale Abstützung deutlich größer als die Abstützung in Horizontalrichtung.

Die beiden Planarmotoren (Primärteile 20a, 20b und die in die Führungsflächen 18a, 18b integrierten Statoren) lassen sich jeweils in X- und Y-Richtung verstellen, so dass der rotatorische Freiheitsgrad in Z-Richtung ausgeregelt werden kann. Da der Stator durch eine Magnetanordnung, insbesondere eine Vielzahl von Permanentmagneten gebildet ist und die Statorfläche gleichzeitig als Führungsfläche wirkt, ist dieser Bereich - wie eingangs erläutert - mit hoher Präzision zu fertigen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Anziehungskraft zwischen Stator und Primärteil möglichst gering ist und zumindest für den Schlitten in Richtung, Höhe und Angriffspunkt konstant bleibt. Prinzipiell ist es auch möglich, die Anziehungskräfte dadurch zu minimieren, dass die Planarmotoren mit einem Doppelkamm ausgeführt werden, wobei der Motor sowohl auf der Vorder- als auch auf der Hinterseite des Führungskörpers 4 angeordnet wird.

Da der Stator von der Aerostatik überfahren wird, ist darauf zu achten, dass dieser Führungsflächenbereich frei von Verschmutzungen (Späne, Kühl -/Schmiermittel) gehalten wird.

In Figur 2 nicht dargestellt ist ein Gewichtsausgleich für den Schlitten 6, der durch die eingangs beschriebenen Elemente (Riemenanordnung, Seilanordnung, Kettenanordnung, Scherenkinematik etc.) erfolgen kann.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Planarmotoren bzw. deren Primärteile 20a, 20b zwischen jeweils zwei benachbarten Lagerfeldern 22a, 22d bzw. 22b, 22c angeordnet. Figur 3 zeigt zwei Varianten, bei denen die Primärteile 20a, 20b der Planarmotoren jeweils unterhalb zwei horizontal benachbarter Lagerfelder 22a, 22d bzw. 22b, 22c angeordnet sind und sich in etwa über die Länge des Schlittens 6 erstrecken (Figur 3a). Figur 3b zeigt eine Variante, bei der die beiden Primärteile 20a, 20b in Y-Richtung zwischen den vertikal benachbarten Lagerfeldern 22d, 22c bzw. 22a, 22b angeordnet ist. Die Größe der Planarmotoren orientiert sich an der jeweiligen Kraft, die über den Schlitten übertragen werden muss (> 1000 N) und kann somit u.a. auch durch die Fläche der Primärteile 20 und der entsprechenden Ausgestaltung der Statorfläche begrenzt werden.

Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Führung und des Antriebs des Schlittens 6 in einer Ansicht von hinten, das heißt von der Rückseite auf den Führungskörper 4, wobei die einzelnen Komponenten transparent dargestellt sind. Die Relativanordnung der Führungsflächen und der beiden Planarmotoren entspricht in etwa dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3b. Mit dünnen durchgezogenen Linien eingezeichnet ist ein Führungsbereich 24, das heißt derjenige Bereich, in dem sich die Lagerfelder 22a, 22b, 22c, 22d während der Verstellung des Schlittens 6 bewegen. Weiterhin eingezeichnet ist ein Sekundärteilbereich 26, der durch die Magnete, beispielsweise durch die Permanentmagnete gebildet ist und der praktisch den Fahrbereich der Planarmotoren wiedergibt. Gemäß dieser Darstellung ist der Sekundärteilbereich 26 in etwa gleich groß oder zumindest eine Teilmenge des Führungsbereichs 24, so dass die aerostatische Lagerung und/oder die sonstige Lagerung und die Planarmotoren im gleichen Bereich angeordnet sind. Bei der konkreten Lösung ist der Sekundärteilbereich 26 am Führungskörper 4 ausgebildet, während die beiden Primärteile 20a, 20b am Schlitten jeweils zwischen den Lagerfeldern 22a, 22b oder 22c, 22d angeordnet sind.

Als Messsystem ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kreuzgitter-Messsystem (KGM) ausgebildet. Dabei ist ein Kreuzgitter 28 zwischen den beiden Primärteilen 20a, 20b im Schlitten 6 angeordnet. Mit dem Kreuzgitter 28 zusammenwirkende Leseköpfe 30 des KGM sind dann entsprechend führungskörperseitig vorgesehen.

Figur 5 zeigt eine Abwandlung des in Figur 4 dargestellten Konzepts. Demgemäß ist der Sekundärteilbereich 26 führungskörperseitig in etwa mittig angeordnet während zwei Führungsbereiche 24a, 24b außerhalb, konkret oberhalb und unterhalb des Sekundärteilbereichs 26 angeordnet sind. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Führungsflächen und das Sekundärteil an verschiedenen Positionen angeordnet. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 sind die beiden Primärteile 20a, 20b in den Schlitten 6 integriert. Die Lagerfelder 22 sind bei diesem Konzept jedoch relativ weit beabstandet zu den Primärteilen 20a, 20b in den jeweiligen Führungsbereichen 24a, 24b angeordnet.

Vorteilhaft bei einer derartigen Lösung ist, dass die Herstellung der aerostatischen Lagerfelder vereinfacht ist, da die Integration der Statormagneten nicht berücksichtigt werden muss. Nachteil ist allerdings, dass die Abmessungen gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 vergrößert sind. So ist die Abmessung etwa dreimal so groß wie der Hub, wodurch die Skalierbarkeit des Hubs eingeschränkt ist - diese Nachteile sind beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 nicht oder in vermindertem Umfang vorhanden. Bei dieser Variante ist jedoch die Herstellung der Lagerflächen und der Statorfläche aufgrund der Integration dieser beiden Elemente nur mit hohem Aufwand möglich. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist ein KGM mit einem dem Ausführungsbeispiel in Figur 4 entsprechenden Aufbau realisiert.

Der Grundaufbau eines derartigen KGM wird anhand der Figuren 6 und 7 erläutert. Figur 6a zeigt dabei eine Prinzipdarstellung der Rückseite des Schlittens 6, während Figur 6b den Führungskörper 4 mit seiner Führungsfläche zeigt. Dabei ist ein Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 gezeigt - das heißt, der Führungsbereich 24 entspricht weitestgehend dem Sekundärteilbereich 26.

Die beiden Primärteile 20a, 20b sind gemäß Figur 6a in den Schlitten 6 integriert. Die Lagerfelder 22a, 22b, 22c, 22d sind ober- oder unterhalb der Primärteile 20a, 20b angeordnet. Das Kreuzgitter 28 liegt in etwa mittig zwischen den Primärteilen 22a, 22b.

Führungskörperseitig sind diesem Kreuzgitter 28 zumindest vier, im vorliegenden Fall fünf Leseköpfe 30 zugeordnet, von denen jeweils einer aktiv ist. Kurz bevor ein aktiver Lesekopf beim Verfahren des Schlittens 6 das Kreuzgitter 28 verlässt, wird dieser mit einem zweiten Lesekopf 30 synchronisiert, so dass beim Verlassen des erstgenannten Lesekopfs auf den nun aktiven zweiten Lesekopf umgeschaltet werden kann.

Prinzipiell wird es bevorzugt, wenn die Lesekopfposition etwa in der Spindel- /Pinolenachse angeordnet ist, so dass die Genauigkeit erhöht wird.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Leseköpfe 30 im Sekundärbereich 26, das heißt, innerhalb der Magnetanordnung - die Kraftreduktion ist jedoch relativ gering.

Die Kreuzgittergröße kann beispielsweise etwa 400 x 400 mm betragen.

Die Positionierung der Leseköpfe 30 kann prinzipiell so ausgelegt werden, dass die Aerostatik den jeweiligen Lesekopf niemals überfährt. Möglich ist es auch, die Positionierung so auszulegen, dass die Aerostatik die Leseköpfe überfahren darf - dies erlaubt eine Skalierung der jeweiligen Achse, wobei die Vertikalachse beispielsweise durch eine dritte Lesekopfreihe gebildet ist. Dabei wird jedoch vorzugsweise immer nur ein Lesekopf überfahren, der gerade nicht aktiv ist, so dass keine Genauigkeitseinschränkung vorliegt.

Figur 7 zeigt eine Variante, bei der die Leseköpfe 30 in den Schlitten integriert sind, so dass entsprechend das Kreuzgitter führungskörperseitig ausgebildet ist.

Auch bei dieser Variante sind einige der Leseköpfe 30 nicht in der Spindelachse angeordnet, so dass sich das Gieren der Achsen genau so wie bei der Variante gemäß Figur 6 auswirkt. Nachteilig ist allerdings, dass gestellseitig ein erheblicher Platzbedarf für das Kreuzgitter erforderlich ist, da dieses in die Magnetanordnung des Sekundärteilbereichs integriert werden muss. Die bei einem KGM erforderliche Glasplatte kann dabei nur relativ schwer in den Sekundärbereich 26 integriert werden, so dass diese Glasplatte in dem Bereich der Aerostatik gelegt werden sollte.

Figur 8 zeigt eine Detaildarstellung der Abdeckung 15 für den Schlitten 6 und dessen Führungs- und Antriebskomponenten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung 50 in herkömmlicher Weise durch Schiebebleche ausgeführt. Ein derartiges Ausführungsbeispiel erfordert eine vergleichsweise großflächige Maschinenverkleidung, so dass die teleskopartige Schiebefläche dahinter Platz hat. Dies baut sehr breit und verschlechtert zudem die Zugänglichkeit. Des Weiteren ist eine aufwendige Haltekonstruktion für das Werkzeugwechselsystem erforderlich, die zudem relativ weit auskragt.

Dieser Nachteil kann durch eine Variante gemäß Figur 9 überwunden werden.

Figur 9 zeigt eine Draufsicht auf den Führungskörper 4 und den Schlitten 6. Demgemäß ist die Abdeckung 15 zumindest in Horizontalrichtung (X-Achse) als Rollblech 32 ausgeführt. Auf diese Weise ist die seitliche Achshubskalierung problemlos, die Außenabmessungen entsprechen dann zumindest in X-Richtung dem Hub des Schlittens 6. Durch die Variante gemäß Figur 9 lässt sich somit eine massive Verkleinerung der Abdeckung 15 erzielen.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden zwei Planarmotoren verwendet. Figur 10 zeigt eine Variante mit vier Planarmotoren 34a, 34b, 34c, 34d zum Antrieb des Schlittens 6. Auch bei diesen Varianten sind die Primärteile 20a, 20b, 20c, 20d in den Schlitten 6 integriert. Dieser ist in der Ansicht gemäß Figur 10 etwa rautenförmig ausgebildet, wobei die Primärteile 20 in den Eckbereichen angeordnet sind. Das heißt, die Verbindungslinien der Primärteile 20b, 20d und 20a, 20c stehen etwa senkrecht aufeinander. Die zugehörigen Sekundärteilbereiche 26a, 26b, 26c, 26d sind dann entsprechend führungskörperseitig angeordnet. Der Führungsbereich 24 liegt mittig zwischen den Sekundärteilbereichen 26, so dass entsprechend die Aerostatik in dem mit dem Bezugszeichen 36 gekennzeichneten Bereich getrennt zu den Sekundärteilbereichen 26 ausgebildet ist.

Wie eingangs erläutert, ist ein Gewichtsausgleich des Schlittens in einigen Fällen vorteilhaft. Bei dem in Figur 1 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind für den Gewichtsausgleich, das heißt die Kompensation des Eigengewichts des Schlittens bei einer Variante gemäß Figur 7, weitere Primärteile 38a, 38b von zusätzlichen Planarmotoren 34 vorgesehen, die jeweils nur eine Wirkrichtung in einer der Achse, im vorliegenden Fall in Richtung der Y-Achse (vertikal), haben. Die Ansteuerung der Primärteile 38a, 38b dieser Kompensations-Planarmotoren erfolgt dann derart, dass das Eigengewicht des Schlittens kompensiert wird. Dementsprechend müssen diese Motoren entsprechend der Position des Schlittens 6 kommutiert werden, da bei den Belegungen die Positionen der Nord- und Südpole des Stators relativ dazu beweglich sind.

Wie eingangs erläutert, sollten die über die Planarmotoren generierten Anziehungskräfte möglichst gering sein und für den Schlitten 6 stets konstant bleiben. Dieser kann mit einem Umgriff ausgeführt sein, der den Führungskörper 4 im Bereich des Durchbruchs 16 um- oder hintergreift. Als Gewichtsausgleich kann, wie erläutert, eine Riemenanordnung, eine Seilanordnung, eine Kettenanordnung, das anhand Figur 1 1 erläuterte Konzept oder ein sonstiger Gewichtsausgleich verwendet werden.

In dem Fall, in dem der Führungsbereich 24 in etwa dem Sekundärteilbereich 26 entspricht, ist eine präzise Bearbeitung der Magnetfläche durch Schleifen, Läppen und gegebenenfalls eine Gleitführungsbeschichtung erforderlich. Nachteilig ist dabei allerdings eine Wärmeentwicklung im Führungsbereich. Wie erläutert, kann das Messsystem auch mit einer geschleppten Messkinematik oder einem Spiegel-Interferonneter ausgeführt sein. Beide Varianten haben eine sehr gute Messgenauigkeit, sind jedoch relativ teuer und aufwendig. Zur Messung des rotatorischen Freiheitsgrades beim Ausregeln kann ein Gyroskop und/oder ein Kreiselkompass verwendet werden.

Im Bereich des Schlittens 6 kann eine dritte Achse (Z-Achse) über eine Pinole realisiert sein.

Das Messsystem kann hinter oder vor dem Führungsgrundkörper 4 angeordnet sein.

Prinzipiell ist es auch möglich, mehrere der vorbeschriebenen Schlitten 6 an einem Führungskörper zu führen, so dass mehrere Werkstücke gleichzeitig bearbeitbar sind.

Zur Absinksicherung kann die Aerostatik mit einer Schnellentlüftung ausgeführt sein.

Offenbart ist eine Werkzeugmaschine, bei der ein Schlitten über eine Flächenführung und einen Planarmotor geführt und angetrieben ist. Es können zwei Planarmotoren verwendet werden, die jeweils in zwei Achsen verstellbar sind, so dass ein rotatorischer Freiheitsgrad ausgeregelt werden kann.

Bezuqszeichen:

1 Werkzeugmaschine

2 Gestell

4 Führungskörper

6 Schlitten

8 Spindel

9 Werkzeug

10 Werkstückträger

12 Werkzeugmagazin

14 Schwenkarm

15 Abdeckung

16 Durchbruch

18 Führungsfläche

20 Primärteil

22 aerostatische Lagerfelder

24 Führungsbereich

26 Sekundärteilbereich

28 Kreuzgitter

30 Lesekopf

32 Rollblech

34 Planarmotor

36 Aerostatik-Bereiche

38 Primärteil eines Kompensations-Planarmotors