ANTRIEBSVORRICHTUNG ZUR RELATIVEN POSITIONIERUNG EINES WERKZEUGS ZU EINEM WERKSTüCK

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorhchtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Antriebsvorrichtung ist Gegenstand des europäischen Patents EP 0 997 801 B1 der Anmelderin. Sie dient dazu, ein am Werkzeughalter befestigtes Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise einen Schneidbrenner, über einem zu bearbeitenden Werkstück in Position zu bringen. Dabei muß der Abstand zwischen Werkzeug und Werkstück genau eingestellt werden können, um eine präzise Bearbeitung des Werkstücks zu ermöglichen. Nach Einlegen des Werkstücks in eine Halterung ist aber der Abstand zwischen Werkzeug und Werkstück nicht eindeutig definiert, da die Dicke des Werkstücks in der Regel nicht exakt bekannt ist. Aus diesem Grund wird das Werkstück zunächst durch das Werkzeug angefahren, bis es zur Berührung zwischen Werkzeug und Werkstück kommt. Anschließend wird das Werkzeug um einen vorbestimmten Weg vom Werkstück abgehoben, so dass der Abstand dann genau definiert ist. Bei der bekannten Vorrichtung ist der Werkzeughalter gegenüber ortsfest montierten Führungsrollen linear beweglich. Zu diesem Zweck weist er eine Zahnstange auf, in die ein Antriebsritzel eines Motors eingreift. Mittels dieser Antriebsvorrichtung wird der Werkzeughalter zunächst auf das Werkstück zu bewegt, bis das Bearbeitungswerkzeug auf dem Werkstück aufsitzt. Die Zahnstange, die bezüglich des Werkzeughalters ebenfalls in vertikaler Richtung noch ein Stück weit beweglich ist, wird zunächst weiter bewegt, bis durch ihre Bewegung relativ zum Werkzeughalter ein Schalter betätigt wird, der den Motor ausschaltet. Daraufhin kommt auch die Zahnstange nach einem kurzen Bremsweg zur Ruhe. Der von der Zahnstange insgesamt zurückgelegte Weg in der Abwärtsbewegung wird durch ein Wegmeßsystem gemessen. Schließlich wird die Bewegung des Motors umgekehrt, die

wegung des Motors umgekehrt, die Zahnstange wird nach oben bewegt, bis der Schalter wiederum auslöst und die Zahnstange schließlich den Werkzeughalter mitnimmt und auf die ursprüngliche Höhe zurücksetzt. Indem durch das Wegmeßsystem zunächst die Länge des Wegs der Abwärtsbewegung der Zahnstange und anschließend die Länge des Wegs der Aufwärtsbewegung der Zahnstange bis zum Auslösen des Schalters gemessen wird, kann der ursprüngliche Abstand des Bearbeitungswerkzeugs über dem Werkstück bestimmt werden.

Die bekannte Antriebsvorrichtung hat sich in der Praxis bereits hervorragend bewährt. Allerdings benötigt der Aufbau mit der Zahnstange relativ viel Platz. Desweiteren ist die Zahnstange relativ schwer.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie kompakter baut.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Platzbedarf wesentlich geringer ist, wenn der Werkzeughalter an einem auf einer Führungsstange verschiebbaren Schlitten montiert ist. Als Kraftübertragungsmittel kommt zweckmäßig ein an der Schalteinheit fixierter Zahnriemen in Betracht, der über ortsfeste Zahnräder geführt ist. Dabei ist die Wegmesseinrichtung vorteilhaft mit einem der Zahnräder gekoppelt. Alternativ kann das Kraftübertragungsmittel eine Gewindespindel sein, wobei an der Schalteinheit eine mit der Gewindespindel in Eingriff stehende Spindelmutter angebracht ist. In diesem Fall ist die Wegmesseinrichtung vorteilhaft mit der Gewindespindel gekoppelt.

Es wird bevorzugt, dass der Schalter am ersten Schlitten angebracht ist und dass die Schalteinheit ein Schaltelement zur Betätigung des Schalters aufweist. Sobald das Bearbeitungswerkzeug auf dem Werkstück aufsitzt und die Schalteinheit relativ zum Werkzeughalter bewegt wird, wird der Schalter betätigt.

Zweckmäßig weist der erste Schlitten einen Führungskanal auf, in dem ein Abschnitt der Führungsstange vollständig aufgenommen ist. Dadurch wird der erste Schlitten präzise geführt und kann nicht zur Seite ausweichen. Vor- teilhaft ist der Führungskanal an seinen beiden Enden jeweils mit einer vollumfänglich an der Führungsstange anliegenden Dichtmanschette versehen. Eventuell auf der Führungsstange haftender Schmutz wird durch die Dichtmanschetten weggeschoben und kann nicht in den Führungskanal eindringen. Zweckmäßig weist der erste Schlitten in seinem Führungskanal Kugel- lager zum Abrollen auf der Führungsstange auf. Dies vermindert die Reibung zwischen dem ersten Schlitten und der Führungsstange.

Es wird bevorzugt, dass zwischen der Schalteinheit und dem ersten Schlitten eine Feder angeordnet ist, deren Rückstellkraft dem Gewicht des Schlit- tens und der an ihm angebrachten Bauteile entgegenwirkt. Dadurch wird das beim Aufsetzen des Werkzeugs auf dem Werkstück lastende Gewicht reduziert. Zweckmäßig weist die Führungseinrichtung zwei parallel zueinander verlaufende Führungsstangen auf, wobei auf einer ersten Führungsstange der erste Schlitten und auf einer zweiten Führungsstange ein zweiter Schlit- ten geführt ist, und wobei beide Schlitten mittels des Werkzeugträgers fest miteinander verbunden sind. Die Führung des zweiten Schlittens auf der zweiten Führungsstange entspricht dabei der Führung des ersten Schlittens auf der ersten Führungsstange. Dadurch wird der Werkzeughalter noch präziser durch die Führungseinrichtung geführt. Vorteilhaft ist die mindestens eine Führungsstange an einer Grundplatte montiert, an welcher auch der

Antriebsmotor und eine Motorsteuerung montiert sind. Dies verbessert die kompakte Bauweise der Antriebsvorrichtung weiter.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 a, 1 b eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung in einer Vorderansicht und einer Seitenansicht;

Fig. 2 eine Baugruppe der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1 mit zwei Schlitten, einem Werkzeughalter und einer Schalteinheit und

Fig. 3 einen der beiden in Fig. 2 dargestellten Schlitten.

Eine Antriebsvorrichtung 10 gemäß Fig. 1 a, 1 b weist eine Grundplatte 12 auf, auf der ein Antriebsmotor 14 und eine zugehörige Steuereinheit 16 montiert sind. Die Antriebsvorrichtung 10 weist einen Werkzeughalter 18 auf, an dem im Betrieb ein Bearbeitungswerkzeug, wie beispielsweise ein Schneidbrenner, fixiert ist. Der Werkzeughalter 18 ist an einem ersten Schlit- ten 20 und einem zweiten Schlitten 22 mittels Schrauben fixiert (Fig.2), wobei die Schlitten 20, 22 jeweils auf einer Führungsstange 24 geführt sind. Hierzu weisen die Schlitten 20, 22 jeweils einen Führungskanal 26 auf, in dem ein Abschnitt der Führungsstangen 24 aufgenommen und vollumfänglich umschlossen ist. In ihrem Führungskanal 26 weisen die Schlitten 20, 22 desweiteren Kugellager 28 auf, deren Kugeln auf der Oberfläche der Führungsstangen 24 beim Verschieben der Schlitten 20, 22 abrollen. An den beiden Enden ihres Führungskanals 26 weisen die Schlitten 20, 22 desweiteren eine Dichtmanschette 30 auf, die an der jeweiligen Führungsstange vollumfänglich anliegt und ein Eindringen von Schmutz in den Führungska- nal 26 verhindert.

Der erste Schlitten 20 (Fig. 3) weist eine Gleitschiene 32 auf, in der zwei Gleitwagen 34 verschiebbar gelagert sind. An den Gleitwagen 34 ist mittels Schrauben 36 eine Trägerplatte 38 einer Schalteinheit 40 fixiert. Die Schalteinheit 40 weist desweiteren eine mit der Trägerplatte 38 fest verschraubte Klemmbacke 42 auf. Zwischen der Trägerplatte 38 und der Klemmbacke 42 ist ein Zahnriemen 44 eingeklemmt und fixiert, der über zwei ortsfeste Zahnräder 46, 48 geführt ist. Das obere der beiden Zahnräder 46 wirkt als Antriebsrad und ist mit dem Antriebsmotor 14 verbunden. Somit kann mittels des Antriebsmotors 14 die Schalteinheit 40 in vertikaler Richtung bewegt werden. über die Schrauben 36 und die in der Gleitschiene 32 verschiebbaren Gleitwagen 34 sind die Schlitten 20, 22 sowie der Werkzeughalter 18 und das an ihm montierte Werkzeug an der Schalteinheit 40 aufgehängt. Durch ihr Gewicht wird der obere der Gleitwagen 34 gegen ein oberes Anschlagelement 50 am ersten Schlitten 20 gedrückt.

Die Bestimmung des Abstands zwischen einem am Werkzeughalter 18 montierten Werkzeug und einem zu bearbeitenden Werkstück, das auf einem Werkstückhalter gelagert ist, wird wie folgt vorgenommen: Zunächst werden mittels des Antriebsmotors 14 über den Zahnriemen 44 die Schalteinheit 40 sowie die an ihr hängenden Schlitten 20, 22 zusammen mit dem Werkzeughalter 18 und dem Werkzeug nach unten bewegt, bis das Werkzeug auf dem Werkstück aufsitzt. Dort stoppt die Bewegung des Werkzeugs sowie der fest mit ihm verbundenen Schlitten 20, 22, während die Schalteinheit 40 noch ein Stück weiter nach unten bis maximal zu einem unteren Anschlagelement 51 bewegt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Gleitschiene 32 etwas länger ausgeführt als die Summe der Längen der Gleitwagen 34. Sobald sich die Schalteinheit 40 gegen den ersten Schlitten 20 nach unten bewegt, hebt sich ein von der Trägerplatte 38 vorstehender Steg 52 von einem Schalter 54 am ersten Schlitten 20 ab, wodurch die Steuereinheit 16 den Vorschub des An- triebsmotors 14 abschaltet. Die Schalteinheit 40 kommt dann ebenfalls nach einem kurzen Bremsweg zum Stehen. Durch eine mit dem Antriebszahnrad

46 gekoppelte Wegmesseinheit 56 wird der Weg gemessen, um den sich die Schalteinheit 40 nach unten bewegt hat. Dieser setzt sich zusammen aus dem ursprünglichen Abstand des Werkzeugs zum Werkstück und dem Bremsweg. Anschließend wird die Bewegung des Antriebsmotors 14 umge- kehrt, und es wird zunächst nur die Schalteinheit 40 wieder angehoben, bis der obere Gleitwagen 34 am oberen Anschlagelement 50 anschlägt und der Steg 52 den Schalter 54 betätigt. Daraufhin wird das Werkzeug um denselben Weg wieder angehoben, um den es vorher bis zum Aufsetzen auf das Werkstück abgesenkt wurde. Die Wegmesseinheit 56 mißt den Weg, den die Schalteinheit 40 zurücklegt, bis der Schalter 54 betätigt wird, und die Steuereinheit errechnet hieraus den Abstand des Werkzeugs zum Werkstück.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, die in der Zeich- nung nicht gezeigt ist, ist zwischen dem ersten Schlitten 20 und der Schalteinheit 40 eine Feder angeordnet, deren Rückstell kraft dem Gewicht der Schlitten 20, 22 sowie der an den Schlitten 20, 22 angebrachten Bauteile entgegenwirkt. Dadurch wird erreicht, dass das Werkzeug auf dem Werkstück nicht mit dem vollen Gewicht aufsetzt.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten:

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung 10 für die lineare Bewegung eines Bearbeitungswerkzeugs in vertikaler Richtung bezüglich eines Werk- Stücks mit einem Werkzeughalter 18 zur Anbringung des Bearbeitungswerkzeugs, der mittels eine Antriebsmotors 14 gegenüber einer ortsfesten Führungseinrichtung 24 in vertikaler Richtung linear beweglich ist, mit einem Kraftübertragungsmittel 44 zur übertragung der Antriebskraft des Antriebsmotors 14 auf den Werkzeughalter 18, mit einer Schalteinheit 40 zur Betäti- gung eines Schalters 54 zum Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors 14, die mit dem Kraftübertragungsmittel 44 verbunden ist, und mit einer Weg-

messeinheit 56 zur Bestimmung des von der Schalteinheit 40 zurückgelegten Wegs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung mindestens eine Führungsstange 24 aufweist, dass auf der Führungsstange 24 ein erster Schlitten 20 geführt ist, an dem der Werkzeughalter 18 fixiert ist, und dass der erste Schlitten 20 an der Schalteinheit 40 aufgehängt ist und gegen diese zur Betätigung des Schalters 54 in vertikaler Richtung linear verschiebbar ist.