DE102012221926A1

DE102012221926A1 - Working head for machine tool used for processing metal, has connection portion which is provided for connecting spindle with specific carrier element at two different angular configurations

Info

Publication number: DE102012221926A1
Application number: DE102012221926A
Authority: DE
Inventors: Claudio Saurin; Eddy Zen
Original assignee: Breton SpA
Current assignee: Breton SpA
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-06-06
Also published as: ITTV20110164A1

Abstract

The working head (20) has a carrier element (22) which is rotated about a rotation axis (C). Another carrier element (24) is connected to the carrier element (22) and rotated about a rotation axis (A) which is non-perpendicular to the rotation axis (C). A spindle (26) is connected with the carrier element (24) and rotated along a tool rotation axis (X). A connection portion (28) is provided for connecting the spindle with the carrier element (24) at two different angular configurations. An independent claim is included for machine tool.

Description

Die vorliegende Erfindung hat einen Arbeitskopf für eine Werkzeugmaschine zum Gegenstand.The present invention relates to a working head for a machine tool.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Arbeitskopf, der gewöhnlich als birotativ bezeichnet wird, welcher an das untere Ende eines beweglichen Trägers angebracht wird und welcher entlang: der drei kartesischen Achsen einer Werkzeugmaschine bewegt wird, um eine Maschine mit fünf Achsen zu erhalten. Vorteilhafterweise ist die Maschine des Typs, der zur Bearbeitung von Metallen eingesetzt wird.In particular, the invention relates to a working head, commonly referred to as a rotatable, which is attached to the lower end of a movable carrier and which is moved along: the three Cartesian axes of a machine tool to obtain a machine with five axes. Advantageously, the machine is of the type used for machining metals.

Im Allgemeinen umfassen die birotativen Köpfe einen ersten Träger, der mit dem mobilen Träger verbunden ist und um eine vertikale Achse orientiert werden kann, und einen zweiten Träger, der auf den ersten montiert ist und um eine zweite Achse orientiert werden kann und auf den eine Spindel für das Werkzeug montiert ist.In general, the birotative heads comprise a first carrier, which is connected to the mobile carrier and can be oriented about a vertical axis, and a second carrier, which is mounted on the first and can be oriented about a second axis and on which a spindle is mounted for the tool.

Nach dem Stand der Technik sind diverse Typen von birotativen Arbeitsköpfen bekannt, in denen die zwei Achsen untereinander rechtwinklig oder nicht rechtwinklig sind. Die fliegende Montage der zweiten Achse erlaubt es, reduziertere Ausmaße des Kopfes in der Bearbeitungszone zu haben und die Köpfe mit nicht-rechtwinkligen Achsen haben eine Verteilung der Kräfte auf die Achsen, die im Allgemeinen im Fall der fliegenden Montage der zweiten Achse zu bevorzugen ist.Various types of birotative working heads are known in the prior art, in which the two axes are mutually perpendicular or not rectangular. The second axle flying mounting allows reduced head dimensions to be maintained in the machining zone and the non-orthogonal axle heads have a distribution of forces on the axles which is generally preferable in the case of second axle flying mounting.

Mit den nicht-rechtwinkligen Achsen kommt es jedoch zu einer Reduktion des Intervalls von Neigungen, die für die Spindel um die zweite Achse möglich sind, und somit ist folglich das Intervall von möglichen Neigungen der Oberflächen des zu bearbeitenden Stücks reduziert. Zum Beispiel ist im italienischen Patent IT 0001384600 der Tecniche Industriali S. r. l. ein Arbeitskopf beschrieben, in welchem die zweite Rotationsachse im 45°-Winkel in Bezug auf die Rotationsachse des ersten Trägers angeordnet ist. Dies bringt ein Intervall möglicher Neigungen des Werkzeugs mit sich, das nur zwischen der vertikalen Position und der horizontalen Position umfasst ist.However, with the non-orthogonal axes, there is a reduction in the interval of inclinations possible for the spindle about the second axis, and thus the interval of possible slopes of the surfaces of the piece to be machined is reduced. For example, in the Italian patent IT 0001384600 Tecniche Industriali S. rl described a working head in which the second axis of rotation at 45 ° angle with respect to the axis of rotation of the first carrier is arranged. This entails an interval of possible inclinations of the tool, which is only included between the vertical position and the horizontal position.

Dadurch ist es zum Beispiel nicht möglich, Stücke in Hinterschneidungsbedingungen zu bearbeiten, ohne auf eine Repositionierung, im Allgemeinen ein Kippen, des Stücks unter Bearbeitung zurückzugreifen. Die Operation ist sehr komplex, kann die Präzision der Bearbeitung beeinträchtigen und führt zu verlängerten Stillständen einer Maschine.As a result, it is not possible, for example, to process pieces in undercutting conditions without resorting to repositioning, generally tilting, of the piece under processing. The operation is very complex, can affect the precision of machining and leads to extended downtime of a machine.

In den internationalen Patentanmeldungen WO 02/24401 und WO 02/32617 der FPT Industrie S. p. a. ist ein birotativer Bedienkopf beschrieben, der unterhalb eines Spindelkörpers angebracht ist und eine erste Hälfte des Kopfes hat, welche um eine erste vertikale Achse drehbar ist. Die erste Hälfte des Kopfes ist mit einer Fläche an einem ihrer Enden bereitgestellt, die in Bezug auf die Vertikalachse in einem Winkel von weniger als 45°, vorzugsweise umfasst zwischen 35° und 45°, geneigt ist. Auf der geneigten Fläche ist drehbar eine zweite Hälfte des Kopfes montiert, welche eine Spindel trägt. Die zweite Hälfte des Kopfes ist daher um eine zweite, zur geneigten Fläche rechtwinklige Achse drehbar, und daher ist ihre Rotationsachse in Bezug auf die Vertikale um einen Winkel von mehr als 45°, bevorzugterweise umfasst zwischen 45° und 55°, geneigt. In Bezug auf die Arbeitsebene der Werkzeugmaschine als Referenz ist es mit der soeben beschriebenen Konfiguration des Kopfes möglich, eine Neigung der Achse der Spindel im Bezug auf die Ebene zu erhalten, die zwischen ca. 20° und der vertikalen Position umfasst ist. Daher ist es möglich, auch Oberflächen in Hinterschneidungsbedingungen bis zu einer Neigung von ca. –20° in Bezug auf die Arbeitsebene der Werkzeugmaschine, direkt zu bearbeiten. Eine solche Hinterschneidung ist in einigen Fällen dennoch unzureichend und zwingt zur Repositionierung des Stücks. Eine Erhöhung der erreichbaren Neigung von dem Werkzeug würde jedoch eine übermäßige Annäherung der zweiten Achse an die Rechtwinkligkeit mit der ersten Achse, zusammen mit den Nachteilen einer solchen Anordnung im Fall von fliegenden Achsen, mit sich bringen.In the international patent applications WO 02/24401 and WO 02/32617 The FPT Industrie S. pa is described a birotative control head, which is mounted below a spindle body and has a first half of the head, which is rotatable about a first vertical axis. The first half of the head is provided with a surface at one of its ends which is inclined at an angle of less than 45 ° with respect to the vertical axis, preferably between 35 ° and 45 °. On the inclined surface, a second half of the head is rotatably mounted, which carries a spindle. The second half of the head is therefore rotatable about a second axis perpendicular to the inclined surface, and therefore its axis of rotation is inclined with respect to the vertical by an angle of more than 45 °, preferably between 45 ° and 55 °. With respect to the working plane of the machine tool as a reference, with the just-described configuration of the head, it is possible to obtain a tilt of the axis of the spindle with respect to the plane comprised between about 20 ° and the vertical position. Therefore, it is possible to directly machine surfaces in undercutting conditions up to an inclination of about -20 ° with respect to the working plane of the machine tool. Such an undercut is still insufficient in some cases and forces the piece to be repositioned. Increasing the achievable inclination of the tool, however, would entail excessive approximation of the second axis to perpendicularity with the first axis, along with the disadvantages of such an arrangement in the case of flying axes.

Im europäischen Patent EP 1205275 der Tecniche Industriali S. r. l. ist ein Beispiel eines birotativen Kopfes mit rechtwinkligen Achsen beschrieben, der einen ersten Träger umfasst, der mit einem Spindelkörper, der um eine vertikale Achse rotiert, verbunden ist, und einen zweiten Träger, der fliegend auf den ersten montiert ist und um eine horizontale Achse rotiert. Auf dem zweiten Träger ist eine austauschbare Spindel montiert. Zwischen der Spindel und dem zweiten Träger sind Mittel der temporären Verbindung angeordnet. Die Übertragung der Rotationsbewegung erfolgt über entsprechende Wellen und konische Zahnräder, die zwischen den Trägern angeordnet sind. Besondere Lösungen der Bewegungsübertragung versuchen die Verteilung der Kräfte unter Beibehaltung der fliegenden Konfiguration der zweiten rechtwinkligen Achse zu verbessern und eine leichte Demontage der Spindel zu ermöglichen. Auch eine solche Lösung ist jedoch aus verschiedenen Gründen nicht zufriedenstellend.In the European patent EP 1205275 The Tecniche Industriali S.rl is described as an example of a right angle axis birotative head comprising a first carrier connected to a spindle body rotating about a vertical axis and a second carrier mounted to fly on the first one and rotated about a horizontal axis. On the second support a replaceable spindle is mounted. Between the spindle and the second carrier means of the temporary connection are arranged. The transmission of the rotational movement via corresponding shafts and conical gears, which are arranged between the carriers. Particular motion transfer solutions attempt to improve the distribution of forces while maintaining the flying configuration of the second right-angled axis and to allow easy disassembly of the spindle. However, such a solution is unsatisfactory for various reasons.

Wenn es nötig ist, einen größeren Bereich von Neigungen des Werkzeugs zu haben, z. B. um ausgeprägtere Hinterschneidungen zu bearbeiten, ist daher dem Stand der Technik bekannt, auf einen sogenannten gegabelten birotativen Kopf zurückzugreifen, welcher es erlaubt, höhere Neigungswinkel der Achse der Spindel (mit untereinander rechtwinkligen Achsen) zu haben und gleichzeitig die zweite Achse von beiden Extremen her zu halten, um deren Widerstandskraft gegenüber den Kräften der Bearbeitung zu verbessern. Solche Köpfe haben jedoch andere Grenzen und Unannehmlichkeiten, vor allem aufgrund des relativ hohen lateralen Ausmaßes.If it is necessary to have a greater range of inclinations of the tool, e.g. B. to handle more pronounced undercuts, therefore, the prior art is known to resort to a so-called bifurcated birotative head, which allows to have higher inclination angles of the axis of the spindle (with mutually perpendicular axes) and at the same time the second axis of both extremes to keep to their To improve resistance to the forces of machining. However, such heads have other limitations and inconveniences, especially due to the relatively high lateral extent.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Arbeitskopf für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, der zumindest teilweise, die Schwierigkeiten der bekannten Technik löst.The object of the present invention is therefore to provide a working head for a machine tool which at least partially solves the difficulties of the known technique.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen birotativen Kopf mit nicht-rechtwinkligen Achsen bereitzustellen, der rasch angepasst werden kann, um in einem relativ weiten Bereich von Neigungen des Werkzeugs zu agieren, so dass zum Bespiel Flächen mit relativ hohen Hinterschneidungen und insbesondere Flächen, die nach unten gerichtet und in Bezug auf die Arbeitsebene auch bis zu 45° geneigt sind, ohne die Notwendigkeit, das Stück zu repositionieren, bearbeitet werden können.A first object of the present invention is to provide a non-rectangular axis birotative head which can be rapidly adapted to operate in a relatively wide range of inclinations of the tool, such as surfaces with relatively high undercuts, and in particular surfaces , which are directed downwards and inclined up to 45 ° with respect to the working plane, without the need to reposition the piece, can be edited.

Eine zweite Aufgabe ist es, eine Maschine zu liefern, die die schnelle und automatische Konfiguration des Kopfes erlaubt.A second task is to provide a machine that allows fast and automatic configuration of the head.

Angesichts dieser Aufgaben hat man an die Verwirklichung eines Arbeitskopfes für eine Werkzeugmaschine gedacht, welche ein erstes Trägerelement umfasst, das geeignet ist, um eine erste Rotationsachse zu rotieren; und ein zweites Trägerelement, das mit dem ersten Trägerelement verbunden ist. Das zweite Trägerelement ist geeignet, um eine zweite, zur ersten Achse nicht-rechtwinklige, Rotationsachse zu rotieren. Der Kopf umfasst darüber hinaus eine Spindel, die geeignet ist, mit dem zweiten Trägerelement verbunden zu werden, wobei die Spindel eine dritte Rotationsachse (Spindelachse) für ein Werkzeug definiert. Der Arbeitskopf umfasst Mittel der Verbindung der Spindel mit dem zweiten Träger, die zur Verbindung der Spindel mit dem zweiten Träger in mindestens zwei verschiedenen Winkelkonfigurationen geeignet sind.In view of these objects, it has been thought to realize a working head for a machine tool comprising a first support member adapted to rotate a first rotation axis; and a second support member connected to the first support member. The second carrier element is suitable for rotating a second axis of rotation, which is not orthogonal to the first axis. The head further includes a spindle adapted to be connected to the second support member, the spindle defining a third axis of rotation (spindle axis) for a tool. The working head includes means for connecting the spindle to the second carrier, which are suitable for connecting the spindle to the second carrier in at least two different angle configurations.

Die Merkmale und die Vorteile eines Arbeitskopfes, der unter Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung realisiert wurde, werden durch die folgende Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele klarer werden, die mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen mit dem Zweck der Beschreibung, nicht jedoch der Beschränkung, gegeben werden, in denen:The features and advantages of a working head realized using the principles of the present invention will become more apparent from the following description of some embodiments given with reference to the accompanying drawings for the purpose of describing, but not limiting, in: in which:

1 und 2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht, jeweils frontal bzw. lateral, eines Arbeitskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Position einer ersten Konfiguration zeigen; 1 and 2 show a schematic, partially sectioned view, respectively frontally and laterally, of a working head according to the present invention in a first position of a first configuration;

3 eine schematische, teilweise geschnittene Hinteransicht des Kopfes von 1 in einer zweiten Position der ersten Konfiguration zeigt, in welcher die Spindel um 90° in Bezug auf die erste Position verdreht ist, und für die Bearbeitung eines Objekts in Hinterschneidung positioniert ist; 3 a schematic, partially sectioned rear view of the head of 1 in a second position of the first configuration, in which the spindle is rotated 90 ° with respect to the first position, and positioned for machining an object in the undercut;

4 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht des Kopfes von 1 in einer dritten Position der ersten Konfiguration zeigt, in welcher die Spindel um 180° im Bezug auf die erste Position verdreht ist; 4 a schematic, partially sectioned view of the head of 1 in a third position of the first configuration, in which the spindle is rotated by 180 ° with respect to the first position;

5 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht des Arbeitskopfes von 1 in einer vierten Position der ersten Konfiguration zeigt, in welcher die Spindel um 270° im Bezug auf die erste Position verdreht ist; 5 a schematic, partially sectioned view of the working head of 1 in a fourth position of the first configuration, in which the spindle is rotated by 270 ° with respect to the first position;

6 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht des Arbeitskopfes von 1 in einer ersten Position einer zweiten Konfiguration zeigt; 6 a schematic, partially sectioned view of the working head of 1 in a first position of a second configuration;

7 eine schematische Ansicht eines Bereichs der Kopplung einer Spindel eines Arbeitskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 7 Fig. 12 shows a schematic view of a portion of the coupling of a spindle of a working head according to the present invention;

8 eine schematische Ansicht eines Bereichs der Kopplung eines Teils eines Arbeitskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 8th Fig. 12 shows a schematic view of a portion of the coupling of a part of a working head according to the present invention;

9 und 10 eine schematische Ansicht von Kupplungselementen zwischen der Spindel und Teil des Arbeitskopfes von 7 und 8 in verbundenem und getrenntem Zustand zeigen; 9 and 10 a schematic view of coupling elements between the spindle and part of the working head of 7 and 8th in connected and disconnected condition;

11 und 12 eine Werkzeugmaschine mit einem birotativen Arbeitskopf gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. 11 and 12 show a machine tool with a birotative working head according to the present invention.

In 1 ist ein birotativer Arbeitskopf 20 dargestellt, welcher umfasst:

– ein erstes Trägerelement 22, welches um eine erste motorisierte Rotationsachse C rotiert und welches mit einem mobilen Träger 18 einer Werkzeugmaschine 16 (schematisch gezeigt in 11 und 12) verbunden ist; und
– ein zweites Trägerelement 24, welches mit dem ersten Trägerelement 22 verbunden ist und welches um eine zweite motorisierte Rotationsachse A rotiert, die nicht rechtwinklig zur ersten Achse ist.

In 1 is a birotative workhead 20 illustrated, which comprises:

- A first carrier element 22 which rotates about a first motorized rotation axis C and which with a mobile carrier 18 a machine tool 16 (shown schematically in FIG 11 and 12 ) connected is; and
- A second carrier element 24 , which with the first support element 22 is connected and which rotates about a second motorized axis of rotation A, which is not perpendicular to the first axis.

Der Arbeitskopf 20 umfasst überdies eine Spindel 26, die geeignet ist, mit dem zweiten Trägerelement 24 verbunden zu werden, und die geeignet ist, ein Werkzeug (schematisch gezeigt mit gestrichelten Linien), um eine dritte Rotationsachse X zu rotieren.The working head 20 also includes a spindle 26 that is suitable with the second carrier element 24 and being adapted to rotate a tool (shown schematically with dashed lines) about a third rotation axis X.

In Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Neigung zwischen der ersten Rotationsachse C und der zweiten Rotationsachse A, in 1 bezeichnet mit α, umfasst zwischen 40° und 50°. Vorteilhafterweise beträgt die Neigung zwischen erster Rotationsachse C und zweiter Rotationsachse A 45°. Im Allgemeinen ist die Achse C vertikal, in anderen Typen von Maschinen kann die Achse C jedoch horizontal sein. In accordance with a first embodiment of the present invention, the inclination between the first rotation axis C and the second rotation axis A, is 1 denoted by α, comprises between 40 ° and 50 °. Advantageously, the inclination between the first axis of rotation C and the second axis of rotation A is 45 °. In general, the axis C is vertical, but in other types of machines, the axis C may be horizontal.

Vorteilhafterweise umfasst der Arbeitskopf 20 Mittel 28 der Verbindung der Spindel 26 mit dem zweiten Trägerelement 24 in mindestens zwei verschiedenen Winkelkonfigurationen.Advantageously, the working head comprises 20 medium 28 the connection of the spindle 26 with the second carrier element 24 in at least two different angle configurations.

Insbesondere umfasst das zweite Trägerelement 24 eine erste Kopplungsfläche oder -seite 30 mit einer korrespondierenden zweiten Kopplungsfläche oder -seite, die auf der Spindel 26 bereitgestellt ist. Auf der ersten Kopplungsseite 30 und auf der zweiten Kopplungsseite 32 sind daher die Mittel der Verbindung 28 bereitgestellt. Vorteilhafterweise sind die Seiten 30 und 32 in Bezug auf eine zur zweiten Achse A senkrechten Ebene so angeordnet, dass diese senkrechte Ebene einen Winkel β = 90 – α bildet. Auf diese Weise kann sich der Träger 24 in seiner Rotation um Achse A mit der Seite 30 in Parallelposition zur Achse C bringen, wie in 1 gezeigt. Die Achse X ist vorteilhafterweise parallel zur Ebene der Seiten 30, 32.In particular, the second carrier element comprises 24 a first coupling surface or side 30 with a corresponding second coupling surface or side on the spindle 26 is provided. On the first coupling side 30 and on the second coupling side 32 are therefore the means of connection 28 provided. Advantageously, the pages 30 and 32 with respect to a plane perpendicular to the second axis A, arranged so that this vertical plane forms an angle β = 90 - α. In this way, the wearer can 24 in its rotation about axis A with the side 30 in parallel position to the axis C, as in 1 shown. The axis X is advantageously parallel to the plane of the sides 30 . 32 ,

In anderen Worten dehnen sich diese Kopplungsflächen in einer Kopplungsebene aus, die parallel zur Achse der Spindel und schräg in Bezug auf die zweite Rotationsachse A ist. Der Winkel zwischen der Kopplungsebene und der zweiten Rotationsachse A ist vorteilhafterweise gleich dem Winkel α zwischen der ersten und der zweiten Rotationsachse (bzw. Achse C und Achse A).In other words, these coupling surfaces expand in a coupling plane which is parallel to the axis of the spindle and oblique with respect to the second axis of rotation A. The angle between the coupling plane and the second rotation axis A is advantageously equal to the angle α between the first and the second rotation axis (or axis C and axis A).

Die Mittel der Verbindung 28 sind so verwirklicht, dass es möglich ist, die Spindel 26 in mindestens zwei verschiedenen Winkelkonfigurationen um eine zu den Kopplungsflächen 30, 32 senkrechte Achse auf dem zweiten Trägerelement 24 zu verbinden, wie z. B. durch einen Vergleich der 1 und 6 sichtbar ist.The means of connection 28 are realized so that it is possible to use the spindle 26 in at least two different angle configurations about one to the coupling surfaces 30 . 32 vertical axis on the second support element 24 to connect, such. B. by comparing the 1 and 6 is visible.

Auf diese Weise, wie im Folgenden klar werden wird, ist es möglich, den Kopf schnell anzupassen, um Bearbeitungen mit einem größeren Intervall von Neigungen des Werkzeugs auszuführen.In this way, as will become apparent hereinafter, it is possible to quickly adapt the head to perform operations with a greater interval of inclinations of the tool.

Insbesondere ist es möglich, indem die Position des ersten Trägerelements 22 und des zweiten Trägerelements 24 konstant gehalten wird, die Spindel 26 mit dem zweiten Trägerelement 24 in einer ersten Konfiguration, in welcher z. B. (1) die Achse X der Spindel in einer extremen Position davon transversal zur Achse C (und im Allgemeinen parallel zur Arbeitsebene) ist, und in einer zweiten Konfiguration, in welcher z. B. (6) die Achse der Spindel in einer extremen Position davon parallel zur Achse C (und im Allgemeinen rechtwinklig zur Arbeitsebene) ist, zu verbinden.In particular, it is possible by the position of the first carrier element 22 and the second support member 24 kept constant, the spindle 26 with the second carrier element 24 in a first configuration, in which z. B. ( 1 ) is the axis X of the spindle in an extreme position thereof transversal to the axis C (and generally parallel to the working plane), and in a second configuration in which z. B. ( 6 ) the axis of the spindle is in an extreme position thereof parallel to the axis C (and generally perpendicular to the working plane), to connect.

In der ersten Konfiguration wird die Rotationsachse X der Spindel sich, z. B. in Bezug auf eine zur Achse C senkrechte Ebene, zwischen α und –α neigen können, so dass auch Hinterschneidungen von erhöhtem Wert bearbeitet werden können.In the first configuration, the axis of rotation X of the spindle, z. B. with respect to a plane perpendicular to the axis C, between α and -α can tilt, so that undercuts of increased value can be edited.

In der zweiten Konfiguration wird die Rotationsachse X der Spindel sich zwischen 90° und α in Bezug auf eine zur Achse C senkrechte Ebene neigen können.In the second configuration, the axis of rotation X of the spindle will be able to tilt between 90 ° and α with respect to a plane perpendicular to the axis C.

Es ist leicht erkennbar, dass durch Verwendung beider Lösungen die dritte Rotationsachse X der Spindel 26 so eine beliebige Position einnehmen können wird, welche zwischen der zur Arbeitsebene rechtwinkligen Richtung und der Richtung, in welcher sie in Bezug auf die Arbeitsebene um α (vorteilhafterweise um oder gleich 45°) nach oben geneigt angeordnet ist, wodurch die Bearbeitung von Manufakturwaren mit großem Intervall von Neigungen des Werkzeugs und stark betonte Hinterschneidungen möglich gemacht werden.It is readily apparent that by using both solutions, the third axis of rotation X of the spindle 26 it is possible to assume any position which is between the direction perpendicular to the working plane and the direction in which it is inclined upwards α (advantageously at or equal to 45 °) with respect to the working plane, whereby the manufacture of large goods Interval of inclinations of the tool and strongly emphasized undercuts are made possible.

Die Mittel der Verbindung 28 sind einzeln und für sich von bekannter Technik und vom Fachmann auf Grundlage der hier gemachten Beschreibung der Erfindung leicht vorstellbar. Diese können von einem beliebigen Typ sein, der auf Kommando gelöst werden kann, bekannt z. B. zur Fixierung und automatischen Substituierung von Spindeln in Werkzeugmaschinen.The means of connection 28 are individually and per se of known art and the skilled person based on the description of the invention made here easily conceivable. These can be of any type that can be solved on command, known e.g. As for fixing and automatic substitution of spindles in machine tools.

In Übereinstimmung mit einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Mittel der Verbindung 28 der Spindel 26 mit dem zweiten Trägerelement 24 bewegliche Zangen 34 (siehe 9 und 10), welche aus der ersten Kopplungsfläche 30 herausragen, und korrespondierende Nuten 36 auf der zweiten Kopplungsfläche 32 umfassen.In accordance with a possible embodiment of the present invention, the means of the compound 28 the spindle 26 with the second carrier element 24 movable pliers 34 (please refer 9 and 10 ), which from the first coupling surface 30 protrude, and corresponding grooves 36 on the second coupling surface 32 include.

Unter Bezugnahme auf die in den 7 und 8 gezeigte Ausführungsform können die Zangen 34 vier sein, die dazu geeignet sind, sich mit den entsprechenden vier Nuten 36 zu paaren. Vorteilhafterweise können die vier Zangen 34 und die entsprechenden Nuten 36 an den Spitzen der jeweiligen Quadrate angeordnet sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Zangen in die Nuten in vier möglichen Orientierungen in 90°-Schritten einzuführen. Die Zangen 34 sind bevorzugterweise auf der Kopplungsfläche des zweiten Trägerelements 24, während die Nuten 36 auf der Spindel sind. In einer alternativen Ausführungsform können die Positionen der Zangen und Nuten auch invertiert sein. Außerdem können eine unterschiedliche Anzahl von Zangen und/oder eine unterschiedliche Anordnung derer verwendet werden, wobei Nuten in geeigneten Positionen verwendet werden, um alternativ von den Zangen je nach der für die Spindel gewünschten Winkelanordnung gekuppelt zu werden.With reference to the in the 7 and 8th embodiment shown, the pliers 34 be four, which are suitable to deal with the corresponding four grooves 36 to mate. Advantageously, the four pliers 34 and the corresponding grooves 36 be arranged at the tips of the respective squares. In this way it is possible to insert the tongs into the grooves in four possible orientations in 90 ° increments. The pliers 34 are preferably on the coupling surface of the second carrier element 24 while the grooves 36 on the spindle are. In an alternative embodiment, the positions of the tongs and grooves also be inverted. In addition, a different number of pliers and / or a different arrangement of them can be used, wherein grooves are used in suitable positions to be alternatively coupled by the pliers depending on the desired angular arrangement for the spindle.

Auf jeden Fall ist es daher möglich, die Spindel 26 auf dem zweiten Trägerelement 24 in mindestens zwei verschiedenen Winkelkonfigurationen zu verbinden, indem sie einfach entkuppelt, verdreht und wieder angekuppelt wird. Durch die Verwendung von bekannten Systemen zur gesteuerten Schnellkopplung (wie die beweglichen Zangen) ist es durch die bekannten Mittel des Werkzeugwechsels möglich, in den zwei Positionen eine automatische Rotation auszuführen.In any case it is therefore possible to use the spindle 26 on the second carrier element 24 in at least two different angle configurations by simply disengaging, twisting and reconnecting. By the use of known systems for controlled quick coupling (such as the movable pliers), it is possible by the known means of tool change to perform an automatic rotation in the two positions.

Das zweite Trägerelement 24 in Korrespondenz der ersten Kopplungsfläche 30, und die Spindel 26 in Korrespondenz der zweiten Kopplungsfläche 32, können vorteilhafterweise, für eine bessere Zentrierung zwischen dem zweiten Träger 24 und der Spindel 26, Mittel frontaler Kupplung 38 umfassen.The second carrier element 24 in correspondence of the first coupling surface 30 , and the spindle 26 in correspondence of the second coupling surface 32 , may advantageously, for better centering between the second carrier 24 and the spindle 26 , Middle frontal coupling 38 include.

In Übereinstimmung mit einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Mittel frontaler Kupplung 38 vorteilhafterweise ein erstes Element frontaler Kupplung 40, das auf der ersten Kopplungsfläche 30 des zweiten Trägerelements 24 angeordnet ist, und ein entsprechendes zweites Element frontaler Kupplung 42, das auf der zweiten Kopplungsfläche 32 der Spindel 26 angeordnet ist. Die erste frontale Kupplung 40 und die zweite frontale Kupplung 42 können zwei Zahnräder mit einer Hirth-Zahnung sein. Auf diese Weise kann die Kupplung in einer beliebigen gewünschten Winkelposition erfolgen.In accordance with a possible embodiment of the present invention, the means comprise frontal coupling 38 advantageously a first element of frontal coupling 40 that on the first coupling surface 30 the second carrier element 24 is arranged, and a corresponding second element frontal coupling 42 on the second coupling surface 32 the spindle 26 is arranged. The first frontal clutch 40 and the second frontal clutch 42 can be two gears with a Hirth serration. In this way, the coupling can be done in any desired angular position.

Es können jedoch unterschiedliche Mittel frontaler Kupplung bereitgestellt werden, die für den Techniker des Fachbereichs leicht vorstellbar sind. Z. B. können Mittel der Kupplung durch Reibung bereitgestellt sein.However, different means of frontal coupling can be provided, which are easily conceivable to the technician of the art. For example, means of coupling may be provided by friction.

In den 10 und 11 ist schematisch eine Werkzeugmaschine, allgemein mit 16 angezeigt, gezeigt, welche eine Arbeitsebene 17 (dazu bestimmt, ein Stück in Bearbeitung mittels zweckmäßiger, bekannter, nicht gezeigter Blockiersysteme zu tragen) und ein motorisiertes Gestell 19, das dazu geeignet ist, den Arbeitskopf 20 oberhalb der Arbeitsebene zu bewegen.In the 10 and 11 is schematically a machine tool, generally with 16 displayed, which is a work plane 17 (intended to carry a piece in progress by means of convenient, known, not shown blocking systems) and a motorized frame 19 which is suitable for the working head 20 to move above the work plane.

In Übereinstimmung mit einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Arbeitskopf auch auf einer Maschine horizontalen Typs installiert sein.In accordance with a possible embodiment of the present invention, the working head may also be installed on a horizontal type machine.

Im Allgemeinen wird die Bewegung oberhalb der Arbeitsebene eine Bewegung gemäß kartesischer Achsen (zwei längs der Arbeitsebene und eine vertikal) sein.In general, the movement above the working plane will be a movement according to Cartesian axes (two along the working plane and one vertically).

Ein derartiger Maschinentyp ist an sich bekannt und wird nicht weiter im Detail beschrieben werden.Such a type of machine is known per se and will not be described in detail.

Die Maschine 16 umfasst darüber hinaus ein bekanntes Spindelmagazin 21, das verschiedene Spindeln 26 so aufnehmen kann, dass der Arbeitskopf 20, wie im Folgenden beschrieben, unterschiedliche Spindeltypen gemäß unterschiedlichen Montagekonfigurationen montieren kann.The machine 16 also includes a well-known spindle magazine 21 , the different spindles 26 can absorb so that the working head 20 , as described below, different types of spindles can mount according to different mounting configurations.

Bei der Verwendung der Maschine arbeitet die Maschine normalerweise mit der gemäß der ersten Konfiguration auf dem Kopf 20 montierten Spindel 26, inwieweit die Neigung der Achse der Bearbeitung der Spindel z. B. im durch derartige Winkelkonfiguration der Montage des Kopfes erlaubten Intervall umfasst bleibt. Wenn es hingegen erforderlich wird, zu dem Intervall der Neigung der Achse der Bearbeitung X der Spindel überzugehen, das durch die zweite Konfiguration der Maschine erlaubt ist, bringt die Maschine den Kopf 20 in Korrespondenz des Spindelmagazins 21, die Spindel 26 wird im Magazin dank der lösbaren Mittel der Verbindung automatisch entkuppelt, der Kopf und/oder das Magazin werden bewegt, um die Mittel der Verbindung 28 so auszurichten, dass die Spindel 26 mit der neuen, reziproken Winkelkonfiguration am zweiten Träger 24 befestigt wird, und die Mittel der Verbindung werden schließlich erneut gekuppelt. Der so rekonfigurierte Kopf 20 kann auf diese Weise die Bearbeitung mit dem neuen Intervall möglicher Neigungen fortsetzen.When using the machine, the machine normally operates on the head according to the first configuration 20 mounted spindle 26 , to what extent the inclination of the axis of machining the spindle z. B. in by such angular configuration of the mounting of the head allowed interval is included. On the other hand, if it becomes necessary to proceed to the interval of inclination of the axis of the machining X of the spindle allowed by the second configuration of the machine, the machine brings the head 20 in correspondence of the spindle magazine 21 , the spindle 26 the magazine is automatically uncoupled thanks to the detachable means of connection, the head and / or the magazine are moved to the means of connection 28 so align the spindle 26 with the new, reciprocal angle configuration on the second carrier 24 is fastened, and the means of connection are finally reconnected. The so reconfigured head 20 In this way it can continue processing with the new interval of possible inclinations.

Wenn das Spindelmagazin 21 die Spindel 26 in einer solchen Orientierung aufnehmen kann, dass die Kupplung an den zweiten Träger 24 in beiden Winkelkonfigurationen möglich wird, kann dieses Magazin vorteilhafterweise auch zu einem einfachen Träger, ohne Mittel für die Bewegung der Spindel, wenn sie sich im Magazin befindet, reduziert sein. In dieser Situation kann die Reorientierung der Spindel auf dem Kopf einfach ausgeführt werden, indem die Spindel entkuppelt und auf dem Träger deponiert wird, die Achsen A und C bewegt und rotiert werden, um die Seite 30 in die neue Winkelanordnung in Bezug auf die in das Magazin zurückgelegte Spindel zu bringen und, schließlich, die Spindel wieder gekuppelt wird. In der Ausführung, die in den 10 und 11 gezeigt ist, ist die bevorzugte Position der Aufnahme der Spindel 26 im zweiten Träger 24 mit horizontaler und nach oben gewendeter Kopplungsfläche.When the spindle magazine 21 the spindle 26 In such an orientation can accommodate that the coupling to the second carrier 24 In both angular configurations, this magazine can advantageously also be reduced to a simple carrier without means for movement of the spindle when in the magazine. In this situation, the reorientation of the spindle on the head can be easily performed by decoupling the spindle and depositing it on the carrier, moving the axes A and C, and rotating it around the side 30 to bring in the new angular arrangement with respect to the spindle moved back into the magazine and, finally, the spindle is coupled again. In the execution, in the 10 and 11 is shown, the preferred position of the recording of the spindle 26 in the second carrier 24 with horizontal and upwards turned coupling surface.

In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den 7 und 10 gezeigt ist, ist die Spindel 26 eine Elektrospindel, d. h. eine Spindel, die in ihrem Inneren mit einer Motorisierung für die Achse der Bearbeitung X versehen ist. Die Kopplungsflächen werden deshalb bekannte Mittel der elektrischen, automatischen Verbindung für den Transfer von elektrischer Energie auf den birotativen Kopf und die Spindel umfassen.In the embodiment of the present invention incorporated in the 7 and 10 is shown is the spindle 26 an electric spindle, ie a spindle, which is provided in its interior with an engine for the axis of machining X. The coupling surfaces will therefore comprise known means of electrical, automatic connection for the transfer of electrical energy to the birotative head and the spindle.

In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Spindel 26 eine mechanische Spindel sein, d. h., dass sie die Bewegung über eine kinematische Übertragung im Kopf erhält.In an alternative embodiment of the present invention, the spindle 26 a mechanical spindle, ie that it receives the movement via a kinematic transmission in the head.

Vorteilhafterweise wird die Rotation des auf die Spindel montierten Werkzeugs über den Transfer der Bewegung zwischen einer motorisierten Welle 50, die auf dem zweiten Trägerelement 24 bereitgestellt ist, und einer getriebenen Welle 51, die im Inneren der Spindel 26, und kinematisch mit der Rotationsachse des Werkzeugs über eine zweckmäßige gewinkelte Vorgelegeübertragung (nicht gezeigt) verbunden ist.Advantageously, the rotation of the tool mounted on the spindle becomes via the transfer of movement between a motorized shaft 50 on the second support element 24 is provided, and a driven shaft 51 inside the spindle 26 , and kinematically connected to the rotational axis of the tool via a suitable angled countershaft transmission (not shown).

Vorteilhafterweise ist es möglich, auf das zweite Trägerelement 24 gleichermaßen eine mechanische Spindel oder eine Elektrospindel, je nach den spezifischen Erfordernissen, zu montieren.Advantageously, it is possible on the second carrier element 24 equally a mechanical spindle or an electric spindle, depending on the specific requirements to assemble.

In einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kreuzt die Achse der Spindel X nicht die zweite Rotationsachse A. Die Entfernung (in 1 mit d angezeigt) zwischen der Achse der Spindel X und der zweiten Rotationsachse A kann zwischen 50 und 300 mm umfasst sein. In Übereinstimmung mit einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Entfernung 200 mm betragen.In one possible embodiment of the present invention, the axis of the spindle X does not cross the second axis of rotation A. The distance (in 1 indicated with d) between the axis of the spindle X and the second axis of rotation A may be comprised between 50 and 300 mm. In accordance with one possible embodiment of the present invention, the distance may be 200 mm.

Diese Distanz zwischen den Achsen ist insofern vorteilhaft, als sie gestattet, die Spindel 26 so zu entachsen, dass die Beschränkungen in den Phasen der Bearbeitung, die gerade durch den Platzbedarf des Kopfes 20 und insbesondere des zweiten Trägers 24 verursacht werden, reduziert werden. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, Stücke mit Geometrien zu bearbeiten, die nicht bearbeitet werden könnten, wenn die Achse der Spindel X die Achse A kreuzen würde.This distance between the axes is advantageous in that it allows the spindle 26 to grow so that the restrictions in the stages of editing, which is precisely due to the space required by the head 20 and in particular the second carrier 24 caused to be reduced. With such an arrangement, it is possible to machine pieces with geometries that could not be machined if the axis of the spindle X crossed the axis A.

An diesem Punkt ist klar, wie die im voraus bestimmten Ziele erreicht wurden, indem ein Kopf und eine Maschine bereitgestellt wurden, die es erlauben, ein erhöhtes Intervall von Neigungen der Hauptachse der Spindel zu haben.At this point, it is clear how the predetermined goals have been achieved by providing a head and a machine that allow to have an increased interval of inclinations of the main axis of the spindle.

Der Fachmann wird an den oben beschriebenen Ausführungsformen, um spezifische Erfordernisse zu befriedigen, Modifikationen und/oder Substitutionen von beschriebenen Elementen mit äquivalenten Elementen vornehmen, ohne dadurch den Bereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.Those skilled in the art will, in order to satisfy specific needs, make modifications and / or substitutions of described elements with equivalent elements to the above-described embodiments without departing from the scope of the appended claims.

Z. B. können Arbeitsköpfe bereitgestellt werden, in denen die Spindel in mehr als zwei unterschiedlichen Winkelkonfigurationen in Bezug auf das zweite Trägerelement verbunden werden kann. In Übereinstimmung mit möglichen alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch andere Mittel der Verbindung wie Schrauben, oder andere Typen der Kupplung oder Kupplungssysteme, die vom Fachmann leicht vermutet werden können, verwendet werden. Darüber hinaus kann die Hauptachse der Spindel auch nicht parallel zur Kopplungsebene zwischen Spindel und zweitem Trägerelement sein.For example, working heads can be provided in which the spindle can be connected in more than two different angular configurations with respect to the second support member. In accordance with possible alternative embodiments of the present invention, other means of connection, such as screws, or other types of coupling or coupling systems which may be readily suspected by one skilled in the art may also be used. In addition, the main axis of the spindle can not be parallel to the coupling plane between the spindle and the second carrier element.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

IT 0001384600 [0005]
WO 02/24401 [0007]
WO 02/32617 [0007]
EP 1205275 [0008]

Claims

Working head ( 20 ) for a machine tool comprising: - a first carrier element ( 22 ) adapted to rotate about a first axis of rotation (C); A second carrier element ( 24 ) connected to the first support element ( 22 ), wherein the second carrier element ( 24 ) is adapted to rotate a second, not perpendicular to the first axis of rotation axis (A); - a spindle ( 26 ), which is suitable, with the second carrier element ( 24 ), the spindle ( 26 ) defines a third axis of rotation (X) for a tool; the working head ( 20 ), characterized by the fact that it 28 ) the connection of the spindle ( 26 ) with the second carrier element ( 24 ) which are adapted to connect the spindle in at least two different angular configurations with the second support member.

Working head according to claim 1, characterized in that the second carrier element ( 24 ) a first coupling surface ( 30 ) with a corresponding second coupling surface ( 32 ) on the spindle ( 26 ), said coupling surfaces extending in a coupling plane parallel to the axis of rotation (X) of the spindle.

Working head according to one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation (X) of the spindle is oblique with respect to the second axis of rotation (A).

Working head according to one of claims 2 or 3, characterized in that the at least two angular configurations are rotated with respect to one another, to the coupling surfaces ( 30 . 32 ) vertical axis, are arranged.

Working head according to claim 1, characterized in that the at least two angle configurations are rotated by 90 ° from each other.

Working head according to claim 1, characterized in that the inclination between the first axis of rotation (C) and the second axis of rotation (A) is comprised between 40 ° and 50 ° and, preferably, is in the region of 45 °.

Working head according to claim 2, characterized in that the angle between the coupling plane and the second rotation axis (A) is equal to the angle between the first and the second rotation axis (C, A).

Working head according to claim 2, characterized in that between the coupling surfaces the means ( 28 ) the connection of the spindle ( 26 ) with the second carrier element ( 24 ), which pliers ( 34 ) consisting of one of the two coupling surfaces ( 30 or 32 protrude and on command into corresponding grooves ( 36 ) on the other of the two coupling surfaces ( 32 or 30 ) introduce.

Working head according to claim 8, characterized in that the pliers ( 34 ) are four and that the corresponding grooves ( 36 ) are four and are arranged at the tips of the respective squares.

Working head according to claim 1, characterized in that the spindle ( 26 ) is an electric spindle.

Working head according to claim 1, characterized in that the means of coupling ( 38 ) a first element of frontal coupling ( 40 ), which on the first coupling surface ( 30 ) is arranged, and a corresponding second element of frontal coupling ( 42 ), which on the second coupling surface ( 32 ) is arranged.

Working head according to claim 11, characterized in that the elements of frontal coupling ( 40 . 42 ) comprise two frontal gears of the Hirth type.

Machine tool comprising a working plane ( 17 ) and a motorized frame ( 16 ), which is suitable above the working level a working head ( 20 ) according to any one of claims 1 to 12.

Machine tool according to claim 12, characterized in that it is a magazine ( 21 ) for the spindle ( 26 ), which upon release of the agent of the compound ( 28 ) is suitable, the spindle ( 26 ) in the first angular position and after the re-engagement of the spindle ( 26 ) on the second carrier element ( 24 ) in the second angular position on the second carrier element ( 24 ) is mounted.