DE19743149A1 - Machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinengestell und einem daran gelagerten Spindelkopf, der in einer horizontalen Ebene an beliebige Punkte zur Bear beitung eines Werkstückes verfahrbar ist.The present invention relates to a machine tool a machine frame and a spindle head mounted on it, the bear in a horizontal plane to any point processing a workpiece is movable.
Derartige Werkzeugmaschinen sind aus dem Stand der Technik all gemein bekannt. Such machine tools are all from the prior art common knowledge.
Der Spindelkopf ist bei den bekannten Werkzeugmaschinen an zu einander rechtwinklig angeordneten Linearführungen angeordnet, auf denen durch z. B. Kugelrollspindeln angetriebene Schlitten laufen. Auf diese Weise kann der Spindelkopf bzw. ein von ihm getragenes Werkzeug innerhalb des Arbeitsraumes der bekannten Werkzeugmaschine an jeden beliebigen Punkt zur Bearbeitung eines Werkstückes gefahren werden.The spindle head is on in the known machine tools linear guides arranged at right angles to one another, on which by z. B. Ball screw spindles to run. In this way, the spindle head or one of it worn tool within the workspace of the known Machine tool at any point for machining of a workpiece.
Während die Schlittenführung für die vertikale Z-Achse in der Regel hinter dem Spindelkopf liegt, befinden sich die Schlit tenführungen für die X- sowie die Y-Achse in der Regel unter dem Spindelkopf, also hinter, neben oder unter dem Werkstück tisch.While the slide guide for the vertical Z axis in the The Schlit are usually located behind the spindle head guides for the X and Y axes usually under the spindle head, i.e. behind, next to or under the workpiece table.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit in die Spindel einge spannten Werkzeugen wird zum Zwecke der Kühlung sowie zur Ab fuhr der entstehenden Späne mit großen Mengen an Kühlmittel ge arbeitet, durch das die entstehenden Späne auf die unteren Linearführungen transportiert werden können. Deshalb ist es er forderlich, die Führungen abzudecken, wozu Teleskopabdeckungen etc. verwendet werden.When machining workpieces, also inserted into the spindle Clamped tools are used for cooling as well as for drove the resulting chips with large amounts of coolant works, through which the resulting chips on the lower Linear guides can be transported. That's why it's him required to cover the guides, including telescopic covers etc. can be used.
Diese Abdeckungen sind in der Regel nicht völlig dicht, so daß die Linearführungen ständig gewartet und gereinigt werden müs sen, wobei eingetragene Späne dazu führen können, daß die Füh rungen beschädigt und damit ungenau werden. Ein weiterer Nach teil besteht darin, daß die Teleskopabdeckungen eine merkliche Masse aufweisen, die beim Verfahren des Spindelkopfes mit be wegt werden muß. Die Schlitten selbst weisen ebenfalls eine erhebliche Masse auf. Beim Verfahren in X-Richtung müssen dann der X-Schlitten, die darauf angeordnete Y-Führung mit dem Y-Schlitten, sowie der darauf angeordnete Ständer mit der Z-Führung, dem Z-Schlitten und dem Spindelkopf bewegt werden.These covers are usually not completely tight, so that the linear guides must be maintained and cleaned constantly sen, where chips can lead to the fact that the damaged and become inaccurate. Another after part is that the telescopic covers a noticeable Have mass that when moving the spindle head with be must be moved. The sled itself also has one substantial mass on. Then when moving in the X direction the X-slide, the Y-guide with the Y-carriage, as well as the stand with the Z-guide, the Z-slide and the spindle head can be moved.
Mit diesen großen, zu bewegenden Massen geht ein weiterer Nach teil der bekannten Werkzeugmaschinen einher, der Spindelkopf kann nämlich wegen der Trägheit der Massen nicht beliebig schnell bewegt werden. Nun ist es aber gerade ein Bestreben der modernen Werkzeugindustrie, Werkzeugmaschinen bereitzustellen, bei denen die Span-zu-Span-Zeit immer kürzer wird, der Spindel kopf also immer schneller bewegt werden kann.With these large masses to be moved, there is another aftermath part of the well-known machine tools, the spindle head can not be arbitrary because of the inertia of the masses be moved quickly. Now, however, it is an effort of the modern tool industry to provide machine tools, where the chip-to-chip time is getting shorter, the spindle head can be moved faster and faster.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß verglichen mit der Restmasse der Werkzeugmaschine die bewegte Masse so groß ist, daß die Werkzeugmaschine beim schnellen Anfahren und Abbremsen auf dem Untergrund "wandert", ihre Position in der X/Y-Ebene also verändert. Dies führt unter anderem zu unkontrollierten Verlagerungen in der Werkzeugmaschine, die wiederum die Be arbeitungsgenauigkeit negativ beeinflussen.Another disadvantage is that compared to the Residual mass of the machine tool the moving mass is so large that the machine tool when starting and braking quickly "wanders" on the underground, its position in the X / Y plane so changed. Among other things, this leads to uncontrolled Relocations in the machine tool, which in turn the Be negatively affect working accuracy.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, die Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die oben genannten Nachteile vermieden wer den. Insbesondere sollen ohne Verlust an Steifigkeit geringere Span-zu-Span-Zeiten und eine größere Standfestigkeit erreicht werden, wobei zusätzlich die Störanfälligkeit verringert werden soll.Against this background, it is the task of the present inventor dung, the machine tool of the type mentioned above to further develop that the disadvantages mentioned above who avoided the. In particular, less should result in less rigidity Chip-to-chip times and greater stability achieved are, whereby the susceptibility to interference is also reduced should.
Bei der eingangs genannten Werkzeugmaschine wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch zwei im Abstand zueinander jeweils um eine vertikale Achse gegenüber dem Maschinengestell schwenk bar gelagerte, längenveränderliche Konstruktionen, die zuein ander um eine weitere vertikale Achse schwenkbar an dem Spin delkopf gelagert sind.In the machine tool mentioned at the outset, this task solved according to the invention by two at a distance from each other pivot about a vertical axis relative to the machine frame bar-supported, variable-length constructions that go together other pivotable about a further vertical axis on the spin delkopf are stored.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Der Erfinder der vorliegenden Anmel dung hat nämlich ein völlig neues Maschinenkonzept geschaffen, bei dem der Antrieb des Spindelkopfes in der X/Y-Ebene nicht mehr durch zwei zueinander orthogonal angeordnete Linear führungen erfolgt, sondern bei dem z. B. zwei Linearantriebe an ihrem einen Ende um zwei vertikale Achsen schwenkbar an dem Maschinengestell gelagert sind, während sie an ihrem anderen Ende mit dem Spindelkopf verbunden sind. Der Spindelkopf kann dabei sozusagen "hängend" direkt von den Linearantrieben getra gen werden, was bei einer größeren Masse des Spindelkopfes je doch nicht praktisch ist. Es ist daher z. B. möglich, den Spin delkopf frei verfahrbar an einem Gestell aufzuhängen, das als Zugentlastung dient, um also die Linearantriebe von Querkräften zu entlasten.The object underlying the invention is based on this Way completely solved. The inventor of the present application manure has created a completely new machine concept where the drive of the spindle head in the X / Y plane is not more through two orthogonally arranged linear guided tours, but at the z. B. two linear drives one end pivotable about two vertical axes on the Machine frame are stored while they are on their other End are connected to the spindle head. The spindle head can so to speak "hanging" directly from the linear drives be what ever with a larger mass of the spindle head is not practical. It is therefore z. B. possible the spin delkopf freely movable to hang on a frame that as Strain relief serves the linear drives of lateral forces to relieve.
Durch beliebige Längenveränderung der beiden Linearantriebe kann der Spindelkopf nun jeden Punkt in der X/Y-Ebene des Ar beitsraumes anfahren. Wenn z. B. die Länge eines Linearantrie bes, also der Abstand des Spindelkopfes zu der einen vertikalen Achse, konstant gehalten wird, so verschwenkt der Spindelkopf um diese Achse, wenn die Länge des anderen Linearantriebes verändert wird. Durch gleichzeitiges Verändern der Länge beider Linearantriebe lassen sich beliebige Ortskurven im Arbeitsraum abfahren. By changing the length of the two linear drives the spindle head can now move to any point in the X / Y plane of the Ar move to the working room. If e.g. B. the length of a linear drive bes, i.e. the distance between the spindle head and the one vertical Axis is kept constant, the spindle head swivels around this axis if the length of the other linear actuator is changed. By simultaneously changing the length of both Linear drives can be any location curves in the work area depart.
Bei dem "hängenden Spindelkopf" ist von Vorteil, daß in dem Be reich der Werkzeugmaschine, wo die meisten Späne und Kühlwasser anfallen, keine Führungen mehr angeordnet werden müssen, die vor Verschmutzung zu schützen sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die zu bewegenden Massen deutlich reduziert werden, so daß schnellere Antriebe und damit kürzere Span-zu-Span-Zeiten erreichbar sind. Die ggf. verglichen mit zwei orthogona len Schlittenführungen kompliziertere Ansteuerung der Werkzeug maschine ist bei dem heutigen Stand der Mikroelektronik kein Problem mehr, es müssen lediglich die entsprechenden Ortskurven programmiert werden, aus denen dann die jeweiligen Befehle zum Ausfahren der Linearantriebe abgeleitet werden können.In the "hanging spindle head" is an advantage that in the loading rich in the machine tool where most chips and cooling water no longer need guides to be arranged must be protected against pollution. Another advantage lies in that the masses to be moved are significantly reduced, so that faster drives and therefore shorter chip-to-chip times are reachable. The possibly compared with two orthogona len slide guides more complicated control of the tool With today's microelectronics, machines are not Problem more, it only needs the corresponding locus are programmed, from which the respective commands for Extending the linear drives can be derived.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Konstruktionen an einer Trä gerplatte gelagert sind, die vertikal an dem Maschinengestell verfahrbar ist.It is preferred if the constructions on a Trä gerplatte are stored vertically on the machine frame is movable.
Hier ist von Vorteil, daß die gesamte Masse von Trägerplatte sowie Konstruktionen nur in Z-Richtung bewegt werden muß, wäh rend bei Bewegungen in X- oder Y-Richtung die Trägerplatte fest bleibt und im wesentlichen nur der Spindelkopf verfahren werden muß. Bei hohen Achsbeschleunigungen in X- und Y-Richtung werden damit deutlich geringere Reaktionskräfte als beim Stand der Technik erzeugt, so daß die Standfestigkeit der neuen Werkzeugmaschine deutlich erhöht wird. Reaktionskräfte in Z-Richtung führen nicht zu einer Veränderung der Aufstellung der Werkzeugmaschine, die Reaktionskräfte bewirken hier lediglich vorübergehend eine stärkere oder geringere Belastung des Untergrundes. The advantage here is that the entire mass of the carrier plate and constructions only have to be moved in the Z direction, wäh rend the support plate when moving in the X or Y direction remains and essentially only the spindle head can be moved got to. With high axis accelerations in the X and Y directions thus significantly lower reaction forces than at the state of the Technology created so that the stability of the new Machine tool is significantly increased. Reaction forces in Z direction does not change the layout of the Machine tool, the reaction forces only cause here temporarily a greater or lesser burden on the Underground.
In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn zumindest eine der beiden Konstruktionen ein Hebelgetriebe umfaßt, dessen erster Hebelarm gelenkig an dem Maschinengestell gelagert und dessen zweiter Hebelarm mit dem Spindelkopf verbunden ist.In a further development, it is preferred if at least one of the two constructions comprises a lever gear, the first lever arm articulated on the machine frame and whose second lever arm is connected to the spindle head.
Hier ist von Vorteil, daß der Spindelkopf jetzt über das Hebel getriebe getragen werden kann, so daß auf das zuvor erwähnte, zur Zugentlastung verwendete Gestell verzichtet werden kann. Das Hebelgetriebe hält den Spindelkopf jetzt in Z-Richtung, wo bei das Gelenk des Hebelgetriebes um eine weitere vertikale Achse schwenkbar ist.The advantage here is that the spindle head is now over the lever gear can be carried so that on the aforementioned frame used for strain relief can be dispensed with. The lever mechanism now holds the spindle head in the Z direction, where with the joint of the lever gear around a further vertical Axis is pivotable.
Dabei ist es bevorzugt, wenn beide Hebelarme durch Platten ge bildet sind, deren Abmaße in vertikaler Richtung etwa denen des Spindelkopfes entsprechen.It is preferred if both lever arms ge by plates are formed, whose dimensions in the vertical direction approximately those of Correspond to the spindle head.
Diese Maßnahme ist aus Gründen der Steifigkeit von Vorteil, die beiden durch hohe Platten entsprechender Dicke gebildeten Hebelarme halten den Spindelkopf in Z-Richtung unabhängig von der Ausladung des Hebelgetriebes mit hinreichender Steifigkeit, so daß eine entsprechende Arbeitsgenauigkeit auch in Z-Richtung erreichbar ist.This measure is advantageous for reasons of rigidity both formed by high plates of appropriate thickness Lever arms hold the spindle head in the Z direction independently of the projection of the lever gear with sufficient rigidity, so that a corresponding working accuracy also in the Z direction is achievable.
In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, wenn beide Kon struktionen ein Hebelgetriebe umfassen.In this context, it is further preferred if both Kon structures include a lever gear.
Hier ist von Vorteil, daß die Steifigkeit noch weiter erhöht wird, was nicht nur durch das zusätzliche Hebelgetriebe, son dern auch durch die nun möglich gewordene symmetrische Anord nung der Hebelgetriebe, bewirkt wird. The advantage here is that the rigidity is increased even further what is not only due to the additional lever gear, son because of the symmetrical arrangement that has now become possible tion of the lever gears.
Allgemein ist es bevorzugt, wenn jedes Hebelgetriebe in seinem Öffnungswinkel durch einen eigenen Antrieb veränderbar ist.In general, it is preferred if each lever mechanism is in its Opening angle can be changed by its own drive.
Hier ist von Vorteil, daß die Konstruktionen, die den Spindel kopftragen und bewegen, sehr einfach aufgebaut sein können. Der Abstand zwischen der vertikalen Achse am Maschinengestell und der Befestigung des Hebelgetriebes an dem Spindelkopf kann dabei z. B. durch einen Drehantrieb im Gelenk des Hebelgetriebes verändert werden. Bei dem Drehantrieb ist von Vorteil, daß er von einfachster Bauart sein kann, so daß der Konstruktions aufwand gering wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der artige Drehantriebe sehr leicht ausgelegt werden können, so daß auch hierdurch noch einmal die zu bewegende Masse reduziert wird.The advantage here is that the constructions that the spindle wear and move your head, can be very easy to set up. The distance between the vertical axis on the machine frame and the attachment of the lever gear to the spindle head doing z. B. by a rotary drive in the joint of the lever gear to be changed. The advantage of the rotary drive is that it can be of the simplest design, so that the construction effort becomes low. Another advantage is that the like rotary drives can be designed very easily, so that this again reduces the mass to be moved becomes.
Andererseits ist es jedoch bevorzugt, wenn jedes Hebelgetriebe einen Linearantrieb aufweist, der zwischen seinen beiden Hebel armen wirkt.On the other hand, however, it is preferred if each lever mechanism has a linear actuator between its two levers poor looks.
Hier ist von Vorteil, daß ein sehr schnell wirkender, preis werter und leichter Antrieb wie z. B. ein Elektrolinearantrieb oder eine Kolben-Zylinder-Einheit, eingesetzt werden können. Durch diese Maßnahme kann zum einen die Größe der zu bewegenden Massen weiter reduziert und zum anderen ein sehr schnell an sprechender Antrieb verwendet werden, so daß sich die Span-zu-Span-Zeit weiter reduzieren läßt.The advantage here is that a very fast-acting, price worth and light drive such. B. an electric linear drive or a piston-cylinder unit can be used. On the one hand, this measure allows the size of the goods to be moved Masses further reduced and secondly a very quickly speaking drive can be used so that the Chip-to-chip time can be further reduced.
Allgemein ist es bevorzugt, wenn eine Konstruktion um die weitere vertikale Achse schwenkbar und die andere Konstruktion fest mit dem Spindelkopf verbunden ist. Generally it is preferred if a construction around the further vertical axis swiveling and the other construction is firmly connected to the spindle head.
Hier ist von Vorteil, daß die winkelmäßige Lage des Spindel kopfes im Arbeitsraum eindeutig festgelegt wird, da der Spin delkopf eine feste Winkellage zu der zweiten Konstruktion auf weist.The advantage here is that the angular position of the spindle head in the work area is clearly defined because the spin delkopf a fixed angular position to the second construction points.
Weiter ist es bevorzugt, wenn der Spindelkopf drehbar in einem Lagerring gehalten ist, die eine Konstruktion fest mit dem Lagerring und die andere Konstruktion fest mit dem Spindelkopf verbunden ist.It is further preferred if the spindle head is rotatable in one Bearing ring is held, which is a construction with the Bearing ring and the other construction firmly with the spindle head connected is.
Diese Maßnahme ist an sich überraschend, sie sorgt nämlich da für, daß die weitere vertikale Achse, um die die beiden Kon struktionen zueinander am Spindelkopf verdrehbar sind, zen trisch zu dem Spindelkopf liegt. Damit sind symmetrische Ver hältnisse hergestellt, die Hebelarme können alle gleich lang sein, was sowohl von der Massenverteilung als auch von der Steifigkeit her weitere Vorteile bietet, da nämlich keine unterschiedlichen Hebelwirkungen auf den Spindelkopf ausgeübt werden, die ihn zum Verkanten bringen könnten.This measure is surprising in itself, because it provides for that the further vertical axis about which the two Kon structures can be rotated relative to each other on the spindle head, zen trisch to the spindle head. So that are symmetrical ver manufactured, the lever arms can all be the same length be what both of the mass distribution and of the Stiffness offers other advantages, because none different leverage exerted on the spindle head that could cause it to tilt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der bei gefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the at added drawing.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the following standing features to be explained not only in each specified combination, but also in other combinations or can be used alone, without the scope of to leave the present invention.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing and is in the following description explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine ausschnittsweise, schematische Draufsicht auf die Spindel und die diese an dem Maschinengestell lagernden Konstruktionen in einem ersten Aus führungsbeispiel; Figure 1 is a fragmentary, schematic plan view of the spindle and the constructions that store it on the machine frame in a first exemplary embodiment.
Fig. 2 in einer Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Ausfüh rungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine; Fig. 2 in a representation like Figure 1, a second example Ausfüh approximately the new machine tool.
Fig. 3 in einer Darstellung wie Fig. 1 ein drittes Ausfüh rungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine; Fig. 3 in a representation like Figure 1, a third embodiment of the new machine tool.
Fig. 4 in einer Darstellung wie Fig. 1 ein viertes Ausfüh rungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine; und Fig. 4 in a representation like Figure 1, a fourth exemplary embodiment of the new machine tool; and
Fig. 5 eine ausschnittsweise, perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4. Fig. 5 is a fragmentary, perspective view of the embodiment of FIG. 4.
In Fig. 1 ist in einer Draufsicht schematisch eine Werkzeug maschine 10 gezeigt, die eine in noch zu beschreibender Weise an einem Maschinengestell geführte Trägerplatte 11 aufweist, an der ein vertikal ausgerichteter Spindelkopf 12 über zwei Kon struktionen 14, 15 gelagert ist.In Fig. 1, a machine tool 10 is shown schematically in a plan view, which has a carrier plate 11 guided in a manner to be described on a machine frame, on which a vertically aligned spindle head 12 is supported by two constructions 14 , 15 .
Die Konstruktionen 14, 15 sind an zueinander beabstandeten, vertikalen Achsen 16, 17 an der Trägerplatte 11 gelagert und in Richtung von Pfeilen 18, 19 schwenkbar. The constructions 14 , 15 are mounted on the carrier plate 11 on vertical axes 16 , 17 which are spaced apart from one another and can be pivoted in the direction of arrows 18 , 19 .
Beide Konstruktionen 14, 15 sind längenveränderlich, was durch Pfeile 20, 21 angedeutet ist. An ihren von den vertikalen Achsen 16, 17 abgelegenen Enden sind die Konstruktionen 14, 15 an dem Spindelkopf 12 so befestigt, daß sie in Richtung eines Pfeiles 22 um eine weitere vertikale Achse 23 zueinander ver schwenkbar sind.Both constructions 14 , 15 are variable in length, which is indicated by arrows 20 , 21 . At their ends remote from the vertical axes 16 , 17 , the constructions 14 , 15 are fastened to the spindle head 12 in such a way that they can be pivoted in the direction of an arrow 22 about a further vertical axis 23 relative to one another.
Durch gezielte Längenveränderungen der Konstruktionen 14, 15 kann der Spindelkopf 12 jetzt zu jedem beliebigen Punkt in der X/Y-Ebene gefahren werden, die in Fig. 1 durch die Zeichenebene aufgespannt wird. Wird bspw. die Länge der Konstruktion 14 kon stant gehalten, so bewirkt eine Längenveränderung der Konstruk tion 15, daß der Spindelkopf 12 um die vertikale Achse 16 ver schwenkt wird, also in der X/Y-Ebene eine Kreisbahn vollführt. Werden beide Konstruktionen 14, 15 gleichmäßig verlängert oder verkürzt, so beschreibt der Spindelkopf 12 eine Gerade, die in Fig. 1 senkrecht nach unten bzw. nach oben verläuft. Bei dieser Bewegung wird im wesentlichen der Spindelkopf 12 bewegt, so daß die bewegte Masse verglichen mit der Masse der ganzen Werkzeugmaschine gering ist.Through targeted changes in the length of the constructions 14 , 15 , the spindle head 12 can now be moved to any point in the X / Y plane, which is spanned by the plane of the drawing in FIG. 1. If, for example, the length of the construction 14 is kept constant, a change in the length of the construction 15 causes the spindle head 12 to be pivoted about the vertical axis 16 , that is, in the X / Y plane, it performs a circular path. If both constructions 14 , 15 are lengthened or shortened evenly, the spindle head 12 describes a straight line which runs vertically downwards or upwards in FIG. 1. During this movement, the spindle head 12 is essentially moved so that the moved mass is small compared to the mass of the entire machine tool.
Die beiden Konstruktionen 14, 15 können einerseits selbst den Spindelkopf 12 senkrecht zur Zeichenebene, also in Z-Richtung, halten, der Spindelkopf kann andererseits aber auch durch ein geeignetes Gestell gehalten werden, so daß die Konstruktionen 14, 15 lediglich das Verfahren des Spindelkopfes 12 bewirken müssen.The two constructions 14 , 15 can on the one hand hold the spindle head 12 perpendicular to the plane of the drawing, i.e. in the Z direction, but on the other hand the spindle head can also be held by a suitable frame, so that the constructions 14 , 15 merely move the spindle head 12 have to effect.
In Fig. 2 ist in einer Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Aus führungsbeispiel gezeigt, bei dem die Konstruktion 15 ein Hebelgetriebe 25 umfaßt, das den Spindelkopf 12 in Z-Richtung trägt. Das Hebelgetriebe 25 umfaßt einen ersten Hebelarm 26, der um die Achse 17 schwenkbar an der Trägerplatte 11 gelagert ist. Ein zweiter Hebelarm 27 des Hebelgetriebes 25 ist einen Endes gelenkig mit dem ersten Hebelarm 26 und anderen Endes um die weitere vertikale Achse 23 schwenkbar an dem Spindelkopf 12 befestigt.In Fig. 2, in a representation like Fig. 1, a second exemplary embodiment is shown, in which the construction 15 comprises a lever gear 25 which carries the spindle head 12 in the Z direction. The lever gear 25 comprises a first lever arm 26 which is pivotally mounted on the support plate 11 about the axis 17 . A second lever arm 27 of the lever gear 25 is pivotally attached at one end to the first lever arm 26 and at the other end about the further vertical axis 23 on the spindle head 12 .
Die Längenveränderung der Konstruktion 15, also die Änderung des Abstandes des Spindelkopfes 12 von der vertikalen Achse 17, erfolgt durch einen Linearantrieb 28, der in dem gezeigten Aus führungsbeispiel eine Kolben-Zylinder-Einheit 29 ist. Die Kol ben-Zylinder-Einheit 29 ist gelenkig sowohl mit dem ersten Hebelarm 26 als auch mit dem zweiten Hebelarm 27 verbunden, so daß der Öffnungswinkel a sich vergrößert oder verkleinert, das Hebelgetriebe 25 sich also streckt oder zusammenzieht, wenn die Kolben-Zylinder-Einheit 29 in Richtung eines Pfeiles 31 aus- oder eingefahren wird.The change in length of the construction 15 , that is, the change in the distance of the spindle head 12 from the vertical axis 17 , is carried out by a linear drive 28 , which is a piston-cylinder unit 29 in the exemplary embodiment shown. The Kol ben-cylinder unit 29 is articulated to both the first lever arm 26 and the second lever arm 27 , so that the opening angle a increases or decreases, the lever gear 25 thus stretches or contracts when the piston-cylinder Unit 29 is extended or retracted in the direction of an arrow 31 .
Die Konstruktion 15 gemäß Fig. 2 erfüllt zum einen die Aufgabe wie in Fig. 1, sie sorgt nämlich für eine Abstandsänderung zwischen der vertikalen Achse 17 und dem Spindelkopf 12, trägt aber andererseits den Spindelkopf 12, sorgt also für eine ent sprechende Steifigkeit der neuen Werkzeugmaschine 10.The construction 15 according to FIG. 2 on the one hand fulfills the task as in FIG. 1, namely it ensures a change in distance between the vertical axis 17 and the spindle head 12 , but on the other hand carries the spindle head 12 , thus ensuring a corresponding rigidity of the new one Machine tool 10 .
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist auch die Kon struktion 14 ein Hebelgetriebe 32 mit erstem Hebelarm 33, zweitem Hebelarm 34 sowie Linearantriebe 35 auf, dessen Längen veränderung in Richtung eines Pfeiles 36 dazu führt, daß der Abstand zwischen Spindelkopf 12 und vertikaler Achse 16 ver ändert wird.In the embodiment according to FIG. 3, the construction 14 also has a lever gear 32 with a first lever arm 33 , a second lever arm 34 and linear drives 35 , the change in length of which in the direction of an arrow 36 leads to the distance between the spindle head 12 and the vertical axis 16 ver is changed.
Es sei noch bemerkt, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 lediglich der zweite Hebelarm 27 des Hebel getriebes 25 gelenkig mit dem Spindelkopf 12 verbunden ist, die Konstruktion 14 bzw. der zweite Hebelarm 34 sind fest mit dem Spindelkopf 12 verbunden. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß die winkelmäßige Orientierung des Spindelkopfes 12 in der X/Y-Ebene durch die Neigung der Konstruktion 15 um die Achse 16 eindeutig definiert wird.It should also be noted that in the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, only the second lever arm 27 of the lever gear 25 is articulated to the spindle head 12 , the construction 14 and the second lever arm 34 are fixedly connected to the spindle head 12 . In this way it is ensured that the angular orientation of the spindle head 12 in the X / Y plane is clearly defined by the inclination of the construction 15 about the axis 16 .
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die weitere vertikale Achse 23 durch eine Lagerkonstruktion er setzt ist. Der Spindelkopf 12 ist hier durch Rippen 38 an einem Innenring 39 befestigt, der gegenüber einem ihn umgebenden Lagerring 41 verdrehbar ist, wozu zwischen den beiden Ringen 38, 41 ein Kugellager 42 vorgesehen ist. Der Hebelarm 27 ist fest mit dem Lagerring 41 und der Hebelarm 34 fest mit dem Innenring 39 verbunden. Durch die gewählte Konstruktion fällt die weitere, vertikale Achse 23 jetzt in die Drehachse des Kugellagers 42, liegt also zentrisch zum Spindelkopf 12.In Fig. 4 a further embodiment is shown in which the further vertical axis 23 is set by a bearing construction. The spindle head 12 is fastened here by ribs 38 to an inner ring 39 which can be rotated relative to a bearing ring 41 surrounding it, for which purpose a ball bearing 42 is provided between the two rings 38 , 41 . The lever arm 27 is fixed to the bearing ring 41 and the lever arm 34 is fixed to the inner ring 39 . Due to the selected construction, the further vertical axis 23 now falls into the axis of rotation of the ball bearing 42 , that is to say it is centered on the spindle head 12 .
Die beiden Hebelgetriebe 25, 32 weisen jeweils ein Gelenk 44, 45 auf, das jeweils in Richtung eines Pfeiles 46 bzw. 47 zu öffnen und zu schließen ist. Hierfür ist bei dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 4 jeweils ein Drehantrieb 48, 49 vor gesehen, der unmittelbar auf das Gelenk 44 bzw. 45 wirkt und den Öffnungswinkel α verändert. Selbstverständlich ist es auch möglich, wieder Linearantriebe zu verwenden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.The two lever gears 25 , 32 each have a joint 44 , 45 which can be opened and closed in the direction of an arrow 46 and 47, respectively. For this purpose, 49 is still in the execution Fig. 4, for example in accordance with a respective rotary drive 48, seen, or the immediately acts on the joint 44 45 changed the opening angle α. Of course, it is also possible to use linear drives again, as shown in FIG. 3.
Abschließend sei noch bemerkt, daß die Hebelarme 26, 27, 33, 34 jeweils die gleiche Länge haben, so daß sich wegen des Zu sammenfallens der vertikalen Achse 23 mit dem Zentrum des Spin delkopfes 12 absolut symmetrische Verhältnisse ergeben, wodurch Verkantungen etc. vermieden werden können.Finally, it should also be noted that the lever arms 26 , 27 , 33 , 34 each have the same length, so that because of the coincidence of the vertical axis 23 with the center of the spin delkopfes 12 there are absolutely symmetrical relationships, thereby preventing canting etc. can.
In Fig. 5 ist schematisch die Werkzeugmaschine 10 aus Fig. 4 perspektivisch von der Seite gezeigt, wobei eine Verkleidung 50 der Werkzeugmaschine 10 lediglich angedeutet ist. An dem Spin delkopf 12 sind eine Reihe von schematisch angedeuteten Werk zeugwechslern 41 zu erkennen, die jeweils ein Werkzeug tragen, von denen bei 52 ein im Einsatz befindliches Werkzeug ange deutet ist. Über das Werkzeug 52 wird ein auf einem Werk stücktisch 53 aufgespanntes Werkstück 54 bearbeitet, wozu das Werkzeug 52 in Richtung eines bei 55 angedeuteten Koordinaten systems verfahrbar ist.In FIG. 5, the machine tool 10 from FIG. 4 is shown schematically in perspective from the side, a covering 50 of the machine tool 10 being merely indicated. On the spin delkopf 12 a number of schematically indicated tool changers 41 can be seen, each carrying a tool, of which at 52 a tool in use is indicated. About the tool 52 , a workpiece 54 clamped on a workpiece table 53 is machined, for which purpose the tool 52 can be moved in the direction of a coordinate system indicated at 55.
Hinten an einem Maschinengestell 59 sind zwei Linearführungen 57, 58 vorgesehen, an denen die Trägerplatte 11 in Z-Richtung verfahrbar ist. Über diese Trägerplatte 11 ist der Spindelkopf 12 durch die beiden Konstruktionen 14, 15 aus Fig. 4 an dem Maschinengestell 59 gelagert. Die Hebelarme 26, 27, 33, 34 werden hier durch Platten 61, 62, 63, 64 gebildet, die in Z-Richtung etwa die Abmaße des Spindelkopfes 12 aufweisen und eine entsprechende Stärke haben, so daß sie insgesamt sehr steif sind. Die Platten 61 und 64 sind durch Gelenke an der Träger platte 11 so angeordnet, daß sie um die vertikalen Achsen 16, 17 schwenkbar sind. Über die Gelenke 44, 45 sind die Platten 62 bzw. 63 mit den Platten 61 bzw. 64 gelenkig verbunden, wobei die Platten 62 und 63 zueinander um die weitere vertikale Achse 23 schwenkbar sind und dort auch den Spindelkopf 12 so tragen, wie dies in der Draufsicht aus Fig. 4 gezeigt ist.At the rear of a machine frame 59 , two linear guides 57 , 58 are provided, on which the carrier plate 11 can be moved in the Z direction. The spindle head 12 is supported by the two constructions 14 , 15 from FIG. 4 on the machine frame 59 via this carrier plate 11 . The lever arms 26 , 27 , 33 , 34 are formed here by plates 61 , 62 , 63 , 64 , which have approximately the dimensions of the spindle head 12 in the Z direction and have a corresponding thickness, so that they are very stiff overall. The plates 61 and 64 are arranged by joints on the support plate 11 so that they are pivotable about the vertical axes 16 , 17 . The plates 62 and 63 hinged to the plates 61 and 64 via the joints 44, 45, the plates 62 and 63 are mutually pivotable about the vertical axis 23 and further there also the spindle head 12 so wear, as in the top view of FIG. 4 is shown.
Die größte Masse wird bei der neuen Werkzeugmaschine 10 jetzt in Z-Richtung bewegt, hier muß die Trägerplatte 11 zusammen mit den Platten 61, 62, 63, 64 und dem Spindelkopf 12 verfahren werden. Auch schnelles Anfahren und Bremsen in Z-Richtung führt jedoch nicht zu Lageveränderungen der Werkzeugmaschine in der X/Y-Ebene.The largest mass is now moved in the Z direction in the new machine tool 10 , here the carrier plate 11 must be moved together with the plates 61 , 62 , 63 , 64 and the spindle head 12 . Even rapid starting and braking in the Z direction does not lead to changes in the position of the machine tool in the X / Y plane.
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