DE19822372A1 - Working head of machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Arbeitskopf für eine Werkzeugma schine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a working head for a tool Machine according to the preamble of claim 1.
Die Härte eines Materials kennzeichnet seine Widerstandsfähig keit gegenüber Kratzern und kann daher zur Bewertung der Tauglichkeit eines Materials zur Bearbeitung auf einer Maschine dienen, die drehbare Werkzeuge zur Zerspanung, z. B. zum Schrauben und/oder Fräsen, verwen det. Die Härte ist indessen auch eine der Materialgrößen, die ein Aus wählen zwischen Bohren/Fräsen bei einer bestimmten Bearbeitung eines be stimmten Materials ermöglicht. Materialien wie Holz und Kunststoff wei sen in guter Näherung eine ähnliche Härte auf, so daß sie mit einer Ma schine zum Bohren/Fräsen gleichermaßen bearbeitbar sind. The hardness of a material characterizes its resistance against scratches and can therefore be used to assess suitability of a material for processing on a machine that can be rotated Cutting tools, e.g. B. for screwing and / or milling det. However, hardness is also one of the material sizes that is an end choose between drilling / milling for a specific machining of a be agreed material. White materials such as wood and plastic have a similar hardness in a good approximation, so that they measure with a measure machines for drilling / milling can be machined equally.
Zur Bearbeitung von Platten aus Holz, Kunststoff oder anderen Materialien ähnlicher Härte ist eine Maschine zum Bohren/Fräsen bekannt, die mit einem Arbeitskopf versehen ist, welcher eine Vielzahl von neben einander angeordneter Spindeln umfaßt. Jede Spindel trägt an einem frei en Ende eine Hülse zur Aufnahme eines zylindrischen Werkzeugs, bei spielsweise eines Spiralbohrers oder Fräsers. Die jeweiligen Längsachsen der Spindeln sind parallel und einander zugestellt, um parallele Bohrun gen mit reduziertem Achsabstand durchführen zu können.For processing panels made of wood, plastic or others A drilling / milling machine is known from materials of similar hardness, which is provided with a working head, which a variety of addition comprises mutually arranged spindles. Each spindle carries one free end of a sleeve for receiving a cylindrical tool, at for example a twist drill or milling cutter. The respective longitudinal axes the spindles are parallel and fed to each other to parallel bores to be able to carry out with a reduced center distance.
Jeder Arbeitskopf umfaßt ein Gehäuse, in dessen Innerem die Spindeln drehbar und axial feststehend aufgenommen werden, sowie ein Ge triebe, das mit den Spindeln zusammenwirkt und sie mechanisch mit einem einzigen von dem Gehäuse getragenen Antrieb verbindet. Solche Getriebe sind im allgemeinen Ketten-, Zahnrad- oder Zahnriemengetriebe. Alle die se mechanischen Getriebearten erfordern besondere Maßnahmen, um den Ar beitskopf im Betriebszustand zu halten. Der Arbeitskopf muß mit Vorrich tungen zur Wärmeabfuhr aus dem Inneren des Gehäuses versehen werden. Ei ne solche Wärmeabfuhr wird im Falle eines Zahnrad- oder Kettenradgetrie bes durch Schmierung und im Falle eines Riemengetriebes durch Belüftung realisiert.Each working head comprises a housing, inside which the Spindles are rotatably and axially fixed, and a Ge drives that interacts with the spindles and mechanically with one connects only drive carried by the housing. Such gears are generally chain, gear or belt drives. All of them mechanical transmission types require special measures to keep the head in the operating state. The working head must be with Vorrich be provided for heat dissipation from the inside of the housing. Egg ne such heat dissipation is in the case of a gear or sprocket gear especially by lubrication and, in the case of a belt transmission, by ventilation realized.
Die Aktivierung des Antriebs bewirkt die Betätigung sämtlicher Spindeln ohne Ausnahme unabhängig von dem Vorhandensein von Werkzeugen an der jeweiligen Spindel. Die Unmöglichkeit, nur solche Spindeln auszu wählen, die effektiv in die Bearbeitung miteinbezogen sind, führt dazu, daß jede Spindel für eine Gesamtbetriebszeit aktiviert wird, die norma lerweise die effektive Zeit ihrer Bearbeitung übersteigt. Hieraus folgt, daß der Verschleiß der rotierenden Teile (beispielsweise der Zahnräder, Ketten oder Riemen) normalerweise größer ist, als sich aus dem effekti ven Arbeitszyklus berechnen läßt.Activating the drive causes all of them to be actuated Spindles without exception regardless of the presence of tools on the respective spindle. The impossibility of only removing such spindles choose that are effectively included in the processing, leads to that each spindle is activated for a total operating time, the norma may exceed the effective processing time. From this it follows that the wear of the rotating parts (e.g. the gears, Chains or straps) is usually larger than that resulting from the effekti ven working cycle can be calculated.
Ferner ergibt sich, daß sämtliche Spindeln für eine erhöhte Leistung ausgelegt werden müssen, damit jede der Spindeln die Zerspa nung des Holzmaterials auch unter Bedingungen durchführen kann, bei de nen die Energieaufnahme höher als vorgesehen ist. Die zur Betätigung des Arbeitskopfes erforderliche Energie ist jedoch normalerweise größer als zur Durchführung der Bearbeitung wünschenswert, woraus eine beträchtliche Energievergeudung folgt. Das ständige Aufeinanderfolgen von Mikro stößen zwischen Zahnradteilen, die das Drehmoment übertragen, welches erforderlich ist, um die unterschiedlichen Spindeln in Bewegung zu ver setzen, bewirkt eine Lärmentwicklung, die umso größer ist, je mehr Spin deln betätigt werden. Es ist offensichtlich, daß die Funktion einer größeren Zahl von Spindeln als erforderlich eine Lärmentwicklung hervor ruft, die größer als die der Betätigung der zur Durchführung eines Ar beitszyklus notwendigen Spindeln hypothetisch entsprechende ist.It also follows that all spindles for an increased Power must be designed so that each of the spindles the Zerspa wood material can also be carried out under conditions where de the energy consumption is higher than intended. The to operate the However, the energy required to work is usually greater than desirable to carry out the processing, from which a considerable Energy waste follows. The constant succession of micro bump between gear parts that transmit the torque which is necessary to ver the different spindles in motion the more spin, the greater the noise actuated. It is obvious that the function of a larger number of spindles than required calls that are greater than that of operating to perform an ar necessary spindle is hypothetically corresponding.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Arbeitskopf für eine Werk zeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der es ermöglicht, nur die benötigten Spindeln anzutreiben.The object of the invention is to provide a working head for a plant to create a machine according to the preamble of claim 1 enables only the required spindles to be driven.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed according to the characteristic part of the Claim 1 solved.
Hierzu ist für jede Spindel des Arbeitskopfes ein Rotationsan trieb vorgesehen, welcher mechanisch mit einer einzigen der Spindeln verbunden ist.For this there is a rotation for each spindle of the working head drive provided which mechanically with a single one of the spindles connected is.
Ein solcher Arbeitskopf hat darüber hinaus die Vorteile, daß ein Verschleiß von in Bewegung befindlichen Teilen verringert wird, kei ne Vorrichtung zur Schmierung oder Belüftung des Inneren eines die Spin deln tragenden Gehäuses erforderlich ist und die Lärmentwicklung und der Energieverbrauch vermindert werden.Such a working head also has the advantages that wear on moving parts is reduced, no ne device for lubricating or ventilating the inside of a spin the supporting housing is required and the noise and the Energy consumption can be reduced.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention are as follows Description and the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the accompanying figures Illustrated embodiments illustrated in more detail.
Fig. 1 zeigt einen Arbeitskopf in einer ersten bevorzugten Ausführungsform. Fig. 1 shows a working head in a first preferred embodiment.
Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht einer mit dem Arbeitskopf aus Fig. 1 versehenen Bearbeitungsmaschine. FIG. 2 shows a perspective view of a processing machine provided with the working head from FIG. 1.
Fig. 3 zeigt vergrößert einen Querschnitt des Arbeitskopfes von Fig. 1. FIG. 3 shows an enlarged cross section of the working head from FIG. 1.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines Arbeitskopfs in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. Fig. 4 shows a cross section of a working head in a second preferred embodiment.
Gemäß Fig. 1 ist ein Arbeitskopf 1 zur spanenden Bearbeitung von Platten 2 aus Holz, Kunststoff oder anderen Materialien von ähnli cher Härte mittels im wesentlichen zylindrischen Werkzeugen 3 beispiels weise durch Schrauben oder Fräsen geeignet. Der Arbeitskopf 1 ist auf einer Bearbeitungsmaschine 4 montiert (in Fig. 2 gezeigt), welche ein Bett 5 aufweist, das als Auflage und zum Aufspannen der Platten 2 wäh rend einer Bohr- und/oder Fräsbearbeitung dient. Die Bearbeitungsmaschi ne 4 umfaßt ferner oberhalb des Bettes 5 ein festes Portal 6, welches mit einem Paar vertikaler Ständer 7 versehen ist, die einen sich längs zum Bett 5 in einer Richtung 9 erstreckenden Träger 8 abstützen. Die Be arbeitungsmaschine 4 trägt den Arbeitskopf 1 über eine Stellvorrichtung 10 (nur schematisch dargestellt), über die der Arbeitskopf 1 in drei zu einander orthogonalen Richtungen, der Richtung 9, der vertikalen Rich tung und einer weiteren zu dieser orthogonalen Richtung bewegbar ist. Die Stellvorrichtung 10 ist von einem im wesentlichen quaderförmigen Schutzgehäuse 11 verdeckt, welches den Außenbereich des Arbeitskopfes 1 vor Spänen schützt, die bei der Bearbeitung durch die Werkzeuge 3 er zeugt werden.Referring to FIG. 1, a work head 1 for machining of panels 2 made of wood, plastic or other materials suitable as Example cher of ähnli hardness by substantially cylindrical tools 3 by means of screws or milling. The working head 1 is mounted on a processing machine 4 (shown in Fig. 2), which has a bed 5 , which serves as a support and for clamping the plates 2 during drilling and / or milling. The processing machine ne 4 further comprises above the bed 5 a fixed portal 6 , which is provided with a pair of vertical stands 7 which support a beam 8 extending in a direction 9 along the bed 5 . Be the processing machine 4 carries the working head 1 via an actuator 10 (shown only schematically), via which the working head 1 in three mutually orthogonal directions, the direction 9 , the vertical direction Rich and another to this orthogonal direction is movable. The actuating device 10 is covered by a substantially rectangular protective housing 11 , which protects the outer region of the working head 1 from chips which are generated during the processing by the tools 3 .
Gemäß Fig. 1 bis 3 umfaßt der Arbeitskopf 1 ein sich transver sal zur Richtung 9 erstreckendes Gehäuse 15. Das Gehäuse 15 beherbergt gemäß Fig. 1 auf einer festen Achse und um ihre Achsen drehbar eine Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Richtung 9 nebeneinander an geordneten Spindeln 16. Jede Spindel 16 weist einen zylindrischen Monta geschaft 17 auf, welcher innerhalb des Gehäuses 15 über Wälzlager 18 ge tragen wird. Gemäß Fig. 3 weist jede Spindel eine vertikale Längsachse 19 auf und wird nach unten durch eine Hülse 20 begrenzt. Die Hülse 20 weist einen koaxialen Sitz 25 zur starren Aufnahme eines Montageschafts 26 eines zylindrischen Werkzeugs 3 auf. Das Gehäuse 15 wird nach oben durch eine Platte 27 begrenzt, welche auf der den Montageschäften 17 der Spindeln 16 abgekehrten Seite eine Vielzahl von Rotationsantrieben 28 trägt, von denen jeder zu einer der Spindeln 16 koaxial ist. Eine zum jeweiligen Rotationsantrieb 28 gehörende Antriebswelle 3O erstreckt sich in das Innere des Gehäuses 15 und ist am oberen Ende der Spindel 16 von einem entsprechenden Sitz aufgenommen. Jede Spindel 16 ist somit mit dem jeweiligen Rotationsantrieb 28 über die zugehörige Antriebswelle 3O fest verbunden. Die Verwendung eines koaxialen Rotationsantriebs 28 für jede der Spindeln 16 ermöglicht die direkte Übertragung eines von dem Rota tionsantrieb 28 erzeugten Drehmoments auf ein Werkzeug 3. Dies ist be sonders für den Fall vorteilhaft, daß der mit Rotationsantrieben 28 ver sehene Arbeitskopf 1 die jeweiligen Spindeln 16 bei hoher Geschwindig keit antreibt. Das Fehlen eines mechanischen Getriebes verringert den Energieverlust in Form von Wärme oder Geräuschen.According to Fig. 1 to 3, the operating head 1 comprises a Transver sal is extending to the direction 9 housing 15. According to FIG. 1, the housing 15 houses on a fixed axis and rotatable about its axes a plurality of substantially perpendicular to the direction 9 next to one another on ordered spindles 16 . Each spindle 16 has a cylindrical Monta shaft 17 , which will carry ge within the housing 15 via roller bearings 18 . According to FIG. 3, each spindle has a vertical longitudinal axis 19 and is delimited at the bottom by a sleeve 20 . The sleeve 20 has a coaxial seat 25 for rigidly receiving a mounting shaft 26 of a cylindrical tool 3 . The housing 15 is delimited at the top by a plate 27 which, on the side facing away from the mounting shafts 17 of the spindles 16, carries a plurality of rotary drives 28 , each of which is coaxial with one of the spindles 16 . A belonging to the respective rotary drive 28 the drive shaft 3 O extends into the interior of the housing 15 and is received by a corresponding seat on the upper end of the spindle sixteenth Each spindle 16 is thus firmly connected to the respective rotary drive 28 via the associated drive shaft 3 O. The use of a coaxial rotary drive 28 for each of the spindles 16 enables the direct transmission of a torque generated by the rotary drive 28 to a tool 3 . This is particularly advantageous in the event that the ver seen with rotary drives 28 working head 1 drives the respective spindles 16 at high speed. The absence of a mechanical transmission reduces energy loss in the form of heat or noise.
Das Gehäuse 15 ist nach unten durch eine Platte 32 begrenzt, welche ein Wälzlager 18 für jede Spindel 16 sowie unter dem Wälzlager 18 ein Gleitlager 33 zum Abschließen des Gehäuses 15 nach unten aufweist. Der Arbeitskopf 1 umfaßt schließlich eine programmierbare logische Steuerung 35, die in Fig. 2 einfachheitshalber neben dem Arbeitskopf 1 dargestellt ist. Die Steuerung 35 ermöglicht es, die Rotationsantriebe 28, die zur Durchführung eines Arbeitszyklus betätigt werden sollen, be liebig auszuwählen.The housing 15 is delimited at the bottom by a plate 32 which has a roller bearing 18 for each spindle 16 and, under the roller bearing 18, a slide bearing 33 for closing the housing 15 at the bottom. The working head 1 finally comprises a programmable logic control 35 , which is shown in FIG. 2 next to the working head 1 for the sake of simplicity. The controller 35 makes it possible to arbitrarily select the rotary drives 28 which are to be actuated to carry out a working cycle.
Als Rotationsantrieb 28 kann unterschiedslos ein elektrischer, insbesondere bürstenloser, oder pneumatischer verwendet werden. Für den Fall, daß die Möglichkeit der Verwendung nur eines Teils von Spindeln geschaffen werden soll, die aber in größerem Umfang von Anfang an für einen Arbeitszyklus bestückt sind, kann der Arbeits kopf 1 modifiziert werden.An electrical, in particular brushless, or pneumatic one can be used without distinction as the rotary drive 28 . In the event that the possibility of using only a part of spindles is to be created, but which are equipped to a large extent from the beginning for a work cycle, the work head 1 can be modified.
Gemäß Fig. 4 trägt, um den Aufbau zu erhalten, bei dem an jede Spindel 16 ein zugehöriger Rotationsantrieb 28 ankoppelbar ist, der Ar beitskopf 1 jede Spindel 16 unter Zwischenschaltung einer drehbaren prismatischen Führung 36. Die prismatische Führung 36 ist im Inneren ei nes Hohlraums 37 des Gehäuses 15 ausgebildet und mit der Längsachse 19 der Spindel 16 koaxial. Die prismatische Führung 36 umfaßt einen hohlen Zylinder 38, der von dem Gehäuse 15 axial feststehend und über ein Wälz lager und einen Rollenkäfig drehbar gelagert wird. Der Zylinder 38 ist ferner mit der Antriebswelle 30 des zugehörigen Rotationsantriebs 28 fest verbunden, wobei er das Drehmoment unmittelbar vom Rotationsantrieb 28 aufnehmen kann. Der Zylinder 38 nimmt in seinem Inneren axial glei tend und drehfest einen zur prismatischen Führung 36 passenden zylindri schen Montageschaft 39 der entsprechenden Spindel 16 auf. Der Montageschaft 39 trägt an dem dem Rotationsantrieb 28 zugewandten Ende einen zur Führung 36 gehörenden Querstift 40, welcher durch ein Paar von Längsschlitzen 41 geführt ist, welche im oberen Bereich des Zylinders 38 einander zugewandt angeordnet sind. Der Montageschaft 39 gleitet zwar in dem Zylinder 38 axial, ist jedoch nicht hierzu frei drehbar. Es sind zwei Längsschlitze 41 vorhanden, von denen in Fig. 1 nur einer sichtbar ist.According to Fig. 4 transmits, to obtain the configuration in which to each spindle 16, a corresponding rotational drive 28 is coupled, the Ar 1 beitskopf each spindle 16 with the interposition of a rotatable prismatic guide 36. The prismatic guide 36 is formed inside egg nes cavity 37 of the housing 15 and coaxial with the longitudinal axis 19 of the spindle 16 . The prismatic guide 36 comprises a hollow cylinder 38 which is axially fixed from the housing 15 and is rotatably supported by a roller bearing and a roller cage. The cylinder 38 is also fixedly connected to the drive shaft 30 of the associated rotary drive 28 , it being able to absorb the torque directly from the rotary drive 28 . The cylinder 38 receives axially sliding and rotationally fixed to the prismatic guide 36 matching cylindri's mounting shaft 39 of the corresponding spindle 16 . The mounting shaft 39 carries at the end facing the rotary drive 28 a transverse pin 40 belonging to the guide 36 , which is guided through a pair of longitudinal slots 41 which are arranged in the upper region of the cylinder 38 facing each other. The mounting shaft 39 slides axially in the cylinder 38 , but is not freely rotatable for this purpose. There are two longitudinal slots 41 , only one of which is visible in FIG. 1.
Der Arbeitskopf 1 umfaßt ferner für jede Spindel 16 eine Stellvorrichtung 45, die von dem Gehäuse 15 seitlich vom jeweiligen Zy linder 38 getragen wird. Die Stellvorrichtung 45 umfaßt einen Linearan trieb 46 mit einer zugehörigen Längsachse 47, die parallel zur Längsach se 19 verläuft, sowie eine Stange 48, die in vertikaler Richtung beweg lich ist. Die Stellvorrichtung 45 umfaßt außerdem eine Platte 49, die mit einem Paar von Sitzen 50, 51 versehen ist, welche nebeneinander an geordnet sind und über die jeweils ein freies Ende der Stange 48 und ein Zwischenstück 52 der jeweiligen Spindel 16 zwischen dem Montageschaft 39 und der Hülse 20 aufnehmbar ist. Das Zwischenstück 52 ist an die Platte 49 unter Zwischenschaltung eines Radiallagers gekoppelt.The working head 1 further comprises for each spindle 16 an actuator 45 which is carried by the housing 15 laterally from the respective cylinder 38 . The actuating device 45 comprises a linear drive 46 with an associated longitudinal axis 47 , which runs parallel to the longitudinal axis 19 , and a rod 48 , which is movable in the vertical direction. The actuator 45 also includes a plate 49 which is provided with a pair of seats 50 , 51 which are arranged side by side and each have a free end of the rod 48 and an intermediate piece 52 of the respective spindle 16 between the mounting shaft 39 and the Sleeve 20 is receivable. The intermediate piece 52 is coupled to the plate 49 with the interposition of a radial bearing.
Der Linearantrieb 46 bewegt axial die Spindel 16 über die Platte 49, und diese Axialbewegung der Spindel 16 kann unabhängig vom Bewegungs- oder Ruhezustand des Rotationsantriebs 28 dank der gleichzei tigen direkten Übertragung des Drehmoments an die Spindel 16 entspre chend der prismatischen Führung 36 in einem beliebigen Moment durchge führt werden.The linear drive 46 axially moves the spindle 16 over the plate 49 , and this axial movement of the spindle 16 can be independent of the movement or idle state of the rotary drive 28 thanks to the simultaneous direct transmission of the torque to the spindle 16 accordingly the prismatic guide 36 in any Moment.
Jeder Rotationsantrieb 28 ist zu der jeweiligen Spindel 16 koaxial und mit dem Gehäuse 15 fest verbunden.Each rotary drive 28 is coaxial to the respective spindle 16 and fixed to the housing 15 .
Falls notwendig, kann das Gehäuse 15 modifiziert werden, um eine direkte Kopplung jedes Rotationsantriebs 28 mit der jeweiligen Spindel 16 ohne Einfügung der jeweiligen prismatischen Führung 36 zu er möglichen. Beispielsweise können der Rotationsantrieb 28 und die zugehö rige Spindel 16 auf einem gemeinsamen Schlitten montiert und der Schlit ten mit einer von dem Gehäuse 15 getragenen Führung gekoppelt werden.If necessary, the housing 15 can be modified to enable a direct coupling of each rotary drive 28 to the respective spindle 16 without inserting the respective prismatic guide 36 . For example, the rotary drive 28 and the associated spindle 16 can be mounted on a common slide and the slide can be coupled to a guide carried by the housing 15 .
Für den Fall, daß die Erfordernis zur Wärmeabfuhr verringert ist, kann, beispielsweise aus Gründen des Platzbedarfs, auf die direkte Bewegungsübertragung zwischen dem Rotationsantrieb 28 und der jeweiligen Spindel 16 verzichtet werden. In diesem Falle wird zwischen den Spindeln 16 und den Rotationsantrieben 28 ein Getriebe angeordnet, beispielsweise ein Zahnradgetriebe oder ein Ketten- oder Riemenantrieb. Auch in diesem Falle bleibt das Konzept erhalten, daß die Rotation jeder Spindel 16 von einem bestimmten Rotationsantrieb 28 durchgeführt wird, der unabhängig von der Steuerung 35 angesteuert wird.In the event that the need for heat dissipation is reduced, the direct movement transmission between the rotary drive 28 and the respective spindle 16 can be dispensed with, for example for reasons of space. In this case, a gear is arranged between the spindles 16 and the rotary drives 28 , for example a toothed gear or a chain or belt drive. In this case, too, the concept is retained that the rotation of each spindle 16 is carried out by a specific rotary drive 28 which is controlled independently of the controller 35 .
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ITBO970300A0 (en) | 1997-05-19 |
IT1292930B1 (en) | 1999-02-11 |
ITBO970300A1 (en) | 1998-11-19 |
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Legal Events
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8141 | Disposal/no request for examination |