DE19850603A1 - Fräskopfeinheit - Google Patents

Abstract

Fräskopfeinheit mit einer kardanischen Lagerung der Frässpindel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fräskopfeinheit als eine Baugruppe, die Bestandteil unterschiedlicher Fräsmaschinenkonzepte sein kann und sich in den Linearachsen X, Y, Z verfahren läßt.

Es gibt unterschiedliche Bauarten von Fräskopfeinheiten mit zwei kontinuierlich bewegbaren Achsen, beispielsweise Fräskopfeinheiten mit einem Schrägachskopf oder mit einem Gabelkopf. In der DE 34 07 679 C1 ist ein Horizontal-Bohr- und Fräswerk mit einem um eine unter 45° zur Horizontalen geneigten Achse schwenkbaren Spindelkopf beschrieben, der in der horizontalen und der vertikalen Arbeitsstellung der Bohrspindelhülse mit einem Traggehäuse verriegelbar ist und die Spindelhülse über ein Kegelradgetriebe antreibbar ist. Aus der US 3 483 796 A ist des weiteren eine Fräskopfeinheit mit einem Gabelkopf beschrieben, bei der sich der Gabelkopf um bis zu 90° schwenken und um eine dazu senkrechte Achse drehen läßt. Bei diesen bekannten Fräskopfeinheiten erfolgt der Antrieb der Frässpindel durch einen in X-, Y-, Z-Richtung verstellbaren Spindelbalken hindurch über Zwischengetriebe, die die Schwenkbarkeit des Spindelkopfes und den Antrieb in jeder Winkelstellung gewährleisten. Die Kühl-/Schmierstoff- und Energiezuführung zur Spindel erfolgt über Drehdurchführungen und die Gehäusebauteile bestehen aus Stahl. Diese bekannten Fräskopfeinheiten weisen einen großen Platzbedarf, eine große Masse und Probleme bei der Dichtheit der Kühl-/Schmierstoffzuführung zur Spindel auf.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Nachteile der bekannten Bauarten von Fräskopfeinheiten zu vermeiden und diese dahingehend zu verbessern, daß sie aufgrund eines geringeren Platzbedarfs, des Wegfalls zusätzlicher Getriebebauteile und Drehdurchführungen, Verringerung der Bauteilanzahl eine Verringerung des Bau- und Wartungsaufwands sowie der bewegten Massen zu erreichen gestatten, so daß höhere Beschleunigungen der angetriebenen Achsen erreichbar sind.

Ausgehend von dieser Problemstellung wird vorgeschlagen, die Fräskopfeinheit mit einer kardanischen Lagerung der Frässpindel aus zustatten.

Aufgrund der kardanischen Lagerung der Frässpindel lassen sich Direktantriebe sowohl für die Frässpindel als auch für die Schwenkachsen A, B der kardanischen Lagerung vorsehen, und die Leitungen für die Kühl-/Schmierstoff- und Energiezufuhr lassen sich direkt an der Frässpindel oder an einem Frässpindelträger oder an dem Frässpindelantrieb ohne Verwendung von Drehdurchführungen anschließen.

Im einzelnen kann in einem in X-, Y-, Z-Richtung beweglichen Lagergehäuse ein um eine Achse B schwenkbares Schwenkgehäuse angeordnet sein, in dem die Frässpindel um eine zur Achse B des Schwenkgehäuses senkrechten Achse A schwenkbar angeordnet ist. Dabei kann auch die Frässpindel in einem Schwenkgehäuse gelagert sein, wobei zum Steuern des Schwenkens um die Achsen A, B Ringlinear-Motoren an den Schwenkgehäusen, vorzugsweise beidseitig an den Schwenkgehäusen synchron laufende Ringlinear-Motoren angeordnet sein können. In diese Antriebe lassen sich die für die Maschinensteuerung zum Messen der Drehwinkel um die Achsen A und B erforderlichen Meßsysteme integrieren, entweder indem entsprechende Encoder in die jeweiligen Antriebe integriert oder die Antriebe selber als Drehwinkelgeber ausgebildet werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Fräskopfeinheit mit einer kardanischen Lagerung der Frässpindel ergibt sich ein geringerer Platzbedarf in Z-Richtung, da keine zusätzlichen Getriebebauteile zwischen der Fräskopfeinheit und dem Spindelbalken erforderlich sind. Hierdurch läßt sich auch die Anzahl der Bauteile verringern, und durch den Wegfall von Drehdurchführungen wird eine höhere Zuverlässigkeit und Dichtigkeit bei der Kühl-/Schmierstoff- und Energiezuführung erreicht. Wenn zusätzlich noch die Gehäuse und/oder Gehäuseteile aus einer Leichtmetallegierung, aus einer Titanlegierung und/oder aus geschäumtem Metall bestehen, läßt sich die bewegte Masse noch weiter verringern, so daß sowohl höhere Linearbeschleunigungen in X-, Y- und Z-Richtung möglich sind, als auch eine höhere Drehbeschleunigung um die Achsen A und B, da durch die Verwendung von Ringlinear-Motoren mit geringer Masse die bei den bekannten Fräskopfeinheiten vorhandenen Beschränkungen entfallen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.

Von einer Werkzeugmaschine ist nur die erfindungsgemäße Fräskopfeinheit perspektivisch dargestellt. Ein Lagergehäuse 1, das mit seiner Rückseite an einem waagerechten oder senkrechten Spindelbalken befestigt sein kann, wobei der Spindelbalken in X-, Y- und Z-Richtung beweglich ist, nimmt ein Schwenkgehäuse 2 auf, das im Lagergehäuse 1 um eine Achse B, die hier als senkrechte Achse dargestellt ist, schwenkbar ist. Die Schwenkbewegung um die Achse B wird durch Ringlinear-Motoren 3 bewirkt, die beidseitig am Lagergehäuse 1 angeflanscht sind und das Schwenkgehäuse 2 direkt antreiben. Im Schwenkgehäuse 2 ist ein weiteres Schwenkgehäuse 4, das um eine waagerechte Achse A im Schwenkgehäuse 2 schwenkbar ist, angeordnet. Auch dieses Schwenkgehäuse 4 wird durch beidseitig angeordnete Ringlinear-Motoren 5 geschwenkt. Das Schwenkgehäuse 4 trägt eine Motorfrässpindel 6 mit Direktantrieb für ein Fräswerkzeug 7.

Die für die Maschinensteuerung notwendige Messung der Drehwinkel um die Achsen A und B erfolgt durch in die Antriebe 3, 5 integrierte Meßsysteme, beispielsweise durch unabhängige Drehgeber oder als Drehgeber ausgebildeten Ringlinear-Motoren 3, 5.

Die Kühl-/Schmierstoff- und Energiezuführung zur Notorfrässpindel 6 erfolgt über Direktanschlüsse an das Schwenkgehäuse 4 oder die Motorfrässpindel 6, ohne daß Drehdurchführungen erforderlich sind. Die Gehäuse 1, 2, 4 bestehen ganz oder zum größten Teil aus Leichtmetall- oder Titanlegierungen und geschäumten Metallen. Die erfindungsgemäße Fräskopfeinheit weist durch die Anordnung der Achsen bei der kardanischen Aufhängung und durch den Wegfall zusätzlicher Getriebebauteile und Drehdurchführungen einen geringen Platzbedarf in Z-Richtung auf. Der Wegfall zusätzlicher Getriebebauteile und Drehdurchführungen führt zu einer Verringerung der Bauteilanzahl. Durch den Einsatz von Leichtmetallen und den Wegfall von Zwischengetrieben ergibt sich eine Verringerung der bewegten Masse der Fräskopfeinheit insgesamt als auch der kardanischen Lagerung der Frässpindel, so daß höhere Beschleunigungen der angetriebenen Achsen möglich sind, wozu auch der Direktantrieb durch die Ringlinearmotoren beiträgt.

Durch die Veränderung der Masse der Fräskopfeinheit können die übrigen Bauteile der Werkzeugmaschine kleiner dimensioniert und somit leichter ausgebildet werden, so daß auch die Dimensionierung der X-, Y- und Z-Antriebe verkleinert werden kann.

Claims (10)

1. Fräskopfeinheit mit einer kardanischen Lagerung (2, 4) der Frässpindel (6).

2. Fräskopfeinheit nach Anspruch 1, bei der ein Direktantrieb für die Frässpindel (6) vorgesehen ist.

3. Fräskopfeinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der Leitungen für die Kühl-/Schmierstoff- und Energiezufuhr direkt an der Frässpindel (6) oder an einem Frässpindelträger (4) oder an dem Frässpindelantrieb ohne Verwendung von Drehdurchführungen angeschlossen sind.

4. Fräskopfeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der in einem in X-, Y-, Z-Richtung beweglichen Lagergehäuse (1) ein um eine Achse B schwenkbares Schwenkgehäuse (2) angeordnet ist, in dem die Frässpindel (6) um eine zur Achse B des Schenkgehäuses (2) senkrechten Achse A schwenkbar angeordnet ist.

5. Fräskopfeinheit nach Anspruch 4, bei der die Frässpindel (6) in einem Schwenkgehäuse (4) gelagert ist.

6. Fräskopfeinheit nach Anspruch 4 oder 5, bei der zum Steuern des Schwenkens um die Achsen A und B Ringlinear-Motoren (3, 5) an den Schwenkgehäusen (2, 4) angeordnet sind.

7. Fräskopfeinheit nach Anspruch 6, bei der an jedem Schwenkgehäuse (2, 4) beidseitig synchron laufende Ringlinear-Motoren (3, 5) angeordnet sind.

8. Fräskopfeinheit nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Ringlinear-Motoren (3, 5) als Direktantriebe ausgebildet sind.

9. Fräskopfeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die für die Maschinensteuerung erforderliche Messung der Drehwinkel um die Achsen A und B durch in die jeweiligen Antriebe (3, 5) integrierte Meßsysteme erfolgt.

10. Fräskopfeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Gehäuse (1, 2, 4) und/oder Gehäuseteile aus einer Leichtmetall-, Titanlegierung und/oder aus geschäumten Metallen bestehen.