DE19850603A1 - Milling cutter head unit, with cardan bearings for milling spindle - Google Patents

Milling cutter head unit, with cardan bearings for milling spindle

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Abstract

The milling cutter head unit has cardan bearings (2, 4) for the milling spindle (6). The milling spindle may have a direct drive. The power and cutting fluid lines may be connected directly to the milling spindle or to a milling spindle carrier (4) or to the milling spindle drive, without the use of rotary passages.

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.The invention relates to a milling head unit as an assembly, that can be part of different milling machine concepts and can be moved in the linear axes X, Y, Z.

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.There are different types of milling head units with two continuously movable axes, for example milling head units with an inclined axle head or with a fork head. In DE 34 07 679 C1 is a horizontal boring and milling machine with one by one can be swiveled at an angle of 45 ° to the horizontal Spindle head described in the horizontal and the vertical working position of the drill spindle sleeve with a Carrier housing can be locked and the spindle sleeve over a Bevel gear is drivable. From US 3,483,796 A further described a milling head unit with a fork head, at which swivel the fork head by up to 90 ° and by one vertical axis can rotate. With these known Milling head units are driven by a milling spindle in the X, Y, Z direction adjustable spindle bar through Intermediate gearbox, which the pivotability of the spindle head and the  Ensure drive in every angular position. The Coolant / lubricant and energy supply to the spindle takes place via Rotary unions and the housing components are made of steel. These known milling head units require a large amount of space, a large mass and problems with the tightness of the Coolant / lubricant supply to the spindle.

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.The invention is based on the problem, the disadvantages of to avoid known types of milling head units and these to improve in that they are due to a lesser Space requirements, the omission of additional gear components and Rotating unions, reduction in the number of components Reduction of construction and maintenance costs as well as moving Allow masses to be reached, so that higher accelerations of the driven axes are accessible.

Ausgehend von dieser Problemstellung wird vorgeschlagen, die Fräskopfeinheit mit einer kardanischen Lagerung der Frässpindel aus zustatten.Based on this problem, it is proposed that Milling head unit with a cardanic bearing of the milling spindle from grant.

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. Due to the cardanic bearing of the milling spindle, Direct drives for both the milling spindle and the Provide pivot axes A, B of the gimbal mounting, and the Leave lines for the coolant / lubricant and energy supply directly on the milling spindle or on a milling spindle carrier or on the milling spindle drive without using Connect rotary unions.  

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.Specifically, it can be moved in an X, Y, Z direction Bearing housing a swivel housing pivotable about an axis B. be arranged in which the milling spindle about an axis B of the Swivel housing vertical axis A is pivotally arranged. The milling spindle can also be mounted in a swivel housing be to control the pivoting about the axes A, B Ring linear motors on the swivel housings, preferably on both sides Ring linear motors running synchronously on the swivel housings can be arranged. These drives can be used for the Machine control for measuring the angles of rotation around axes A and B. integrate required measuring systems, either by corresponding encoders integrated in the respective drives or the drives themselves are designed as rotary encoders.

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.Through the inventive design of the milling head unit with A gimbal bearing of the milling spindle results less space required in the Z direction since there are no additional ones Gear components between the milling head unit and the Spindle beams are required. This also allows the Reduce the number of components, and by eliminating Rotary unions will be more reliable and Tightness in the coolant / lubricant and energy supply reached. If in addition, the housing and / or housing parts from a light metal alloy, from a titanium alloy and / or made of foamed metal, the moving mass can still further reduce, so that both higher linear accelerations in  X, Y and Z directions are possible, as well as a higher one Spin acceleration around axes A and B because of the use of ring linear motors with low mass that in the known Milling head units existing restrictions are eliminated.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.The invention is described below with reference to a drawing illustrated embodiment of the closer explained.

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.From a machine tool, only the milling head unit according to the invention is shown in perspective. A bearing housing 1 , which can be fastened with its rear side to a horizontal or vertical spindle beam, the spindle beam being movable in the X, Y and Z directions, accommodates a swivel housing 2 which is in the bearing housing 1 about an axis B which is shown here as a vertical axis, is pivotable. The pivoting movement about the axis B is effected by ring linear motors 3 which are flanged to the bearing housing 1 on both sides and drive the pivot housing 2 directly. In the swivel housing 2 is another swivel housing 4, which is pivotable about a horizontal axis A in the swivel housing 2 is arranged. This swivel housing 4 is also swiveled by ring linear motors 5 arranged on both sides. The swivel housing 4 carries a motor milling spindle 6 with a direct drive for a milling tool 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.The measurement of the angle of rotation about the axes A and B necessary for the machine control is carried out by measuring systems integrated in the drives 3 , 5 , for example by independent rotary encoders or ring linear motors 3 , 5 designed as rotary encoders.

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.The coolant / lubricant and energy supply to the Notorfräspindel 6 takes place via direct connections to the swivel housing 4 or the motor milling spindle 6 without the need for rotary unions. The housings 1 , 2 , 4 consist entirely or for the most part of light metal or titanium alloys and foamed metals. The milling head unit according to the invention has a small footprint in the Z direction due to the arrangement of the axles in the gimbal suspension and the omission of additional gear components and rotary unions. The elimination of additional gear components and rotary unions leads to a reduction in the number of components. The use of light metals and the omission of intermediate gears result in a reduction in the moving mass of the milling head unit as a whole and in the gimbal mounting of the milling spindle, so that higher accelerations of the driven axes are possible, to which the direct drive by the ring linear motors also contributes.

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.By changing the mass of the milling head unit, the other components of the machine tool dimensioned smaller and thus be formed more easily, so that the dimensioning the X, Y and Z drives can be downsized.

Claims (10)

1. Fräskopfeinheit mit einer kardanischen Lagerung (2, 4) der Frässpindel (6).1. Milling head unit with a cardanic bearing ( 2 , 4 ) of the milling spindle ( 6 ). 2. Fräskopfeinheit nach Anspruch 1, bei der ein Direktantrieb für die Frässpindel (6) vorgesehen ist.2. Milling head unit according to claim 1, in which a direct drive for the milling spindle ( 6 ) is provided. 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.3. Milling head unit according to claim 1 or 2, in which lines for the coolant / lubricant and energy supply are connected directly to the milling spindle ( 6 ) or to a milling spindle carrier ( 4 ) or to the milling spindle drive without using rotary unions. 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. 4. Milling head unit according to one of claims 1 to 3, in which in a movable in the X, Y, Z direction bearing housing ( 1 ) a pivotable about an axis B pivot housing ( 2 ) is arranged, in which the milling spindle ( 6 ) about an axis A perpendicular to the axis B of the leg housing ( 2 ) is arranged pivotably. 5. Fräskopfeinheit nach Anspruch 4, bei der die Frässpindel (6) in einem Schwenkgehäuse (4) gelagert ist.5. milling head unit according to claim 4, wherein the milling spindle ( 6 ) is mounted in a swivel housing ( 4 ). 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.6. milling head unit according to claim 4 or 5, in which for controlling the pivoting about the axes A and B ring linear motors ( 3 , 5 ) on the swivel housings ( 2 , 4 ) are arranged. 7. Fräskopfeinheit nach Anspruch 6, bei der an jedem Schwenkgehäuse (2, 4) beidseitig synchron laufende Ringlinear-Motoren (3, 5) angeordnet sind.7. milling head unit according to claim 6, in which on each swivel housing ( 2 , 4 ) on both sides synchronously running ring linear motors ( 3 , 5 ) are arranged. 8. Fräskopfeinheit nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Ringlinear-Motoren (3, 5) als Direktantriebe ausgebildet sind.8. milling head unit according to claim 6 or 7, wherein the ring linear motors ( 3 , 5 ) are designed as direct drives. 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.9. Milling head unit according to one of claims 1 to 8, in which the measurement of the rotation angle about the axes A and B required for the machine control is carried out by measuring systems integrated in the respective drives ( 3 , 5 ). 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.10. Milling head unit according to one of claims 1 to 9, wherein the housing ( 1 , 2 , 4 ) and / or housing parts consist of a light metal, titanium alloy and / or foamed metals.
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