FR2912676A1

FR2912676A1 - ACTUATION HEAD FOR AUTOMATIC MACHINE TOOLS

Info

Publication number: FR2912676A1
Application number: FR0800566A
Authority: FR
Inventors: Armando Corsi
Original assignee: Tecniche Industriali Srl
Current assignee: Tecniche Industriali Srl
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2008-08-22
Anticipated expiration: 2014-02-04
Also published as: ITPC20070005A1; ES2335843A1; GB0801178D0; ES2335843B2; FR2912676B3; GB2446490A

Abstract

Tête d'actionnement pour machines-outils automatiques, comprenant un premier support (3) monté, de manière à ce qu'il puisse tourner autour d'un premier axe C, sur un support qui se déplace le long d'une série de trois axes cartésiens ; un corps (7) monté sur le support (3) de manière à ce qu'il puisse tourner autour d'un second axe A incliné à un angle de 45 degres par rapport au dit premier axe C ; une unité de mandrin interchangeable (11), montée de manière amovible sur ledit corps (7), avec l'axe de rotation incliné à un angle de 45 degres par rapport au dit second axe A.Actuating head for automatic machine tools, comprising a first support (3) mounted so that it can rotate about a first axis C, on a support which moves along a series of three Cartesian axes; a body (7) mounted on the support (3) so that it can rotate about a second axis A inclined at an angle of 45 degrees to said first axis C; an interchangeable mandrel unit (11), removably mounted on said body (7), with the axis of rotation inclined at an angle of 45 degrees to said second axis A.

Description

TÊTE D'ACTIONNEMENT POUR MACHINES-OUTILS AUTOMATIQUESACTUATION HEAD FOR AUTOMATIC MACHINE TOOLS

La présente invention concerne une tête d'actionnement pour machines-outils automatiques qui consiste en une première pièce qui tourne autour d'un axe parallèle au support principal de la machine-outil, tandis que la seconde pièce tourne autour de la première, sur un plan incliné de 45 . La rotation de ladite seconde unité est commandée par un moteur à courant continu combiné à un entraînement à engrenages et des dispositifs de type connu pour l'élimination du jeu mécanique. La partie terminale de ladite seconde unité a un plan parallèle ou perpendiculaire à l'axe du support principal, qui est muni de connecteurs pour la transmission de signaux électriques et hydrauliques, de bagues à denture frontale de référence et de systèmes de verrouillage de sorte qu'un mandrin mécanique qui reçoit un mouvement via une transmission à couple élevé au niveau du mandrin, ou un mandrin intégrant un moteur consistant en un rotor d'une seule pièce avec le mandrin et un stator d'une seule pièce avec le porte-mandrin interchangeable, puisse être adapté selon les exigences opérationnelles. Cette caractéristique permet à la machine-outil automatique d'être utilisée pour usiner des matériaux très résistants comme le titane et l'acier ou pour effectuer des opérations de dégrossissage à vitesse moyenne à forte production de copeaux, par exemple l'usinage de moules (mandrin mécanique), ou pour l'usinage à grande vitesse sur des alliages légers ou des opérations de finition à grande vitesse sur n'importe quel type de matériau (mandrin motorisé). La présente invention permet une double utilisation de la machine, sans nécessiter le remplacement de la tête tout entière avec le premier axe, le second axe et le mandrin, comme cela est le cas de nombreux dispositifs connus dans lesquels le passage d'un usinage en force à un usinage à grande vitesse requiert le remplacement de l'unité de tête tout entière. L'avantage de la présente invention réside en ce que les temps et les coûts de fonctionnement sont réduits de 80% par rapport à ceux des systèmes connus. Les machines-outils automatiques utilisées pour le fraisage avec production de copeaux comprennent un support qui se déplace le long d'un ensemble de trois axes orthogonaux, une tête d'actionnement avec deux degrés de liberté qui incorpore une unité de mandrin étant adaptée sur ledit support. L'unité de mandrin peut consister en un mandrin mécanique ou un mandrin motorisé, auquel les outils nécessaires à l'usinage sont adaptés selon les exigences. La structure et les caractéristiques desdites têtes d'actionnement varient substantiellement, selon qu'elles sont conçues pour l'exécution d'un usinage de puissance avec un outil à forte production de copeaux, sur des matériaux durs tels que l'acier ou le titane, qui effectue de ce fait des rotations relativement lentes, allant de 10 à 1 000 tours/min avec un maximum de 3 000 tours/min, retirant de grandes quantités de matériau très dur et évacuant par conséquent de grandes forces de réaction et de fortes vibrations sur la structure de la machine-outil. Inversement, lorsqu'un travail de finition doit être exécuté sur les mêmes pièces, ou lors d'un usinage simple ou complexe sur des alliages légers, l'outil doit tourner à des vitesses élevées, allant de 4-5.000 à 20-30.000 tours/min, avec une production de copeaux réduite ou moyenne et de très faibles forces de réaction. The present invention relates to an actuating head for automatic machine tools which consists of a first part which rotates about an axis parallel to the main support of the machine tool, while the second part revolves around the first, on a inclined plane of 45. The rotation of said second unit is controlled by a DC motor combined with a gear drive and devices of known type for the elimination of the backlash. The end portion of said second unit has a plane parallel or perpendicular to the axis of the main support, which is provided with connectors for the transmission of electrical and hydraulic signals, reference front toothed rings and locking systems so that a mechanical mandrel that receives movement via a high torque transmission at the mandrel, or a mandrel incorporating a motor consisting of a one-piece rotor with the mandrel and a one-piece stator with the mandrel holder interchangeable, can be adapted according to operational requirements. This feature allows the automatic machine tool to be used to machine very strong materials such as titanium and steel or to perform medium-speed high-chip roughing operations, such as machining molds ( mechanical mandrel), or for high-speed machining on light alloys or high-speed finishing operations on any type of material (motorized chuck). The present invention allows a dual use of the machine, without requiring the replacement of the entire head with the first axis, the second axis and the mandrel, as is the case of many known devices in which the passage of a machining in force to high speed machining requires the replacement of the entire head unit. The advantage of the present invention is that operating times and costs are reduced by 80% compared to those of known systems. The automatic machine tools used for milling with chip production comprise a carrier which moves along a set of three orthogonal axes, an actuating head with two degrees of freedom which incorporates a mandrel unit being fitted on said support. The mandrel unit may consist of a mechanical mandrel or a motorized mandrel, to which the tools necessary for machining are adapted according to the requirements. The structure and characteristics of said actuating heads vary substantially, depending on whether they are designed for performing power machining with a high-chip tool, on hard materials such as steel or titanium. , which thereby performs relatively slow rotations, ranging from 10 to 1,000 rpm with a maximum of 3,000 rpm, removing large amounts of very hard material and thus removing large reaction forces and strong forces. vibrations on the structure of the machine tool. Conversely, when finishing work is to be performed on the same workpieces, or during simple or complex machining on light alloys, the tool must rotate at high speeds, ranging from 4-5,000 to 20-30,000 revolutions / min, with reduced or medium chip production and very low reaction forces.

Lesdits mandrins motorisés sont aussi utilisés pour des opérations de dégrossissage et des opérations de finition à grande vitesse sur des matériaux légers, principalement l'aluminium. Les contraintes auxquelles l'outil est soumis pendant ces différents types d'usinage, qui sont évacuées sur la structure et les dispositifs amont, requièrent l'utilisation de mandrin ayant des caractéristiques et des dimensions différentes, ce qui veut dire que des têtes d'actionnement différentes doivent être fabriquées. Fondamentalement, selon l'état actuel de la technique, le passage de l'usinage en force à l'usinage à grande vitesse ne peut être effectué qu'en remplaçant la tête d'actionnement tout entière, à un coût très important. Tout ceci signifie une augmentation des coûts généraux, du fait des temps de fabrication prolongés, de la nécessité de deux ou plusieurs têtes d'actionnement complètes avec les raccords associés, ou même de deux ou plusieurs machines distinctes, pour un usinage en force à fort couple à une vitesse réduite/moyenne pour le dégrossissage, et à grande vitesse pour la finition et/ou l'usinage d'alliages légers et autres opérations complémentaires. Ledit problème est maintenant résolu par la présente invention, qui concerne une tête d'actionnement pour machines-outils automatiques dans laquelle l'unité de mandrin est distincte de la seconde unité et interchangeable avec celle-ci, qui peut tourner de 360 à un angle de 45 par rapport à l'unité principale, qui peut à son tour tourner de 360 par rapport au support principal. Cette architecture particulière, dans laquelle la seconde unité qui maintient les divers mandrins interchangeables est montée à un angle de 45 par rapport à la première unité, permet aux contraintes de l'usinage d'être directement évacuées sur le support principal, avec l'avantage supplémentaire de pouvoir passer d'un usinage sur l'axe horizontal à un usinage sur l'axe vertical par simple rotation de 180 du second axe, sans interférence et perte de la course présentée par les unités dans lesquelles la tête porte-mandrin est montée au centre d'une fourche, ou le mandrin est monté selon une configuration saillante comme dans le cas de têtes avec deux axes et un seul épaulement. Dans ces cas, il y aura toujours une perte d'espace libre de travail égale à la distance séparant le second axe de rotation et la partie avant du mandrin, généralement dénommée point de pivotement , qui force le fabriquant de la machine à augmenter la course par rapport aux axes linéaires de la machine-outil automatique de deux fois la valeur du point de pivotement, pour assurer que le mandrin couvre le champ opérationnel tout entier. Tout ceci augmente davantage les coûts. Un autre facteur très important est le fait que la rotation combinée de la première et de la seconde unité conformément à des formules trigonométriques connues permet à l'axe du mandrin d'être orienté de manière continue dans l'espace, permettant ainsi l'usinage avec 5 axes simultanés sur des pièces de n'importe quelle forme ou taille, sans interférence et avec la possibilité d'exécuter un usinage en force à un nombre réduit de tours/min et à couple fort, et le passage à un usinage de grande vitesse par simple remplacement de l'unité de mandrin. These motorized chucks are also used for roughing operations and high speed finishing operations on lightweight materials, mainly aluminum. The stresses to which the tool is subjected during these different types of machining, which are evacuated on the structure and upstream devices, require the use of mandrel having different characteristics and dimensions, which means that heads of different actuation must be manufactured. Basically, according to the current state of the art, the transition from force machining to high speed machining can only be done by replacing the entire actuating head, at a very high cost. All this means an increase in overall costs, because of the extended manufacturing time, the need for two or more actuating heads complete with the associated connectors, or even two or more separate machines, for high strength machining. torque at a reduced / medium speed for roughing, and at high speed for finishing and / or machining of light alloys and other complementary operations. Said problem is now solved by the present invention, which relates to an actuating head for automatic machine tools in which the chuck unit is distinct from and interchangeable with the second unit, which can rotate from 360 to an angle 45 relative to the main unit, which in turn can rotate 360 to the main support. This particular architecture, in which the second unit which holds the various interchangeable chucks is mounted at an angle of 45 with respect to the first unit, allows the constraints of the machining to be directly evacuated on the main support, with the advantage additional to be able to go from a machining on the horizontal axis to a machining on the vertical axis by simple rotation of 180 of the second axis, without interference and loss of the race presented by the units in which the chuck head is mounted in the center of a fork, or the chuck is mounted in a protruding configuration as in the case of heads with two axes and a single shoulder. In these cases, there will always be a loss of free working space equal to the distance between the second axis of rotation and the front portion of the mandrel, generally referred to as pivot point, which forces the manufacturer of the machine to increase the stroke relative to the linear axes of the automatic machine tool by twice the value of the pivot point, to ensure that the mandrel covers the entire operational field. All this further increases costs. Another very important factor is that the combined rotation of the first and second units in accordance with known trigonometric formulas allows the mandrel axis to be continuously oriented in space, thereby enabling machining with 5 simultaneous axes on parts of any shape or size, without interference and with the possibility to perform a machining in force at a reduced number of revolutions / min and with strong torque, and the transition to a machining of great speed by simply replacing the chuck unit.

Un avantage supplémentaire de la présente invention est le fait qu'en cas d'entretien d'une des unités de mandrin, il n'est pas nécessaire d'arrêter la machine tout entière puisque, du fait du remplacement automatique des unités de mandrin, la machine-outil automatique peut continuer à fonctionner sans le temps d'arrêt (atteignant parfois 15 jours) considéré comme normal par les utilisateurs finals de la machine. La tête d'actionnement pour machines-outils automatiques de l'invention comprend : un premier support monté, de manière à ce qu'il puisse tourner autour d'un premier axe C, sur un support qui se déplace le long d'un ensemble de trois axes cartésiens ; un corps monté sur le support de manière à ce 30 qu'il puisse tourner autour d'un second axe A incliné à un angle de 45 par rapport audit premier axe C ; une unité de mandrin interchangeable, montée de manière amovible sur ledit corps, avec l'axe de rotation incliné à un angle de 45 par rapport audit second axe A. An additional advantage of the present invention is the fact that in case of maintenance of one of the mandrel units, it is not necessary to stop the entire machine since, due to the automatic replacement of the mandrel units, the automatic machine tool can continue to operate without the downtime (sometimes up to 15 days) considered normal by the end users of the machine. The actuating head for automatic machine tools of the invention comprises: a first support mounted, so that it can rotate about a first axis C, on a support that moves along a set three Cartesian axes; a body mounted on the support so that it can rotate about a second axis A inclined at an angle of 45 with respect to said first axis C; an interchangeable mandrel unit, removably mounted on said body, with the axis of rotation inclined at an angle of 45 with respect to said second axis A.

D'autres caractéristiques de l'invention sont indiquées ci-après : -Ladite unité de mandrin peut être soit un mandrin mécanique, soit un mandrin motorisé. - La tête d'actionnement comprend, à l'intérieur dudit premier corps et dudit second corps, des moyens mécaniques qui transmettent la puissance mécanique à ladite unité de mandrin, et des moyens conçus pour transmettre la puissance électrique au dit mandrin motorisé. - La tête d'actionnement comprend des moyens de couplage rapide destinés à fixer ladite unité de mandrin sur ledit corps. - Lesdits moyens de couplage rapide sont constitués d'une pluralité de pinces hydrauliques montées sur ledit corps, qui sont conçues pour serrer des tiges de ladite unité de mandrin. - La tête d'actionnement comprend : un arbre monté sur ledit premier corps qui reçoit le mouvement depuis un moteur de puissance positionné 25 en amont de la tête d'actionnement ; une paire d'engrenages coniques qui transmettent le mouvement à un arbre qui est incliné à un angle de 45 par rapport audit premier arbre, et qui s'étend dudit premier corps audit second corps ; une seconde paire d'engrenages coniques formée par une première roue dentée montée sur ledit arbre et une seconde roue dentée montée sur la broche du mandrin ; des fenêtres étant formées dans ladite structure dudit corps et dans ledit mandrin en correspondance desdites rouas dentées, de sorte à ce qu'au moins l'une d'entre elles fasse partiellement saillie depuis ladite fenêtre de manière à ce que lesdites roues dentées viennent en prise lorsque le mandrin est mis en contact avec ledit corps. - La tête d'actionnement comprend, sur la paroi dudit corps qui entre en contact avec ledit mandrin, une pluralité de connecteurs hydrauliques et de connecteurs électriques, des connecteurs correspondants étant adaptés sur le mandrin. - La tête d'actionnement comprend, sur ledit corps et sur ledit mandrin, des paires de bagues à denture frontale pour le positionnement des diverses unités de mandrin par rapport audit corps. - La première unité de rotation est munie d'une transmission consistant en un moteur électrique, avec un réducteur et un entraînement correspondants, pour commander la rotation de la seconde unité de rotation de manière contrôlée, autour de l'axe A incliné à un angle de 45 par rapport au dit premier axe C. - La tête d'actionnement pour machines-outils automatiques comprend : un premier support monté, de manière à ce qu'il 30 puisse tourner autour d'un premier axe C, sur un support qui se déplace le long d'un ensemble de trois axes cartésiens ; une seconde unité de rotation montée sur ladite première unité de manière à ce qu'elle puisse tourner autour d'un second axe A incliné à un angle de 45 par rapport audit premier axe C ; une unité de mandrin mécanique, interchangeable avec un mandrin motorisé, montée sur ladite seconde unité de rotation ; une transmission qui transmet le mouvement, via lesdits corps et depuis un moteur positionné en amont de la tête jusqu'à un engrenage conique qui, au travers d'une ouverture, vient en prise avec un engrenage conique denLé correspondant monté sur la broche du mandrin ; une paire de bagues à denture frontale montées sur ledit corps et sur ladite unité de mandrin pour assurer le positionnement précis de celui-ci ; des connexions hydrauliques et électriques sur les 20 surfaces opposées dudit corps et de ladite unité de mandrin. La présente invention sera décrite ci-après de manière détaillée, à titre d'exemple uniquement et non pas limitatif, en référence aux figures jointes, sur 25 lesquelles : la figure 1 illustre en coupe transversale une tête à 45 selon l'invention, avec l'unité de mandrin mécanique positionnée verticalement ; la figure 2 représente la vue de face de la même 30 tête d'actionnement à 45 que sur la figure 1, illustrant l'agencement des connecteurs destinés à verrouiller les diverses unités de mandrin et des connecteurs électriques qui commandent les mécanismes d'actionnement automatique ; la figure 3 représente une vue en coupe transversale de la tête à 45 selon l'invention, sur laquelle est adapté un mandrin motorisé, après le remplacement automatique, la seconde unité étant pivotée de 180 et l'axe du mandrin étant positionné horizontalement ; la figure 4 représente une coupe transversale du mandrin motorisé ; la figure 5 est une vue de face du mandrin motorisé illustrant l'agencement des connecteurs de verrouillage et des connecteurs hydrauliques et électriques correspondant agencés dans la même position que sur le mandrin mécanique. Sur la figure 1, le numéro de référence 1 indique un ensemble de tête d'actionnement selon l'invention, monté sur une douille 2, de telle manière qu'une première unité 3 puisse tourner autour d'un premier axe identifié par la lettre C , qui commande la rotation de la première unité 3 via un moteur couple 4 dont le stator est monté d'un seul tenant avec la douille 2, tandis que le rotor 5 commande la rotation de la première unité 3 sur un palier 6. Une seconde unité 7 tourne autour d'un second axe incliné à un angle de 45 par rapport au premier, identifié par la lettre A , sur un palier 8. La rotation est commandée par une transmission consistant en un moteur à courant continu, un réducteur et des engrenages qui forment un ensemble 9 et qui s'engrènent avec une couronne 10 formant une seule pièce avec l'unité 7. L'unité de mandrin mécanique 11 qui est interchangeable avec le mandrin motorisé illustré sur la figure 4, est. adaptée sur l'unité 7. Un arbre 12, raccordé à un moteur de puissance avec un multiplicateur de couple non illustré sur la figure, transmet le mouvement, par l'intermédiaire d'une paire d'engrenages coniques 13, à un second arbre 14 incliné de 45 , qui tourne autour de l'axe A . La partie terminale de l'arbre 14 est munie d'une seconde paire c'engrenages coniques 15 et 16, dont le premier 15 est monté sur la seconde unité 7, tandis que le second 16 est d'une seule pièce avec l'unité de mandrin 11 et. entraîne directement le mandrin 17 en rotation. L'engrènement de référence et de précision des engrenages 15 et 16 est assuré par une paire de bagues à denture frontale 18 qui assurent aussi le positionnement angulaire précis et répétable de l'unité de mandrin 11 tout entière. La figure 2 représente la fenêtre 19 à travers laquelle l'engrenage 15 est relié à l'engrenage 16 lorsque le mandrin mécanique 11 est adapté, et reste libre lorsque le mandrin motorisé 20 est adapté, comme illustré sur la figure 3. Les deux ou plusieurs unités de mandrin 11 et 20 sont donc adaptées et alignées par rapport à la seconde unité 7 par l'intermédiaire de la double denture frontale 18, et verrouillées au moyen d'une série de goupilles coniques inversées 21, positionnées de la manière requise par leurs dimensions physiques. De plus, sur les deux surfaces correspondantes du couplage des unités de mandrin 11 et 20, il y a une série de connecteurs hydrauliques 22 et de connecteurs électriques 23 de type connu (figures 2 et 5) pour le raccordement de divers accessoires hydrauliques de verrouillage, et l'alimentation en fluides et en électricité pour les connexions électriques du mandrin motorisé, ainsi que pour les divers systèmes de sécurité et de positionnement angulaire. Comme il ressort clairement de la description et des dessins joints, l'unité de mandrin 11 est facile à retirer parce qu'elle n'est raccordée aux dispositifs d'entraînement que par l'intermédiaire d'un couplage qui permet aux deux pièces d'être mises en contact et clavetées par un simple mouvement d'approche rectiligne, ce qui lui permet d'être détachée de l'unité 7 sans la nécessité de retirer une partie quelconque de la tête, en actionnant simplement des pinces 24 pour dégager les goupilles ou tiges 21, et en déconnectant les connecteurs électriques et hydrauliques par un simple mouvement de retrait linéaire. L'unité de mandrin 11 peut donc être retirée facilement et rapidement avec un ou plusieurs mandrins motorisés qui ont les mêmes connecteurs et qui exécutent des types d'usinage différents et/ou complémentaires de ceux qui sont exécutés avec le mandrin mécanique. Other features of the invention are indicated below: - The said mandrel unit can be either a mechanical mandrel or a motorized mandrel. - The actuating head comprises, within said first body and said second body, mechanical means that transmit mechanical power to said chuck unit, and means for transmitting the electrical power to said motorized chuck. - The actuating head comprises quick coupling means for securing said chuck unit to said body. Said quick coupling means are constituted by a plurality of hydraulic clamps mounted on said body, which are adapted to clamp rods of said mandrel unit. The actuating head comprises: a shaft mounted on said first body which receives movement from a power motor positioned upstream of the actuating head; a pair of bevel gears which transmit motion to a shaft which is inclined at an angle of 45 to said first shaft, and which extends from said first body to said second body; a second pair of bevel gears formed by a first gear wheel mounted on said shaft and a second gear wheel mounted on the spindle of the mandrel; windows being formed in said structure of said body and in said mandrel in correspondence of said toothed roua, so that at least one of them partially projects from said window so that said toothed wheels come into taken when the mandrel is brought into contact with said body. - The actuating head comprises, on the wall of said body which comes into contact with said mandrel, a plurality of hydraulic connectors and electrical connectors, corresponding connectors being fitted on the mandrel. - The actuating head comprises, on said body and on said mandrel, pairs of rings with front teeth for positioning the various mandrel units relative to said body. - The first rotation unit is provided with a transmission consisting of an electric motor, with a gear and a corresponding drive, for controlling the rotation of the second rotation unit in a controlled manner around the axis A inclined at an angle of 45 relative to said first axis C. - The actuating head for automatic machine tools comprises: a first support mounted, so that it can rotate about a first axis C, on a support which moves along a set of three Cartesian axes; a second rotation unit mounted on said first unit so that it can rotate about a second axis A inclined at an angle of 45 with respect to said first axis C; a mechanical mandrel unit, interchangeable with a motorized mandrel, mounted on said second rotation unit; a transmission which transmits the movement via said bodies and from a motor positioned upstream of the head to a conical gear which, through an opening, engages with a corresponding conical gear mounted on the spindle of the mandrel ; a pair of front teeth rings mounted on said body and said chuck unit to provide accurate positioning thereof; hydraulic and electrical connections to opposite surfaces of said body and said chuck unit. The present invention will be described hereinafter in detail, by way of example only and not limitatively, with reference to the attached figures, in which: FIG. 1 illustrates in cross section a head 45 according to the invention, with the mechanical mandrel unit positioned vertically; FIG. 2 shows the front view of the same actuator head 45 as in FIG. 1, illustrating the arrangement of the connectors for locking the various mandrel units and the electrical connectors which control the automatic actuation mechanisms. ; 3 shows a cross-sectional view of the head 45 according to the invention, on which is fitted a motorized mandrel, after the automatic replacement, the second unit being rotated by 180 and the axis of the mandrel being positioned horizontally; Figure 4 shows a cross section of the motorized chuck; FIG. 5 is a front view of the motorized mandrel illustrating the arrangement of the locking connectors and the corresponding hydraulic and electrical connectors arranged in the same position as on the mechanical mandrel. In FIG. 1, reference numeral 1 indicates an actuating head assembly according to the invention, mounted on a socket 2, such that a first unit 3 can rotate about a first axis identified by the letter C, which controls the rotation of the first unit 3 via a torque motor 4 whose stator is mounted in one piece with the sleeve 2, while the rotor 5 controls the rotation of the first unit 3 on a bearing 6. A second unit 7 rotates about a second axis inclined at an angle of 45 relative to the first, identified by the letter A, on a bearing 8. The rotation is controlled by a transmission consisting of a DC motor, a gear and gears which form an assembly 9 and which mesh with a ring 10 formed in one piece with the unit 7. The mechanical mandrel unit 11 which is interchangeable with the motorized mandrel illustrated in Figure 4, is. adapted to the unit 7. A shaft 12, connected to a power motor with a torque multiplier not shown in the figure, transmits the movement, through a pair of bevel gears 13, to a second shaft 14 inclined 45, which rotates around the axis A. The end portion of the shaft 14 is provided with a second pair of bevel gears 15 and 16, the first 15 of which is mounted on the second unit 7, while the second 16 is in one piece with the unit. mandrel 11 and. directly drives the mandrel 17 in rotation. The reference and precision meshing of the gears 15 and 16 is provided by a pair of front teeth 18 which also provide precise and repeatable angular positioning of the entire chuck unit 11. FIG. 2 shows the window 19 through which the gear 15 is connected to the gear 16 when the mechanical mandrel 11 is fitted, and remains free when the motorized mandrel 20 is fitted, as illustrated in FIG. 3. The two or a plurality of chuck units 11 and 20 are therefore adapted and aligned with respect to the second unit 7 via the double front toothing 18, and locked by means of a series of inverted conical pins 21, positioned in the manner required by their physical dimensions. In addition, on the two corresponding surfaces of the coupling of mandrel units 11 and 20, there is a series of hydraulic connectors 22 and electrical connectors 23 of known type (FIGS. 2 and 5) for connecting various hydraulic locking accessories. , and the supply of fluids and electricity for the electrical connections of the motorized chuck, as well as for the various security and angular positioning systems. As is clear from the accompanying description and drawings, the chuck unit 11 is easy to remove because it is connected to the driving devices only through a coupling which allows the two pieces of the to be brought into contact and keyed by a simple rectilinear approach movement, which allows it to be detached from the unit 7 without the need to remove any part of the head, by simply actuating the clamps 24 to release the pins or rods 21, and disconnecting the electrical and hydraulic connectors by a simple linear withdrawal movement. The mandrel unit 11 can therefore be removed easily and quickly with one or more motorized mandrels that have the same connectors and that perform different types of machining and / or complementary to those that are executed with the mechanical mandrel.

Les axes de rotation C et A sont aussi équipés de systèmes de mesure (non illustrés) qui permettent un positionnement continu avec une précision au millième de degré, et de systèmes de verrouillage angulaire (non illustrés) qui permettent le verrouillage précis de l'axe du mandrin dans chaque position axiale pour un fonctionnement en mode 3+2 , à savoir avec trois axes linéaires libres, identifiés par les normes ISO comme X, Y et Z, tandis que les deux axes polaires, identifiés comme C et A, sont verrouillés sur des inclinaisons prédéfinies. The C and A axes of rotation are also equipped with measuring systems (not shown) that allow continuous positioning with millisecond accuracy, and angular locking systems (not shown) that allow precise locking of the axis the mandrel in each axial position for operation in 3 + 2 mode, namely with three free linear axes, identified by the ISO standards as X, Y and Z, while the two polar axes, identified as C and A, are locked on predefined inclinations.

Dans le cas d'un usinage avec cinq axes simultanés, les groupes moteurs 4 et 9 vont continuellement modifier l'angle de l'axe de l'unité de mandrin au moyen d'une rotation combinée des axes C et A , et en commandant les trois axes linéaires de la machine outil, normalement définis par les normes ISO comme X, Y et Z, par commande numérique. La tête d'actionnement selon l'invention offre par conséquent l'avantage considérable du remplacement d'un premier type de mandrin par un mandrin complètement différent en moins d'une minute ; en particulier, un mandrin mécanique peut être remplacé par un mandrin de finition motorisé, ou vice versa. Pour un usinage de puissance, le mandrin mécanique est mis en contact avec le corps 7 par un mouvement rectiligne ; les bagues à denture avant assurent le positionnement précis et les dents de la paire d'engrenages coniques 15 et 16 s'engrènent à travers les fenêtres correspondantes qui sont positionnées l'une face à l'autre. In the case of machining with five simultaneous axes, the motor groups 4 and 9 will continuously change the axis angle of the mandrel unit by means of a combined rotation of the axes C and A, and by controlling the three linear axes of the machine tool, normally defined by ISO standards as X, Y and Z, by numerical control. The actuating head according to the invention therefore offers the considerable advantage of replacing a first type of mandrel with a completely different mandrel in less than one minute; in particular, a mechanical mandrel can be replaced by a motorized finishing mandrel, or vice versa. For power machining, the mechanical mandrel is brought into contact with the body 7 by a rectilinear motion; the front teeth rings provide the precise positioning and the teeth of the pair of bevel gears 15 and 16 mesh through the corresponding windows which are positioned opposite each other.

Le mouvement est transmis depuis un moteur électrique avec unité de réduction de vitesse et multiplicateur de couple (non illustrés sur la figure), à l'arbre 12, et de là, via la paire d'engrenages coniques 13 et 14, aux roues dentées 15 et 16, et enfin à la broche du mandrin 11. The movement is transmitted from an electric motor with speed reduction unit and torque multiplier (not shown in the figure), to the shaft 12, and thence, via the pair of bevel gears 13 and 14, to the gears 15 and 16, and finally to the spindle of the mandrel 11.

Au moment du passage au travail de finition, il suffit de libérer les pinces 24 et de retirer le mandrin mécanique qui peut être facilement remplacé par un mandrin motorisé de type approprié, muni lui aussi d'une bague à denture avant 18 et des tiges 21 qui sont engagées par les pinces. Le mandrin motorisé reçoit l'énergie électrique via des contacts 23 situés sur le corps 7, tandis que les fluides, tels que des fluides de refroidissement, des huiles sous pression pour le serrage en position etc., sont alimentés par l'intermédiaire de connecteurs 22, également sur le corps 7. At the time of the transition to finishing work, simply release the clamps 24 and remove the mechanical mandrel which can be easily replaced by a motorized chuck of appropriate type, also provided with a front ring 18 and rods 21 which are engaged by the tongs. The motorized chuck receives electrical energy via contacts 23 located on the body 7, while the fluids, such as cooling fluids, pressurized oils for clamping in position, etc., are fed via connectors. 22, also on the body 7.

Claims

1. Actuating head for automatic machine tools, characterized in that it comprises: a first support (3) mounted, so that it can rotate about a first axis C, on a support which is moves along a set of three Cartesian axes; a body (7) mounted on the support (3) so that it can rotate about a second axis A inclined at an angle of 45 with respect to said first axis C; an interchangeable mandrel unit (11), removably mounted on said body (7), with the axis of rotation inclined at an angle of 45 relative to said second axis A.

2. Actuating head according to claim 1, characterized in that said mandrel unit (11) can be either a mechanical mandrel or a motorized mandrel.

3. Actuating head according to claim 2, characterized in that it comprises, inside said first body (3) and said second body (7), mechanical means (12, 13, 14, 15-16 ) which transmit the mechanical power to said chuck unit (11), and means (23) for transmitting the electric power to said motorized chuck.

4. Actuating head according to claim 3, characterized in that it comprises quick coupling means (21, 24) for fixing said mandrel unit on said body (7).

5. Fast characterized head are hydraulic designed for chuck.

6. The actuating head according to claim 4, wherein said coupling means consist of a plurality of grippers (24) mounted on said body (7), which are clamping rods (21) of said actuating unit. according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises: a shaft (12) mounted on said first body (3) which receives the movement from a power motor positioned upstream of the actuating head; a pair of bevel gears (13) which transmit motion to a shaft (14) which is inclined at an angle of 45 with respect to said first shaft (12), and which extends from said first body (3) to said second body (7); a second pair of bevel gears formed by a first gear (15) mounted on said shaft (14) and a second gear (16) mounted on the spindle of the mandrel (11); windows being formed in said structure of said body (7) and in said mandrel (11) in correspondence of said gears (15, 16), so that at least one of them partially projects from said window so that said gear wheels (15 and 16) engage when the mandrel (11) is brought into contact with said body (7).

Actuating head according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises, on the wall of said body (7) which comes into contact with said mandrel (11), a plurality of hydraulic connectors (22) and electrical connectors (23), corresponding connectors being fitted on the mandrel (11).

8. Actuating head according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises, on said body (7) and on said mandrel (11), pairs of front teeth rings (18) for positioning various mandrel units (11) with respect to said body (7).

Actuating head according to one of the preceding claims, characterized in that the first rotary unit (3) is provided with a transmission consisting of an electric motor, with a corresponding gear and drive, for controlling the rotating the second rotation unit (7) in a controlled manner around the axis A inclined at an angle of 45 relative to said first axis C.

10. Actuating head for automatic machine tools, characterized in that it comprises: a first support (3) mounted, so that it can rotate about a first axis C, on a support which is moves along a set of three Cartesian axes; a second rotation unit (7) mounted on said first unit (3) so that it can rotate about a second axis A inclined at an angle of 45 with respect to said first axis C; a mechanical mandrel unit (11), interchangeable with a motorized chuck, mounted on said second rotating unit (7); a transmission (12, 13, 14 and 15) which transmits the movement via said bodies (3) and (4) from a motor positioned upstream of the head to a bevel gear (15) which, through an opening engages with a corresponding toothed bevel gear (16) mounted on the spindle of the mandrel; a pair of front teeth rings (18) mounted on said body (7) and on said mandrel unit (11) for precise positioning thereof; hydraulic and electrical connections (22, 23) on opposite surfaces of said body (7) and said chuck unit (11).