ITFI20080105A1

ITFI20080105A1 - "A ROTARY MULTIMANDRIC MACHINE HEAD AND TOOL MACHINE INCLUDING THAT HEAD"

Info

Publication number: ITFI20080105A1
Authority: IT
Inventors: Alberto Ruggieri
Original assignee: Paolino Bacci Srl
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-11-24

Description

“UNA TESTA OPERATRICE MULTIMANDRINO ROTATIVA E MACCHINA UTENSILE COMPRENDENTE DETTA TESTA” "A ROTARY MULTI-SPINDLE OPERATING HEAD AND MACHINE TOOL INCLUDING THIS HEAD"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo Tecnico Technical Field

La presente invenzione riguarda perfezionamenti alle macchine utensili o centri di lavoro. Più in particolare, la presente invenzione riguarda perfezionamenti a macchine utensili per la lavorazione del legno o materiali analoghi. Secondo un aspetto, l'invenzione riguarda perfezionamenti ad una testa rotativa o birotativa multi-mandrino per macchine utensili o centri di lavoro. The present invention relates to improvements to machine tools or work centers. More particularly, the present invention relates to improvements to machine tools for working wood or similar materials. According to one aspect, the invention relates to improvements to a multi-spindle rotary or bi-rotary head for machine tools or machining centers.

Stato della Tecnica State of the art

Nella lavorazione di molti materiali, in specie ed in particolare legno, vengono utilizzate macchine utensili a controllo numerico, dette anche centri di lavoro, comprendenti almeno una testa operatrice corredata di uno o più mandrini portautensili. Le teste operatrici possono essere corredate di un movimento di rotazione od oscillazione attorno ad un asse a controllo numerico o a due assi a controllo numerico, tipicamente tra loro ortogonali. Nel secondo caso si parla di teste operatrici bi-rotative. In the processing of many materials, especially and in particular wood, numerically controlled machine tools are used, also known as machining centers, comprising at least one operating head equipped with one or more tool holder spindles. The operating heads can be equipped with a rotation or oscillation movement around a numerically controlled axis or with two numerically controlled axes, typically orthogonal to each other. In the second case we are talking about bi-rotary operating heads.

Usualmente queste teste presentano un numero di mandrini variabile da uno a quattro e più. Tipicamente i mandrini sono disposti con i loro assi di rotazione in una certa configurazione predeterminata ed invariabile. In alcuni casi i mandrini sono disposti con il proprio asse di rotazione tutti orientati a 90° l'uno rispetto all'altro, cioè tutti sostanzialmente ortogonali tra loro. In EP-A-1.452.269 è descritta una testa multi-mandrino comprendente due slitte su ciascuna delle quali è disposto un gruppo di mandrini. Ciascun gruppo di mandrini è ruotante attorno ad un asse di rotazione, sostanzialmente ortogonale all’asse di rotazione a controllo numerico della testa. Questa testa operatrice nota è particolarmente versatile, ma presenta una struttura complessa, ingombrante e costosa. Usually these heads have a number of spindles varying from one to four and more. Typically the spindles are arranged with their axes of rotation in a certain predetermined and invariable configuration. In some cases the spindles are arranged with their own rotation axis all oriented at 90 ° with respect to each other, that is, all substantially orthogonal to each other. EP-A-1.452.269 describes a multi-spindle head comprising two slides on each of which a group of spindles is arranged. Each group of spindles rotates around an axis of rotation, substantially orthogonal to the numerically controlled rotation axis of the head. This known operating head is particularly versatile, but has a complex, bulky and expensive structure.

Teste multi-mandrino mono- o bi-rotative di questo genere vengono utilizzate per eseguire su uno o più pezzi una serie di lavorazioni con utensili fra loro diversi, ciascun utensile essendo montato su un rispettivo mandrino. In alcuni casi le macchine utensili sono corredate di dispositivi cambia-utensili che, durante il ciclo di lavoro di uno stesso pezzo, possono sostituire uno o più degli utensili supportati dai mandrini della testa multi-mandrino per eseguire sullo stesso pezzo in sequenza lavorazioni con un numero di utensili maggiore rispetto al numero di mandrini previsti sulla testa operatrice. Multi-spindle mono- or bi-rotary heads of this kind are used to perform a series of machining operations on one or more pieces with different tools, each tool being mounted on a respective spindle. In some cases, machine tools are equipped with tool change devices which, during the work cycle of the same piece, can replace one or more of the tools supported by the spindles of the multi-spindle head to perform sequential machining operations on the same piece with a number of tools greater than the number of spindles provided on the operating head.

Queste teste operatrici e le rispettive macchine utensili o centri di lavoro che ne fanno uso sono particolarmente versatili ma non esenti da limiti e vincoli per quanto riguarda le lavorazioni che possono essere eseguite. These operating heads and the respective machine tools or machining centers that use them are particularly versatile but not free from limits and constraints as regards the machining that can be performed.

Sommario dell’Invenzione Summary of the Invention

Secondo un aspetto l'invenzione riguarda un perfezionamento ad una testa multi-mandrino, in specie ma non esclusivamente una testa mono-rotativa o bi-rotativa, cioè dotata di uno o due assi di rotazione od oscillazione a controllo numerico, attorno a cui la testa ruota per eseguire varie lavorazioni su un pezzo. According to one aspect, the invention relates to an improvement to a multi-spindle head, in particular but not exclusively a mono-rotary or bi-rotary head, i.e. equipped with one or two numerically controlled rotation or oscillation axes, around which the head rotates to perform various processes on a piece.

Secondo un altro aspetto l'invenzione riguarda una macchina utensile o centro di lavoro che comprende una o più teste operatrici del tipo suddetto. According to another aspect, the invention relates to a machine tool or work center which comprises one or more operating heads of the aforesaid type.

Sostanzialmente, in una possibile forma di realizzazione la testa operatrice multi-mandrino secondo l’invenzione comprende un corpo ed almeno due mandrini porta-utensili portati da detto corpo; almeno uno di detti mandrini è orientabile rispetto al corpo per assumere almeno due orientamenti alternativi, rispettivamente sostanzialmente ortogonale e sostanzialmente parallelo all’asse dell’altro mandrino. Il movimento di registrazione angolare del mandrino può essere vantaggiosamente un movimento manuale, che consente di realizzare teste operatrici particolarmente compatte ed economiche. Non si esclude, tuttavia, di utilizzare un attuatore per eseguire il movimento di registrazione angolare, ad esempio un attuatore a cilindropistone, od un motore elettrico, preferibilmente tuttavia non controllato numericamente, bensì tramite l'utilizzo di due battute definenti due posizioni alternative di lavoro. Questo rende la testa da un lato particolarmente versatile e dall’altro economica e compatta. Ruotando il mandrino in una o nell’altra delle possibili posizioni angolari si possono disporre gli assi di rotazione tra loro paralleli od ortogonali, a seconda del tipo di lavorazione da eseguire e degli utensili da montare. Come verrà descritto in maggiore dettaglio nel seguito, in alcune forme di realizzazione la testa operatrice può essere configurata per eseguire due lavorazioni sequenziali tramite due utensili diversi che lavorano in successione lungo lo stesso percorso, ad esempio due lavorazioni per sgrossare e finire il bordo di un pezzo. In altre configurazioni, gli utensili ed i mandrini possono essere disposti in modo da lavorare simultaneamente due pezzi uguali. Basically, in a possible embodiment, the multi-spindle operating head according to the invention comprises a body and at least two tool-holder spindles carried by said body; at least one of said spindles can be oriented with respect to the body to assume at least two alternative orientations, respectively substantially orthogonal and substantially parallel to the axis of the other spindle. The angular adjustment movement of the spindle can advantageously be a manual movement, which allows to produce particularly compact and economical operating heads. However, the use of an actuator to perform the angular adjustment movement, for example a piston cylinder actuator, or an electric motor, preferably not numerically controlled, but through the use of two stops defining two alternative working positions, is not excluded. . This makes the head particularly versatile on the one hand and economical and compact on the other. By rotating the spindle in one or another of the possible angular positions, the rotation axes can be arranged parallel or orthogonal to each other, depending on the type of processing to be performed and the tools to be mounted. As will be described in greater detail below, in some embodiments the operating head can be configured to perform two sequential machining by means of two different tools that work in succession along the same path, for example two machining to rough and finish the edge of a piece. In other configurations, the tools and spindles can be arranged to simultaneously machine two identical pieces.

In una forma di realizzazione la testa può avere due mandrini, di cui uno fisso e l’altro registrabile angolarmente. Preferibilmente, saranno previsti sul corpo della testa tre mandrini, uno almeno dei quali angolarmente registrabile. Preferibilmente, tuttavia, la testa comprenderà quattro mandrini, registrabili in modo da presentare assi di rotazione tra loro perpendicolari, o comunque orientati a 90° l’uno rispetto all’altro, oppure tra loro paralleli ed affiancati a coppie. In one embodiment, the head can have two spindles, one of which is fixed and the other is angularly adjustable. Preferably, three mandrels will be provided on the body of the head, at least one of which is angularly adjustable. Preferably, however, the head will comprise four spindles, adjustable so as to have rotation axes perpendicular to each other, or in any case oriented at 90 ° to each other, or parallel to each other and side by side in pairs.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di realizzazione della testa operatrice secondo l’invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni dipendenti. Further advantageous features and embodiments of the operating head according to the invention are indicated in the attached dependent claims.

Secondo un ulteriore aspetto, l’invenzione riguarda una macchina utensile comprendente almeno una testa operatrice multi-mandrino come sopra definita. La macchina può essere ad esempio una macchina a montante, fisso o mobile, oppure una macchina a portale. According to a further aspect, the invention relates to a machine tool comprising at least one multi-spindle operating head as defined above. The machine can be, for example, a machine with a column, fixed or mobile, or a gantry machine.

In generale e preferibilmente i mandrini sono elettomandrini, cioè mandrini corredati ciascuno di un rispettivo motore di rotazione dell’asse o albero del mandrino. Questo consente di ottenere teste operatrici particolarmente compatte e di semplice ed economica produzione. In general and preferably the spindles are electro-spindles, i.e. spindles each equipped with a respective motor for rotation of the axis or shaft of the spindle. This allows to obtain particularly compact operating heads that are simple and economical to produce.

Ulteriori caratteristiche e forme di realizzazione della testa e della macchina utensile secondo l’invenzione sono descritte nel seguito e indicate nelle allegate rivendicazioni, che formano parte integrante della presente descrizione. Further characteristics and embodiments of the head and of the machine tool according to the invention are described below and indicated in the attached claims, which form an integral part of this description.

Breve Descrizione dei Disegni Brief Description of the Drawings

L'invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra pratiche forme di realizzazione non limitative dell'invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano: le The invention will be better understood by following the description and the attached drawing, which shows practical non-limiting embodiments of the invention. More specifically, in the drawing they show: the

Figg.1 e 2 in una vista frontale una testa operatrice a quattro mandrini secondo l'invenzione in due distinti assetti operativi; le Figs.1 and 2 in a front view a four-spindle operating head according to the invention in two distinct operating settings; the

Figg.1A e 1B viste assonometriche della testa in assetti corrispondenti a quelli delle Figg.1 e 2; le Figg.3 e 4 una seconda forma di realizzazione di una testa secondo l’invenzione, in due diverse posizioni operative; le Figs.1A and 1B axonometric views of the head in arrangements corresponding to those of Figs.1 and 2; Figs. 3 and 4 a second embodiment of a head according to the invention, in two different operating positions; the

Figg.5 e 6 una terza forma di realizzazione di una testa secondo l'invenzione in due assetti operativi; le Figg.7 ed 8 una quarta forma di realizzazione della testa secondo l’invenzione; la Figs 5 and 6 show a third embodiment of a head according to the invention in two operating settings; Figs. 7 and 8 a fourth embodiment of the head according to the invention; there

Fig.9 una testa come in Fig.2 corredata di due coppie di utensili fra loro uguali; la Fig.9 a head as in Fig.2 equipped with two pairs of identical tools; there

Fig.10 schematicamente la lavorazione in parallelo di due pezzi con una testa equipaggiata come in Fig.9; le Figg.11 e 12 una vista frontale ed una vista laterale di una macchina utensile o centro di lavoro a montante verticale, corredata di una testa operatrice del tipo illustrato nelle Figg.1 e 2; le Fig.10 schematically the parallel machining of two pieces with a head equipped as in Fig.9; Figures 11 and 12 show a front view and a side view of a machine tool or machining center with vertical upright, equipped with an operating head of the type illustrated in Figures 1 and 2; the

Figg.13 e 14 una macchina utensile o centro di lavoro a portale equipaggiata con una testa operatrice del tipo illustrato nelle Figg.1 e 2; la Figures 13 and 14 a machine tool or portal machining center equipped with an operating head of the type illustrated in Figures 1 and 2; there

Figg.15 una vista frontale di una macchina utensile o centro di lavoro a portale analogo a quello di Figg.13 e 14, equipaggiato con una diversa disposizione di utensili per eseguire su un pezzo in lavoro una duplice lavorazione in sequenza con un unico movimento della testa operatrice; e la Figs. 15 a front view of a machine tool or portal machining center similar to that of Figs. 13 and 14, equipped with a different arrangement of tools to perform a double machining in sequence on a workpiece with a single movement of the operating head; and the

Fig.16 uno schema per una migliore comprensione della lavorazione eseguibile con la macchina utensile di Fig.15. Descrizione di Forme di Attuazione dell’Invenzione Fig. 16 a diagram for a better understanding of the machining that can be carried out with the machine tool of Fig. 15. Description of Forms of Implementation of the Invention

Con iniziale riferimento alle Figg.1, 1A, 2 e 2A verrà nel seguito descritta una prima forma di realizzazione di una testa multi-mandrino secondo l'invenzione. With initial reference to Figs.1, 1A, 2 and 2A, a first embodiment of a multi-spindle head according to the invention will be described below.

La testa è complessivamente indicata con 1. Essa presenta un corpo 3, su cui sono montati un primo mandrino 5 ed un secondo mandrino 7. I mandrini 5 e 7 sono preferibilmente elettromandrini, cioè mandrini dotati ciascuno di un rispettivo motore, tipicamente in asse con l'asse di rotazione del mandrino, così da ottenere una struttura compatta e senza necessità di trasmissioni di moto. In forme di realizzazione preferite gli elettromandrini sono elettromandrini ad alta velocità, con velocità di rotazione regolabile che possono arrivare a valori ad esempio nell'intervallo di 18.000-24.000 giri/min. Preferibilmente gli elettromandrini impiegati sono elettromandrini cosiddetti HSC ("High speed Contouring"). Con 5A-5A è indicato l'asse di rotazione dell'elettromandrino 5 e con 7A-7A è indicato l'asse di rotazione dell'elettromandrino 7. I due assi 5A-5A e 7A-7A sono tra loro sostanzialmente paralleli, mentre gli attacchi per gli utensili da montare sugli elettromandrini 5, 7 sono orientati in modo opposto rispetto al corpo 3 della testa operatrice 1. Con A è indicato un primo asse di rotazione od oscillazione a controllo numerico della testa operatrice 1, estendentesi ortogonalmente al piano delle Figg.1 e 2. La testa 1 può ruotare od oscillare attorno all’asse A sotto il controllo di un programma elettronico della macchina utensile o centro di lavoro su cui la testa viene installata. Gli elettromandrini 5 e 7 sono disposti in modo simmetrico rispetto all'asse di traccia A. The head is indicated as a whole with 1. It has a body 3, on which a first spindle 5 and a second spindle 7 are mounted. The spindles 5 and 7 are preferably electro-spindles, i.e. spindles each equipped with a respective motor, typically in axis with the axis of rotation of the spindle, so as to obtain a compact structure without the need for motion transmissions. In preferred embodiments, the electrospindles are high-speed electrospindles, with adjustable rotation speed which can reach values, for example, in the range of 18,000-24,000 rpm. Preferably, the electrospindles used are so-called HSC ("High speed Contouring") electrospindles. 5A-5A indicates the rotation axis of the electrospindle 5 and 7A-7A indicates the rotation axis of the electrospindle 7. The two axes 5A-5A and 7A-7A are substantially parallel to each other, while the attachments for the tools to be mounted on the electrospindles 5, 7 are oriented in an opposite way with respect to the body 3 of the operating head 1. A indicates a first numerically controlled rotation or oscillation axis of the operating head 1, extending orthogonally to the plane of Figs. .1 and 2. The head 1 can rotate or oscillate around the axis A under the control of an electronic program of the machine tool or machining center on which the head is installed. The electrospindles 5 and 7 are arranged symmetrically with respect to the trace axis A.

Sul corpo 3 sono montati ulteriormente un terzo elettromandrino 9 ed un quarto elettromandrino 11. Questi elettromandrini 9 ed 11 sono registrabili angolarmente tramite una rotazione di 180° attorno ad un asse di regolazione angolare B-B diagonale. In alcune forme di realizzazione l'asse B-B interseca l'asse A di rotazione a controllo numerico della testa 1. A third electro-spindle 9 and a fourth electro-spindle 11 are further mounted on the body 3. These electro-spindles 9 and 11 are angularly adjustable by means of a rotation of 180 ° around a diagonal angular adjustment axis B-B. In some embodiments the B-B axis intersects the numerically controlled rotation axis A of the head 1.

Come si osserva confrontando le Figg.1 e 2 ovvero 1A e 2A, ciascuno degli elettromandrini 9 ed 11 può ruotare attorno all'asse comune B-B di regolazione angolare per assumere due distinti assetti angolari rispetto al corpo 3 della testa operatrice 1. Nelle Figg.1, 1A gli assi di rotazione 9A-9A e 11A-11A degli elettromandrini 9 ed 11 sono paralleli o sostanzialmente paralleli tra loro ed orientati a 90°, cioè sostanzialmente ortogonali rispetto agli assi 5A-5A e 7A-7A degli elettromandrini 5 e 7 rispettivamente. Di conseguenza nell'assetto di Fig.1 ed 1A gli assi di rotazione degli utensili montati sugli elettromandrini 5, 7, 9 ed 11 sono orientati a 90° l'uno rispetto all'altro. Gli attacchi dei mandrini 9 ed 11 sono contrapposti fra loro rispetto al corpo 3 della testa operatrice 1 in modo analogo a quanto accade per gli elettromandrini 5 e 7. As can be observed by comparing Figs.1 and 2 or 1A and 2A, each of the electrospindles 9 and 11 can rotate around the common angular adjustment axis B-B to assume two distinct angular arrangements with respect to the body 3 of the operating head 1. In Figs. 1, 1A the rotation axes 9A-9A and 11A-11A of the electrospindles 9 and 11 are parallel or substantially parallel to each other and oriented at 90 °, i.e. substantially orthogonal with respect to the axes 5A-5A and 7A-7A of the electrospindles 5 and 7 respectively. Consequently, in the setting of Fig.1 and 1A the rotation axes of the tools mounted on the electrospindles 5, 7, 9 and 11 are oriented at 90 ° with respect to each other. The attachments of the spindles 9 and 11 are opposed to each other with respect to the body 3 of the operating head 1 in a similar way to what happens for the electrospindles 5 and 7.

Viceversa, nell'assetto delle Figg.2, 2A gli elettromandrini 9 ed 11 sono stati ruotati attorno all'asse B-B per assumere un assetto in cui l'asse di rotazione 9A-9A dell'elettromandrino 9 è parallelo all'asse di rotazione 5A-5A dell'elettromandrino 5. Inoltre, l'asse di rotazione 9A-9A dell'elettromandrino 9 è coincidente con l'asse di rotazione 7A-7A del mandrino od elettromandrino 7 e analogamente l'asse di rotazione 11A-11A dell'elettromandrino 11 è parallelo all'asse 7A-7A dell'elettromandrino 7 e coincidente con l'asse 5A-5A dell'elettromandrino 5. Vice versa, in the setting of Figs. 2, 2A, the electrospindles 9 and 11 have been rotated around the axis B-B to assume an attitude in which the rotation axis 9A-9A of the electrospindle 9 is parallel to the rotation axis 5A -5A of the electrospindle 5. Furthermore, the rotation axis 9A-9A of the electrospindle 9 coincides with the rotation axis 7A-7A of the spindle or electrospindle 7 and similarly the rotation axis 11A-11A of the electrospindle 11 is parallel to the axis 7A-7A of the electrospindle 7 and coincides with the axis 5A-5A of the electrospindle 5.

In definitiva nell'assetto delle Figg.2, 2A gli elettromandrini 5, 9 si presentano fra loro affiancati e paralleli, su un lato del corpo 3 della testa operatrice 1, mentre gli elettromandrini 7 ed 11 si trovano fra loro affiancati con gli assi di rotazione paralleli e sulla faccia o lato opposto del corpo 3 della testa operatrice 1. In conclusion, in the arrangement of Figs. 2, 2A, the electrospindles 5, 9 are placed side by side and parallel to each other, on one side of the body 3 of the operating head 1, while the electrospindles 7 and 11 are found side by side with the axes of parallel rotation and on the opposite face or side of the body 3 of the operating head 1.

Si deve comprendere che la testa operatrice delle Figg.1, 1A, 2, 2A può assumere anche altre due configurazioni intermedie e cioè: una configurazione in cui l'elettromandrino 9 si trova nella posizione della Fig.1 e l'elettromandrino 11 nella posizione della Fig.2; una ulteriore configurazione in cui l'elettromandrino 9 si trova nella posizione della Fig.2 e l'elettromandrino 11 nella posizione della Fig.1. It must be understood that the operating head of Figs.1, 1A, 2, 2A can also assume two other intermediate configurations, namely: a configuration in which the electrospindle 9 is in the position of Fig.1 and the electrospindle 11 in the position of Fig.2; a further configuration in which the electrospindle 9 is in the position of Fig.2 and the electrospindle 11 in the position of Fig.1.

Si deve anche comprendere che la rotazione o regolazione angolare degli elettromandrini 9, 11 attorno ad un asse diagonale comune B-B è una configurazione preferita, ma che i due mandrini potrebbero essere ruotati per la propria regolazione angolare attorno a due assi paralleli ma non coincidenti. Analogamente, si deve comprendere che secondo varianti di realizzazione meno vantaggiose, nell'assetto di Fig.2 gli assi 9A-9A e 7A-7A potrebbero essere paralleli ma non coincidenti, ed analogamente per quanto riguarda gli assi 5A-5A rispetto agli assi 11A-11A. It should also be understood that the rotation or angular adjustment of the electrospindles 9, 11 around a common diagonal axis B-B is a preferred configuration, but that the two mandrels could be rotated for their own angular adjustment around two parallel but not coincident axes. Similarly, it must be understood that according to less advantageous embodiments, in the arrangement of Fig. 2 the axes 9A-9A and 7A-7A could be parallel but not coincident, and similarly as regards the axes 5A-5A with respect to the axes 11A -11A.

Le Figg.3 e 4 mostrano una variante di realizzazione rispetto alla testa illustrata nelle Figg.1, 1A, 2, 2A. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti a quelle della precedente forma di realizzazione. La differenza fra le due varianti consiste nel fatto che nelle Figg.3 e 4, che mostrano due assetti della stessa testa operatrice ancora indicata con 1, per essere registrati gli elettromandrini 9 ed 11 ruotano angolarmente attorno a due assi BX e BY paralleli all'asse A attorno a cui ruota od oscilla la testa 1 nel suo complesso. Per il resto la testa 1vdelle Figg.3 e 4 è equivalente a quelle delle figure precedenti. Figures 3 and 4 show a variant embodiment with respect to the head illustrated in Figures 1, 1A, 2, 2A. Equal numbers indicate parts equal or equivalent to those of the previous embodiment. The difference between the two variants consists in the fact that in Figs. 3 and 4, which show two arrangements of the same operating head still indicated with 1, in order to be registered the electrospindles 9 and 11 rotate angularly around two axes BX and BY parallel to the axis A around which the head 1 rotates or oscillates as a whole. For the rest, the head 1v of Figs. 3 and 4 is equivalent to those of the previous figures.

Le Figg.5 e 6 mostrano una testa operatrice 101 con un corpo 103 ruotante attorno ad un asse di rotazione od oscillazione a controllo numerico A. Al corpo 103 sono vincolati due elettromandrini 105 e 107 di cui con 105A-105A e 107A-107A sono indicati gli assi di rotazione. Detti assi sono tra loro sostanzialmente ortogonali e non orientabili. Sullo stesso corpo 103 della testa 101 è vincolato un terzo mandrino 109 che può essere angolarmente orientato attorno ad un asse B-B per assumere alternativamente la posizione angolare di Fig.5 ovvero di Fig.6. Nell'assetto di Fig.5 l'asse di rotazione 109A-109A dell'elettromandrino 109 è parallelo all'asse 107A-107A ed i due elettromandrini 109, 107 sono disposti fra loro contrapposti rispetto al corpo 103 della testa 101. Nell'assetto della Fig.6, viceversa, l'asse di rotazione 109A-109A dell'elettromandrino 109 è parallelo all'asse di rotazione 105A-105A dell'elettromandrino 105. Figures 5 and 6 show an operating head 101 with a body 103 rotating around a numerically controlled rotation or oscillation axis A. Two electrospindles 105 and 107 are connected to the body 103, of which 105A-105A and 107A-107A are the axes of rotation are indicated. Said axes are substantially orthogonal to each other and cannot be oriented. A third spindle 109 is constrained on the same body 103 of the head 101 which can be angularly oriented around an axis B-B to alternatively assume the angular position of Fig.5 or Fig.6. In the arrangement of Fig.5, the rotation axis 109A-109A of the electrospindle 109 is parallel to the axis 107A-107A and the two electrospindles 109, 107 are arranged opposite each other with respect to the body 103 of the head 101. of Fig.6, vice versa, the rotation axis 109A-109A of the electrospindle 109 is parallel to the rotation axis 105A-105A of the electrospindle 105.

Le Figg.7 ed 8 mostrano una variante di realizzazione della testa delle Figg.5 e 6. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti a quelle delle Figg.5 e 6. La differenza fra le due varianti delle Figg.5, 6 e 7, 8 consiste nel fatto che nel secondo caso l'elettromandrino 109 può essere registrato nell'una o nell'altra delle due posizioni angolari delle Figg.7 ed 8 tramite un movimento attorno ad un asse B, parallelo all'asse A e cioè ortogonale al piano delle figure. Figures 7 and 8 show a variant embodiment of the head of Figures 5 and 6. Same numbers indicate parts that are the same or equivalent to those of Figures 5 and 6. The difference between the two variants of Figures 5, 6 and 7 , 8 consists in the fact that in the second case the electrospindle 109 can be registered in one or the other of the two angular positions of Figs. 7 and 8 by means of a movement around an axis B, parallel to the axis A, i.e. orthogonal on the plane of the figures.

In Fig.9 è mostrata a titolo esemplificativo una testa 1 equivalente a quella illustrata nelle Figg.1, 1A, 2, 2A equipaggiata con una prima coppia di utensili U1, U2 montati sugli elettromandrini 5 e 9 orientati nella posizione indicata nelle Figg.2, 2A. Sugli elettromandrini 7 ed 11 sono viceversa montati utensili U3 ed U4 uguali tra loro e diversi dagli utensili U1, U2. Con la testa così equipaggiata possono essere lavorati in parallelo due pezzi tra loro uguali indicati con P1 e P2 in Fig.10. In detta figura sono anche rappresentati gli utensili U1 e U2 in posizione di lavoro, utilizzati ad esempio per effettuare una lavorazione di contorno dei due pezzi P1, P2 simultaneamente. Sui due pezzi P1, P2 sono anche indicate due mortase M1, M2 realizzabili simultaneamente sempre utilizzando due utensili ad esempio gli stessi utensili U1, U2. Sono anche indicate due coppie di fori F1, F1 e F2, F2 sui pezzi P1 e P2 rispettivamente. Questi fori possono essere realizzati a coppie, nel senso che un primo foro F1 può essere realizzato contemporaneamente ad un primo foro F2, ad esempio tramite gli utensili U4 ed U3. In Fig. 9, by way of example, a head 1 equivalent to that shown in Figs. 1, 1A, 2, 2A is shown equipped with a first pair of tools U1, U2 mounted on the electrospindles 5 and 9 oriented in the position indicated in Figs. 2 , 2A. On the electrospindles 7 and 11 there are vice versa mounted tools U3 and U4 identical to each other and different from tools U1, U2. With the head thus equipped, two identical pieces indicated with P1 and P2 in Fig. 10 can be machined in parallel. In said figure the tools U1 and U2 are also represented in the working position, used for example to perform a contour machining of the two pieces P1, P2 simultaneously. Two mortises M1, M2 are also indicated on the two pieces P1, P2, which can be made simultaneously always using two tools, for example the same tools U1, U2. Also indicated are two pairs of holes F1, F1 and F2, F2 on the pieces P1 and P2 respectively. These holes can be made in pairs, in the sense that a first hole F1 can be made simultaneously with a first hole F2, for example by means of tools U4 and U3.

Nelle Figg.11 e 12 è mostrata una macchina utensile 201A a montante, su cui è installata una testa operatrice 1 corredata di rispettivi utensili, per eseguire varie lavorazioni. Con P1 e P2 sono indicati due pezzi uguali simultaneamente in lavorazione montati su porta-pezzi 203, 205. I porta pezzi 203, 205 sono montati su un carro 207 scorrevole su una guida 209 secondo la freccia X. La testa 1 è montata su un braccio 211 portato da una slitta 213 scorrevole secondo la freccia Z lungo il montante 215. Quest'ultimo può essere mobile ad esempio secondo la freccia Y (Fig.11). Gli assi X, Y, Z costituiscono tre assi di traslazione a controllo numerico della macchina utensile o centro di lavoro 201. Figures 11 and 12 show an upright machine tool 201A, on which an operating head 1 equipped with respective tools is installed, to perform various machining operations. P1 and P2 indicate two identical pieces being worked simultaneously mounted on piece holders 203, 205. The piece holders 203, 205 are mounted on a carriage 207 sliding on a guide 209 according to the arrow X. The head 1 is mounted on a arm 211 carried by a slide 213 sliding according to the arrow Z along the upright 215. The latter can be movable, for example, according to the arrow Y (Fig.11). The X, Y, Z axes constitute three numerically controlled translation axes of the machine tool or machining center 201.

La testa 1 è una testa birotativa cioè dotata di un movimento di oscillazione o rotazione attorno ad un primo asse a controllo numerico A ed attorno ad un secondo asse a controllo numerico C tra loro preferibilmente ortogonali. Come si osserva in particolare in Fig.12, tramite una prima coppia di utensili tra loro uguali supportati dall'elettromandrino 7 e dall'elettromandrino 11, possono essere lavorati simultaneamente pezzi P1, P2. Sugli altri due elettromandrini sono montati due utensili di tipo diverso, che possono eseguire separatamente sull'uno o sull'altro dei due pezzi P1, P2 lavorazioni di altro tipo. I mandrini od elettromandrini sono in questo caso configurati in una posizione intermedia tra quella delle Figg.1 e 2, cioè con gli assi di rotazione degli elettromandrini 7, 11 tra loro paralleli e gli assi degli elettromandrini 5, 9 tra loro ortogonali. The head 1 is a bi-rotary head that is equipped with an oscillation or rotation movement around a first numerically controlled axis A and around a second numerically controlled axis C, preferably perpendicular to each other. As can be observed in particular in Fig. 12, by means of a first pair of identical tools supported by the electrospindle 7 and by the electrospindle 11, pieces P1, P2 can be machined simultaneously. The other two electrospindles are fitted with two tools of different types, which can perform different types of machining on one or the other of the two pieces P1, P2 separately. The spindles or electrospindles are in this case configured in an intermediate position between that of Figs. 1 and 2, ie with the rotation axes of the electrospindles 7, 11 parallel to each other and the axes of the electrospindles 5, 9 orthogonal to each other.

Le Figg.13 e 14 mostrano l'utilizzo di una testa operatrice del tipo mostrato nelle Figg.1, 1A, 2, 2A su una macchina utensile o centro di lavoro a portale 301. La macchina 301 comprende due montati 303 ed una traversa 305 su cui scorre, secondo una direzione X, una slitta 307 che porta la testa 1. Quest'ultima è portata da un braccio 309 supportato dalla slitta 307 mobile rispetto ad essa secondo la doppia freccia Z. Con C è indicato un asse di rotazione od oscillazione a controllo numerico del braccio 309 e quindi della testa 1 da esso sopportata. Con A è indicato il secondo asse di rotazione od oscillazione a controllo numerico della testa 1, ortogonale all'asse C. Figures 13 and 14 show the use of an operating head of the type shown in Figures 1, 1A, 2, 2A on a machine tool or portal machining center 301. The machine 301 comprises two mounted 303 and a crosspiece 305 on which slides, according to a direction X, a slide 307 carrying the head 1. The latter is carried by an arm 309 supported by the slide 307 movable with respect to it according to the double arrow Z. C indicates an axis of rotation or numerically controlled oscillation of the arm 309 and therefore of the head 1 supported by it. A indicates the second axis of rotation or oscillation with numerical control of the head 1, orthogonal to the C axis.

Con U1 e U2 sono indicati due utensili montati sugli elettromandrini 9 e 7 della testa 1, mentre nella particolare configurazione mostrata nelle Figg.13 e 14 gli elettromandrini 5 ed 11 sono sprovvisti di utensili, ma potrebbero essere corredati di utensili uguali o diversi rispetto agli utensili U1, U2. L'assetto della testa U1 è quello illustrato nelle Figg.1, 1A, cioè un assetto con gli assi di rotazione degli elettromandrini 5, 7, 9, 11 tra loro ortogonali. U1 and U2 indicate two tools mounted on the electrospindles 9 and 7 of the head 1, while in the particular configuration shown in Figs. 13 and 14 the electrospindles 5 and 11 do not have tools, but could be equipped with the same or different tools compared to the tools U1, U2. The arrangement of the head U1 is that illustrated in Figs.1, 1A, ie an arrangement with the rotation axes of the electrospindles 5, 7, 9, 11 orthogonal to each other.

In Fig.13 la testa si trova in posizione per far lavorare l'utensile U1 su un pezzo P, ad esempio per eseguire una foratura. L'utensile U2 può essere una lama discoidale di dimensione radiale elevata. La possibilità di ruotare angolarmente e posizionare l'elettromandrino 9 rispetto al corpo 3 della testa premette di posizionare l'utensile U1 rispetto all'utensile U2 in modo che il secondo utensile non interferisca con il pezzo P durante l’utilizzo del primo utensile, senza necessità di modificare la posizione del pezzo P rispetto al porta-pezzo 315. Quest'ultimo è mobile tramite una slitta 317 lungo un basamento 319 che si sviluppa ortogonalmente alla traversa 305 del portale e sotto a quest'ultima. In Fig. 13 the head is in position to make tool U1 work on a piece P, for example to make a hole. The U2 tool can be a large radial disk blade. The possibility of angularly rotating and positioning the electrospindle 9 with respect to the body 3 of the head allows to position the tool U1 with respect to the tool U2 so that the second tool does not interfere with the piece P during the use of the first tool, without the need to modify the position of the piece P with respect to the piece holder 315. The latter is movable by means of a slide 317 along a base 319 which extends orthogonally to the crosspiece 305 of the portal and under the latter.

In Fig.14 la stessa macchina utensile 301 è mostrata nella posizione della testa 1 per eseguire la lavorazione del pezzo P tramite la lama discoidale U2. Questa può entrare in lavoro semplicemente ruotando l'elettromandrino 9 rispetto alla posizione assunta nella Fig.13, evitando l'interferenza dell'utensile U1 con il pezzo durante la lavorazione dell'utensile U2. In Fig. 14 the same machine tool 301 is shown in the position of the head 1 to perform the machining of the piece P by means of the discoidal blade U2. This can enter work simply by rotating the electrospindle 9 with respect to the position assumed in Fig. 13, avoiding the interference of the tool U1 with the piece during the machining of the tool U2.

La Fig.15 mostra una macchina utensile o centro di lavoro a portale 401 simile alla macchina 301, ma con un portale più ampio, cioè con una traversa 405 più lunga, portata sempre su due montanti 403. Al di sotto della traversa 405 si sviluppano due basamenti 407A, 407B per due tavoli porta-pezzo 409A, 409B che possono lavorare in ciclo pendolare, cioè possono portarsi alternativamente in una posizione di lavoro ed in una posizione di carico e scarico dei pezzi. Con P è indicato un pezzo in lavorazione sul tavolo 409B. La testa è ancora indicata con 1 ed è portata da un braccio bi-rotativo 415 equivalente al braccio 309 delle Figg.13 e 14. Fig. 15 shows a machine tool or portal machining center 401 similar to the machine 301, but with a wider portal, that is, with a longer crosspiece 405, always carried on two uprights 403. Underneath the crosspiece 405 they develop two bases 407A, 407B for two workpiece-carrying tables 409A, 409B which can work in a pendular cycle, that is, they can move alternately into a working position and a position for loading and unloading the pieces. P indicates a workpiece on table 409B. The head is still indicated with 1 and is carried by a bi-rotary arm 415 equivalent to the arm 309 of Figs. 13 and 14.

Con Z e X sono indicati gli assi a controllo numerico di traslazione della testa 1 rispetto alla struttura portante e con C ed A sono indicati gli assi di rotazione a controllo numerico della testa 1 stessa. Con U1 e U2 sono indicati due utensili montati su due elettromandrini, ad esempio gli elettromandrini 7 ed 11, orientati con i propri assi di rotazione tra loro paralleli e paralleli all'asse di rotazione a controllo numerico C. Come nell'esempio delle Figg.13 e 14, anche in Fig.15 viene previsto un terzo asse di traslazione a controllo numerico Y, ortogonale al piano della figura, lungo cui possono traslare i tavoli porta pezzo 409A, 409B quando scorrono lungo i basamenti 407A, 407B. Z and X indicate the numerically controlled axes of translation of the head 1 with respect to the supporting structure and with C and A the numerically controlled rotation axes of the head 1 itself are indicated. U1 and U2 indicate two tools mounted on two electrospindles, for example the electrospindles 7 and 11, oriented with their own rotation axes parallel to each other and parallel to the numerically controlled rotation axis C. As in the example of Figs. 13 and 14, also in Fig. 15 a third axis of translation with numerical control Y is provided, orthogonal to the plane of the figure, along which the workpiece-holding tables 409A, 409B can translate when they slide along the bases 407A, 407B.

Con un assetto di questo tipo, muovendo la testa operatrice 1 secondo l'asse X e attorno all'asse C e muovendo il pezzo di lavoro P lungo l'asse Y traslando il porta pezzo 409B sul basamento 407B è possibile ad esempio eseguire un lavoro di contornatura sul pezzo P, come mostrato schematicamente in Fig.16. In questa lavorazione i due utensili U1 e U2 lavorano in sequenza il perimetro P1, cioè il bordo P1 del pezzo P per tutta la sua lunghezza o comunque per un tratto di tale sviluppo. Il movimento è eseguito mantenendo gli utensili U1, U2 tra loro paralleli e costantemente in contatto con il bordo del pezzo P grazie al movimento combinato attorno all'asse C a controllo numerico e lungo gli assi X ed Y di traslazione. I movimenti a controllo numerico sugli assi X ed Y sono rappresentati dalle rispettive frecce anche in Fig.16. With an arrangement of this type, by moving the operating head 1 along the X axis and around the C axis and moving the work piece P along the Y axis by translating the workpiece holder 409B on the base 407B, it is possible, for example, to perform a job contouring on the piece P, as shown schematically in Fig. 16. In this process, the two tools U1 and U2 work in sequence the perimeter P1, that is the edge P1 of the piece P for its entire length or in any case for a portion of this development. The movement is performed by keeping the tools U1, U2 parallel to each other and constantly in contact with the edge of the piece P thanks to the combined movement around the numerically controlled C axis and along the X and Y translation axes. The numerically controlled movements on the X and Y axes are represented by the respective arrows also in Fig. 16.

Ad esempio gli utensili U1 ed U2 possono eseguire due lavorazioni successive come una lavorazione di sgrossatura affidata all'utensile U1 e di finitura affidata all'utensile U2, oppure una lavorazione di fresatura cilindrica e di profilatura. L'insieme dei due utensili U1, U2 è movimentato attorno all'asse C a controllo numerico e lungo l'asse X di traslazione, mentre il pezzo è movimentato lungo l'asse Y a controllo numerico e gli utensili U1, U2 ruotano attorno ai rispettivi assi di rotazione, paralleli tra loro ed all’asse C di rotazione od oscillazione a controllo numerico. For example, tools U1 and U2 can perform two successive machining operations such as roughing entrusted to tool U1 and finishing machining entrusted to tool U2, or cylindrical milling and profiling machining. The set of the two tools U1, U2 is moved around the numerically controlled C axis and along the X translation axis, while the piece is moved along the numerically controlled Y axis and the tools U1, U2 rotate around the respective axes of rotation, parallel to each other and to the C axis of rotation or oscillation with numerical control.

Una lavorazione analoga sarebbe possibile una macchina a montante come quella illustrata nelle Figg.11 e 12, dotando il tavolo porta pezzo 207 di un asse di rotazione verticale. A similar processing would be possible with an upright machine such as the one illustrated in Figs. 11 and 12, by equipping the workpiece table 207 with a vertical rotation axis.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica dell'invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni. It is understood that the drawing shows only an exemplification given only as a practical demonstration of the invention, which can vary in the forms and arrangements without however departing from the scope of the concept underlying the invention. The presence of any reference numbers in the attached claims has the purpose of facilitating the reading of the claims with reference to the description and the drawing, and does not limit the scope of protection represented by the claims.

Claims

Claims 1. A multi-spindle operating head, comprising a body and at least two tool-holder spindles carried by said body, in which at least one of said spindles is orientable with respect to said body to assume at least two alternative orientations, respectively substantially orthogonal and substantially parallel to the axis of the other spindle.

2. Operating head as per claim 1, in which said spindles are high-speed electrospindles, each equipped with its own electric motor which controls the rotation of the respective axis.

3. Operating head as per claim 1 or 2, in which said spindles have independent rotation speeds.

4. Operating head as per claim 1 or 2 or 3, comprising three mandrels.

5. Operating head as per claim 4, in which two of said spindles have a fixed orientation with respect to the body and a first of said spindles can be oriented in at least two alternative positions, in the first of which it is arranged with its own axis of rotation orthogonal to the axis of rotation of a second of the fixed spindles and in the second of which it is arranged alongside and with the axis parallel to said second fixed spindle.

6. Operating head as per claim 4, in which said two fixed orientation spindles have rotation axes substantially orthogonal to each other.

7. Operating head as per claim 1 or 2 or 3, comprising four spindles, the rotation axes of which can assume mutually oriented positions substantially orthogonal to each other, at least one of said spindles being angularly movable to assume a position in which it is placed side by side and with its own rotation axis substantially parallel to the rotation axis of another of said four mandrels.

8. Operating head as per claim 7, in which two of said mandrels are angularly orientable to arrange the respective rotation axis in an approximately orthogonal position and alternatively approximately parallel and flanked to the rotation axis of an adjacent mandrel.

9. Operating head as per claim 8, in which two of said mandrels have a fixed axis with respect to said head.

10. Operating head as per claim 8 or 9, in which said two angularly orientable spindles are oscillating around a common diagonal axis.

11. Operating head as per claim 7, 8 or 9, in which said spindles can be arranged with their rotation axes substantially orthogonal or alternatively parallel to each other, with pairs of spindles opposite each other and with substantially coaxial rotation axes.

12. Operating head according to one or more of the preceding claims, with at least one axis of oscillation or rotation with numerical control, to move the body of the head with the respective spindles with respect to a workpiece according to a numerical control program.

13. Operating head as per claim 12, in which said numerically controlled rotation axis is substantially orthogonal to a plane of arrangement of the rotation axes of the spindles of said head.

14. Operating head as per claim 12 or 13, movable according to two numerically controlled oscillation or rotation axes, substantially orthogonal to each other.

15. Operating head as per one or more of the preceding claims, in which said or said orientable mandrels can be positioned manually with respect to the body of the head.

16. A machine tool comprising a multi-spindle operating head according to one or more of the preceding claims.

17. Machine tool according to claim 16, in which said operating head is carried by a post.

18. Machine tool according to claim 16, in which said operating head is carried by a portal.

19. Machine tool as per claim 16, 17 or 18, in which said operating head is a rotary head and preferably a bi-rotary head, rotating around two numerically controlled rotation or oscillation axes, preferably orthogonal to each other.