ITMI20001966A1

ITMI20001966A1 - ATTACK GROUP AND POSITIONING FOR AN ACCESSORY HEAD OF NUMERICALLY CONTROLLED MACHINE TOOL.

Info

Publication number: ITMI20001966A1
Application number: IT2000MI001966A
Authority: IT
Inventors: Kuan Yong-Chang
Original assignee: Awea Mechantronic Co Ltd
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2002-03-07
Also published as: IT1318830B1; ITMI20001966A0

Description

Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: Patent application for industrial invention entitled:

"Gruppo d'attacco e posizionamento per una testa accessoria di macchina utensile a controllo numerico" "Attachment and positioning unit for an accessory head of a numerically controlled machine tool"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Settore dell’invenzione Sector of the invention

La presente invenzione riguarda in generale una macchina utensile a controllo numerico e, in particolare, un dispositivo di comando ad anelli idraulico/pneumatico per l’attacco ed il posizionamento di una testa accessoria della macchina utensile a controllo numerico. The present invention generally relates to a numerically controlled machine tool and, in particular, to a hydraulic / pneumatic ring control device for the attachment and positioning of an accessory head of the numerically controlled machine tool.

Sfondo dell’invenzione Background of the invention

La macchina utensile a controllo numerico di tipo verticale è d’impiego comune nell’industria. In funzionamento, l’utensile è montato direttamente sotto la testa di lavorazione dell’albero principale del corpo macchina per lavorare sul pezzo verticalmente. Quando il pezzo deve essere lavorato lateralmente secondo un angolo specifico, o per prolunga del’estremità dell’albero principale, la macchina utensile a controllo numerico deve essere provvista di una testa accessoria per facilitare le operazioni di macchina. Il modo convenzionale di montare una testa accessoria sulla macchina utensile numerica prevede generalmente l’uso di bulloni di fissaggio. Come mostrato nelle Figure 1 e 2, un albero principale 1 è provvisto di una pluralità di fori filettati 2 sul suo lato inferiore. Una testa accessoria 3 presenta alla sommità una pluralità di fori 4 per bulloni, in posizioni corrispondenti con i fori filettati 2 dell’albero principale 1. Il processo di montaggio della testa accessoria 3 prevede l’uso di un fermo 6 portautensile nell’albero principale 1 per bloccare una bussola 7 portautensile della sommità della testa accessoria 3, in maniera che la testa accessoria 3 risulti sospesa. Dopo di ciò, la testa accessoria 3 viene fissata all’albero principale 1 mediante una pluralità di bulloni 5 di fissaggio che vanno ad impegnare i fori filettati 2 dell’albero principale 1 attraversando i fori 4 per bulloni della testa accessoria 3. Un metodo d’attacco convenzionale come quello sopra descritto è piuttosto inefficiente e, nel migliore dei casi, comporta dispendio di tempo. Inoltre, i fori filettati 2 dell’albero principale 1 ed i fori 4 per bulloni della testa accessoria 3 devono essere eseguiti con precisione, e questo aggrava i costi. La testa accessoria 3 deve poi essere regolata e fissata più volte per consentire alla testa accessoria 3 di operare ad angoli diversi. E’ dunque chiaro come il modo convenzionale di applicare la testa accessoria 3 all’albero principale 1 non sia economicamente conveniente. The vertical type numerical control machine tool is commonly used in industry. In operation, the tool is mounted directly under the machining head of the main shaft of the machine body to work vertically on the piece. When the piece has to be machined sideways according to a specific angle, or as an extension of the end of the main shaft, the numerically controlled machine tool must be equipped with an accessory head to facilitate machine operations. The conventional way of mounting an accessory head on the numerical machine tool generally involves the use of fixing bolts. As shown in Figures 1 and 2, a main shaft 1 is provided with a plurality of threaded holes 2 on its lower side. An accessory head 3 has at the top a plurality of holes 4 for bolts, in corresponding positions with the threaded holes 2 of the main shaft 1. The assembly process of the accessory head 3 involves the use of a tool holder stop 6 in the main shaft. 1 to lock a tool holder bush 7 of the top of the accessory head 3, so that the accessory head 3 is suspended. Thereafter, the accessory head 3 is fixed to the main shaft 1 by means of a plurality of fixing bolts 5 which engage the threaded holes 2 of the main shaft 1 by passing through the bolt holes 4 of the accessory head 3. A method of Conventional attack such as the one described above is rather inefficient and, at best, is time consuming. In addition, the threaded holes 2 of the main shaft 1 and the holes 4 for bolts of the accessory head 3 must be made with precision, and this increases costs. The accessory head 3 must then be adjusted and fixed several times to allow the accessory head 3 to operate at different angles. It is therefore clear that the conventional way of applying the accessory head 3 to the main shaft 1 is not economically convenient.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Obiettivo primario della presente invenzione è perciò quello di mettere a disposizione un dispositivo di comando ad anelli idraulico /pneumatico per l’attacco di una testa accessoria all’albero principale di una macchina utensile a controllo numerico. Il dispositivo comprende due supporti a cilindro ed un pistone disposto fra i due supporti a cilindro. Il pistone dispone di una cavità idraulica e di una cavità pneumatica che sono in comunicazione con gli anelli idraulico /pneumatico. Il pistone é collegato con la sua estremità inferiore ad un blocco d’innesto. Il pistone è fatto muovere dagli anelli idraulico /pneumatico in modo da comandare l’innesto ed il disinnesto del blocco d’innesto rispetto ad un blocco ritentore della testa accessoria. Nel processo di montaggio della testa accessoria, questa viene disposta anzitutto sul banco della macchina prima che il pistone venga azionato dagli anelli idraulico /pneumatico, così da poter spingere in basso il blocco d’innesto ed allontanare il blocco d’innesto dalla porzione premente del cilindro inferiore. Nel frattempo, l’albero principale è fatto scendere da un servocomando numerico in modo che un fermo portautensile entri in presa con una bussola portautensile della testa accessoria, e che il blocco ritentore della testa accessoria si situi in una posizione di standby. Il pistone viene quindi azionato dagli anelli idraulico/pneumatico a far salire il blocco d’innesto in modo che il blocco d’innesto sia spinto dalla porzione premente del cilindro inferiore e che il blocco d’innesto venga impegnato con il blocco ritentore della testa accessoria. Il dispositivo della presente invenzione è efficiente ed evita l’uso dei bulloni di fissaggio della tecnica nota. The primary objective of the present invention is therefore to provide a hydraulic / pneumatic ring control device for the attachment of an accessory head to the main shaft of a numerically controlled machine tool. The device comprises two cylinder supports and a piston arranged between the two cylinder supports. The piston has a hydraulic cavity and a pneumatic cavity which are in communication with the hydraulic / pneumatic rings. The piston is connected with its lower end to a coupling block. The piston is made to move by the hydraulic / pneumatic rings in order to command the engagement and disengagement of the coupling block with respect to a retention block of the accessory head. In the process of assembling the accessory head, this is first placed on the machine bed before the piston is driven by the hydraulic / pneumatic rings, so that the coupling block can be pushed down and the coupling block away from the pressing portion of the lower cylinder. Meanwhile, the main shaft is lowered by a numerical servo control so that a tool holder stop engages with a tool holder bush of the accessory head, and that the retaining block of the accessory head is placed in a standby position. The piston is then driven by the hydraulic / pneumatic rings to raise the engagement block so that the engagement block is pushed by the pressing portion of the lower cylinder and that the engagement block is engaged with the retention block of the accessory head. . The device of the present invention is efficient and avoids the use of the fixing bolts of the known art.

Un altro obiettivo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo d’attacco e posizionamento di una testa accessoria all’albero principale di una macchina utensile a controllo numerico. L’albero principale e la testa accessoria sono provvisti di un accoppiatore a riscontro per rendere la regolazione dell’angolo di lavorazione della testa accessoria agevole e rapida. Another objective of the present invention is to provide a device for attaching and positioning an accessory head to the main shaft of a numerically controlled machine tool. The main shaft and the accessory head are equipped with a coupler to make the adjustment of the machining angle of the accessory head quick and easy.

Un ulteriore obiettivo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo d’attacco di una testa accessoria all’albero principale di una macchina utensile a controllo numerico. Il dispositivo è provvisto di una molla, disposta fra il pistone ed il supporto a cilindro inferiore per impedire che il blocco d’innesto sia fatto salire dal pistone qualora un’interruzione nell’erogazione di elettricità si verificasse nel bel mezzo di un’operazione alla macchina utensile numerica. Un evento del genere potrebbe provocare il disinnesto della testa accessoria dall’albero principale della macchina utensile numerica. A further objective of the present invention is to provide a device for attaching an accessory head to the main shaft of a numerically controlled machine tool. The device is provided with a spring, arranged between the piston and the lower cylinder support to prevent the engagement block from being pushed up by the piston if an interruption in the supply of electricity occurs in the middle of an operation at the numerical machine tool. Such an event could cause the disengagement of the accessory head from the main shaft of the numerical machine tool.

Un altro obiettivo ancora della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo d’attacco e posizionamento di una testa accessoria all’albero principale di una macchina utensile a controllo numerico. Il dispositivo è provvisto di un coperchio di protezione avente una porzione di ritenzione per mezzo della quale il coperchio protettivo viene trattenuto dal blocco d’innesto del pistone. Yet another objective of the present invention is to provide a device for attaching and positioning an accessory head to the main shaft of a numerically controlled machine tool. The device is provided with a protective cover having a retention portion by means of which the protective cover is held by the piston engagement block.

I suaccennati obiettivi, peculiarità, funzioni e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente da un attento esame della descrizione dettagliata che segue di una forma realizzativa preferita della presente invenzione, con riferimento agli annessi disegni. The aforementioned objectives, peculiarities, functions and advantages of the present invention will become clearer from a careful examination of the detailed description which follows of a preferred embodiment of the present invention, with reference to the attached drawings.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

La Figura 1 è un’illustrazione schematica del modo convenzionale di montare una testa accessoria sull’albero principale di una macchina utensile a controllo numerico. Figure 1 is a schematic illustration of the conventional way of mounting an accessory head on the main shaft of a numerically controlled machine tool.

La Figura 2 è una vista in pianta, schematica, di una macchina utensile a controllo numerico con una testa accessoria che viene fissata all’albero principale della machina utensile numerica nel modo convenzionale illustrato in Figura 1. Figure 2 is a schematic plan view of a numerically controlled machine tool with an accessory head that is fixed to the main shaft of the numerical machine tool in the conventional manner illustrated in Figure 1.

La Figura 3 è un’illustrazione schematica della relazione fra un dispositivo d’attacco e posizionamento secondo l’invenzione e la punta dell’albero principale di una macchina utensile a controllo numerico. Figure 3 is a schematic illustration of the relationship between an attachment and positioning device according to the invention and the tip of the main shaft of a numerically controlled machine tool.

La Figura 4 è una vista schematica che rappresenta un blocco d’innesto del dispositivo della presente invenzione in azione. Figure 4 is a schematic view that represents a coupling block of the device of the present invention in action.

La Figura 5 è una vista schematica di un blocco ritentore di una testa accessoria secondo l’invenzione. Figure 5 is a schematic view of a retention block of an accessory head according to the invention.

La Figura 6 illustra schematicamente l’attacco ed il posizionamento di una testa accessoria secondo l’invenzione sull’albero principale di una macchina utensile a controllo numerico. Figure 6 schematically illustrates the attachment and positioning of an accessory head according to the invention on the main shaft of a numerically controlled machine tool.

La Figura 7 è una vista in prospettiva di un albero principale con la testa accessoria secondo l’invenzione che vi viene fissata. Figure 7 is a perspective view of a main shaft with the accessory head according to the invention that is fixed to it.

La Figura 8 mostra schematicamente la testa accessoria secondo l’invenzione mentre viene disinnestata e girata. Figure 8 schematically shows the accessory head according to the invention while it is disengaged and turned.

La Figura 9 è una vista schematica della testa accessoria della presente invenzione in uso. Figure 9 is a schematic view of the accessory head of the present invention in use.

La Figura 10 è una vista schematica del coperchio protettivo del dispositivo della presente invenzione. Figure 10 is a schematic view of the protective cover of the device of the present invention.

Descrizione dettagliata della forma realizzativa preferita Come mostrano le Figure 3-5, un dispositivo d’attacco e posizionamento secondo la presente invenzione comprende un pistone 23, disposto fra un supporto 21 a cilindro superiore ed un supporto 22 a cilindro inferiore di un albero principale 11 di una macchina utensile a controllo numerico. Il pistone 23 è provvisto di una cavità pneumatica A e di una idraulica B, che sono collegate agli anelli pneumatico /idraulico 26 e 27. Il pistone 23 è formato, nella sua porzione inferiore, con una scanalatura 23 1 di ritenzione nella quale va ad impegnarsi una porzione uncinata 241 di un blocco 24 d’innesto, per cui un’altra porzione uncinata 242 del blocco 24 d’innesto preme su una sporgenza 221 del supporto 22 a cilindro inferiore. Le porzioni uncinate 241 e 242 sono dotate di una molla 25. Il blocco 24 d’innesto presenta, sul lato esterno, una porzione 243 di ritenzione. Una testa accessoria 30 è provvista di un blocco ritentore 31 corrispondente per posizione con il blocco 24 d’innesto. Il blocco ritentore 31 presenta, sul lato interno, una porzione sporgente 32 in corrispondenza con la porzione 243 di ritenzione. L’albero principale 11 è provvisto perifericamente di un accoppiatore 40 a riscontro. Il dispositivo della presente invenzione pilota l’anello pneumatico 26 in maniera che il pistone 23 azioni il blocco 24 d’innesto facendolo muovere verso il basso, cosicché la porzione uncinata 242 del blocco 24 d’innesto viene sganciata dalla sporgenza 221 del supporto 22 a cilindro inferiore. Con la compressione della molla 25, il blocco ritentore 31 della testa accessoria 30 risulta inattivo. Il dispositivo della presente invenzione pilota l’anello idraulico 24 in modo da azionare il pistone 23 per far salire il blocco 24 d’innesto, facendo quindi sì che la sporgenza 221 del supporto 22 a cilindro inferiore spinga la porzione uncinata 242 del blocco 24 d’innesto. Come mostrato nelle Figure 6 e 7, quando la testa accessoria 30 viene fissata all’albero principale 1 1 , l’anello pneumatico 26 del dispositivo secondo l’invenzione viene attivato per consentire al pistone 23 di far scendere il blocco 24 d’innesto, provocando così l’allontanamento della porzione uncinata 242 del blocco 24 d’innesto. Al tempo stesso, l’albero principale 1 1 viene abbassato per situarsi sopra la testa accessoria 30 in modo che il fermo 12 portautensile dell’albero principale 11 serri la bussola 32 portautensile della testa accessoria 30, e che il blocco ritentore 31 della testa accessoria 30 si disponga nella posizione di standby. L’anello idraulico 27 viene riattivato affinché il pistone 23 faccia risalire il blocco 24 d’innesto facendo sì che la porzione uncinata 242 del blocco 24 d’innesto venga spinta dalla sporgenza 221 del supporto 22 a cilindro inferiore. Di conseguenza, la porzione uncinata 242 del blocco 24 d’innesto va ad impegnare una sporgenza 311 del blocco ritentore 31 della testa accessoria 30. La testa accessoria 30 è così resa solidale con l’albero principale 11 della macchina utensile a controllo numerico. Detailed description of the preferred embodiment As shown in Figures 3-5, an attachment and positioning device according to the present invention comprises a piston 23, arranged between an upper cylinder support 21 and a lower cylinder support 22 of a main shaft 11 of a numerically controlled machine tool. The piston 23 is provided with a pneumatic cavity A and a hydraulic cavity B, which are connected to the pneumatic / hydraulic rings 26 and 27. The piston 23 is formed, in its lower portion, with a retention groove 23 1 into which it goes to engaging a hooked portion 241 of a clutch block 24, whereby another hooked portion 242 of the clutch block 24 presses on a projection 221 of the lower cylinder support 22. The hooked portions 241 and 242 are equipped with a spring 25. The coupling block 24 has, on the external side, a retention portion 243. An accessory head 30 is provided with a retention block 31 corresponding for position with the coupling block 24. The retention block 31 has, on the internal side, a protruding portion 32 in correspondence with the retention portion 243. The main shaft 11 is peripherally provided with a coupler 40 in abutment. The device of the present invention drives the pneumatic ring 26 so that the piston 23 activates the engagement block 24 causing it to move downwards, so that the hooked portion 242 of the engagement block 24 is released from the projection 221 of the support 22 a lower cylinder. With the compression of the spring 25, the retention block 31 of the accessory head 30 is inactive. The device of the present invention drives the hydraulic ring 24 so as to actuate the piston 23 to raise the engagement block 24, thereby causing the projection 221 of the lower cylinder support 22 to push the hooked portion 242 of the block 24 d graft. As shown in Figures 6 and 7, when the accessory head 30 is fixed to the main shaft 11, the pneumatic ring 26 of the device according to the invention is activated to allow the piston 23 to lower the coupling block 24, thus causing the removal of the hooked portion 242 of the grafting block 24. At the same time, the main shaft 11 is lowered to position itself above the accessory head 30 so that the tool holder 12 of the main shaft 11 clamps the tool holder bush 32 of the accessory head 30, and that the retaining block 31 of the accessory head 30 is placed in the standby position. The hydraulic ring 27 is reactivated so that the piston 23 makes the coupling block 24 rise, causing the hooked portion 242 of the coupling block 24 to be pushed by the projection 221 of the support 22 with the lower cylinder. Consequently, the hooked portion 242 of the coupling block 24 engages a protrusion 311 of the retaining block 31 of the accessory head 30. The accessory head 30 is thus made integral with the main shaft 11 of the numerically controlled machine tool.

Come mostrato nelle Figure 8 e 9, quando la testa accessoria 30 deve montare un utensile per la lavorazione di un pezzo diverso, l’anello idraulico 26 viene attivato affinché il pistone 23 sposti il blocco 24 d’innesto verso il basso provocando il disinnesto del blocco 24 d’innesto dal blocco ritentore 31 della testa accessoria 30. La bussola 32 portautensile della testa accessoria 30 è sempre trattenuta in sospensione dal fermo 12 portautensile dell’albero principale 11. La testa accessoria 30 viene girata per conferirle un angolo desiderato nel quale la testa accessoria 30 ingrana con l’accoppiatore 40 a riscontro. As shown in Figures 8 and 9, when the accessory head 30 has to mount a tool for machining a different piece, the hydraulic ring 26 is activated so that the piston 23 moves the engagement block 24 downwards causing the disengagement of the coupling block 24 by the retaining block 31 of the accessory head 30. The tool holder bush 32 of the accessory head 30 is always held in suspension by the tool holder stop 12 of the main shaft 11. The accessory head 30 is turned to give it a desired angle in which the accessory head 30 meshes with the coupler 40 in abutment.

L’anello idraulico 27 viene allora attivato affinché il pistone 23 riporti il blocco 24 d’innesto nella posizione innestata. Al tempo stesso, viene inserito il blocco ritentore 31 della testa accessoria 30. Come mostrato in Figura 6, nella presente invenzione è presente una molla 60, disposta fra il pistone 23 ed il supporto 22 a cilindro inferiore. La molla 60 è destinata a coadiuvare il pistone 23 nell’azione di salita del blocco 24 d’innesto, per il caso che un’interruzione di corrente privasse il blocco 24 d’innesto della potenza di salita con conseguente sganciamento della testa accessoria 30 dall’albero principale 11. Facendo ora riferimento alla Figura 10, il dispositivo della presente invenzione vi è rappresentato come dotato di un coperchio protettivo 50, prima che il dispositivo venga impegnato con la testa accessoria. Il coperchio protettivo 50 è provvisto, sul lato interno, di una porzione 51 di ritenzione corrispondente con la porzione 243 di ritenzione del blocco 24 d’innesto. Il coperchio protettivo 50 è trattenuto dal blocco 24 d’innesto del pistone 23 in maniera che la porzione 51 di ritenzione del coperchio protettivo 50 venga trattenuta dalla porzione 243 di ritenzione del blocco 24 d’innesto. Il coperchio protettivo 50 è destinato a proteggere dagli urti e dalla polvere il dispositivo della presente invenzione. The hydraulic ring 27 is then activated so that the piston 23 returns the engagement block 24 to the engaged position. At the same time, the retention block 31 of the accessory head 30 is inserted. As shown in Figure 6, in the present invention there is a spring 60, arranged between the piston 23 and the lower cylinder support 22. The spring 60 is intended to assist the piston 23 in the lifting action of the engagement block 24, in the event that a power cut deprives the engagement block 24 of the lifting power with consequent release of the accessory head 30 from the Main shaft 11. Referring now to Figure 10, the device of the present invention is shown therein as having a protective cover 50, before the device is engaged with the accessory head. The protective cover 50 is provided, on the internal side, with a retention portion 51 corresponding with the retention portion 243 of the coupling block 24. The protective cover 50 is held by the engagement block 24 of the piston 23 so that the retention portion 51 of the protective cover 50 is retained by the retention portion 243 of the coupling block 24. The protective cover 50 is intended to protect the device of the present invention from impacts and dust.

La forma realizzativa della presente invenzione descritta qui sopra è da considerarsi ad ogni effetto puramente illustrativa e non limitativa. Pertanto, la presente invenzione potrà trovare attuazione in altre forme specifiche, senza esulare dal suo spirito. La presente invenzione s’intende quindi limitata esclusivamente dagli ambiti delle annesse rivendicazioni. The embodiment of the present invention described above is to be considered purely illustrative and not limiting for all purposes. Therefore, the present invention can be implemented in other specific forms, without departing from its spirit. The present invention is therefore intended to be limited exclusively by the scope of the attached claims.

Claims

CLAIMS 1. Attachment and positioning group for an accessory head of a numerically controlled machine tool, said group comprising: an upper cylinder support arranged peripherally on a main shaft of the numerically controlled machine tool and provided with a pressing portion and a pneumatic cavity; a lower cylinder support arranged peripherally on a main shaft of the numerically controlled machine tool and provided with a hydraulic cavity and a pressing portion located in an opposite position with respect to said pressing portion of said upper cylinder support; a piston arranged between said upper cylinder support and said lower cylinder support, as well as provided with a retention groove in a lower portion thereof; a graft block having two hooked portions, one of said two hooked portions being retained in said retention groove of said piston, and the other of said two hooked portions being provided with a retention portion, in which said two hooked portions they are equipped with a spring; a hydraulic-pneumatic conduit connected to said pneumatic cavity of said upper cylinder support and to said hydraulic cavity of said lower cylinder support; And an accessory head having a retention block, said retention block being provided with a projection corresponding for position with said retention portion of said engagement block, in which said accessory head is fixed in an adjustable manner to the main shaft of the controlled machine tool numerical, with said protrusion of said retention block of said accessory head engaged with said retention portion of said hooked portion of said coupling block.

2. Assembly as defined in claim 1, wherein said main shaft is peripherally provided with an abutment coupler which is used to adjust the angular position of said accessory head.

3. An assembly as defined in claim 1, further comprising a spring disposed between said lower cylinder support and said piston.

4. Assembly as defined in claim 1, further comprising a protective cover which is provided with a retention portion corresponding in position with said retention portion of said coupling block, wherein said protective cover is retained by said piston so that said retention portion of said protective cover is retained by said retention portion of said engagement block of said piston.

5. Assembly as defined in claim 1, wherein said accessory head is a 9 degree head, a 30 degree head, or an extension head, and is compatible with the main shaft of a numerically controlled machine tool of the type vertical or horizontal type