ITTO20010142A1 - OPERATING HEAD FOR A MACHINE TOOL WITH A SWIVEL SPINDLE ON A VERTICAL AXIS. - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad una testa operatrice per una macchina utensile avente un mandrino girevole su un’asse verticale, in particolare per la lavorazione di pacchi di schede di circuiti stampati, e ad una macchina utensile munita di tale testa operatrice. The present invention refers to an operating head for a machine tool having a spindle rotating on a vertical axis, in particular for processing packs of printed circuit boards, and to a machine tool equipped with this operating head.
Nelle macchine utensili note, il mandrino è spostabile assialmente rispetto ad un supporto ad opera di un servomotore, sia per portare l’utensile ad impegnare il da lavorare, sia per determinare Γ avanzamento deirutensile durante la lavorazione. Normalmente il mandrino risulta relativamente pesante, per cui il servomotore di spostamento del mandrino deve essere relativamente potente, e viene realizzato da un motore elettrico girevole, associato ad una coppia vite madrevite. In known machine tools, the spindle can be axially displaced with respect to a support by a servomotor, both to bring the tool to engage the to be machined, and to determine the advancement of the tool during machining. Normally the spindle is relatively heavy, so the spindle displacement servomotor must be relatively powerful, and is made by a rotating electric motor, associated with a pair of nut screws.
Le teste operatrici note presentano quindi Γ inconveniente di risultare di peso considerevole e di fabbricazione relativamente complicata e costosa. Inoltre, per lo spostamento del mandrino rispetto ad un carrello mobile trasversalmente, sia il carrello che le relative guide e mezzi di azionamento risultano di peso considerevole e richiedono strutture adeguatamente robuste per garantire un’elevata prontezza e precisione nel posizionamento del mandrino. The known operating heads therefore have the drawback of being of considerable weight and relatively complicated and expensive to manufacture. Furthermore, for moving the spindle with respect to a transversely movable carriage, both the carriage and the relative guides and drive means are of considerable weight and require adequately robust structures to ensure high readiness and precision in positioning the spindle.
Uno scopo dell’invenzione è quello di realizzare una testa operatrice che richieda un servomotore di potenza ridotta, e che assicuri la massima precisione del posizionamento del mandrino, risultando di costo limitato, ed eliminando gli inconvenienti delle teste operatrici note. Un altro scopo dell’ invenzione è quello di eliminare i mezzi di trasmissione del moto tra il servomotore e la testa operatrice. An object of the invention is to create an operating head which requires a servomotor of reduced power, and which ensures the maximum precision of the positioning of the spindle, resulting in a limited cost, and eliminating the drawbacks of known operating heads. Another purpose of the invention is to eliminate the motion transmission means between the servomotor and the operating head.
Secondo l’invenzione, il primo scopo viene raggiunto da una testa operatrice per una macchina utensile avente un mandrino girevole su un asse verticale, detto mandrino essendo spostabile assialmente rispetto ad un supporto ad opera di un servomotore, caratterizzata da mezzi di bilanciamento del peso di detto mandrino, detti mezzi di bilanciamento essendo disposti tra detto mandrino e detto supporto per consentire una riduzione della potenza richiesta a detto servomotore. According to the invention, the first object is achieved by an operating head for a machine tool having a spindle rotating on a vertical axis, said spindle being axially displaceable with respect to a support by a servomotor, characterized by means of balancing the weight of said spindle, said balancing means being arranged between said spindle and said support to allow a reduction in the power required of said servomotor.
In particolare i mezzi di bilanciamento comprendono un cilindro pneumatico collaborante con un pistone, il quale impegna un organo di arresto, detto cilindro e detto organo di arresto essendo collegati uno al mandrino e l’altro al supporto. In particular, the balancing means comprise a pneumatic cylinder collaborating with a piston, which engages a stop member, said cylinder and said stop member being connected one to the mandrel and the other to the support.
Il secondo scopo viene raggiunto spostando la testa operatrice mediante un servomotore formato da motore elettrico lineare e predisponendo dei mezzi di bloccaggio azionati automaticamente per bloccare il mandrino sul supporto quando i mezzi di bilanciamento sono inattivi, oppure quando il motore elettrico lineare non è eccitato. The second object is achieved by moving the operating head by means of a servomotor formed by a linear electric motor and by providing locking means automatically activated to lock the spindle on the support when the balancing means are inactive, or when the linear electric motor is not excited.
Per una migliore comprensione dell’ invenzione vengono qui descritte alcune forme preferite di realizzazione, fatte a titolo esemplificativo con l’ausilio degli annessi disegni, in cui: For a better understanding of the invention, some preferred embodiments are described here, made by way of example with the aid of the attached drawings, in which:
Figura 1 è una vista prospettica parziale di una macchina utensile avente due teste operatrici secondo una prima forma di realizzazione dell’invenzione; Figure 1 is a partial perspective view of a machine tool having two operating heads according to a first embodiment of the invention;
Figura 2 è una vista prospettica di un dettaglio di una variante delle teste operatrici di Figura 1, in scala ingrandita e con il mandrino rimosso; Figure 2 is a perspective view of a detail of a variant of the operating heads of Figure 1, on an enlarged scale and with the mandrel removed;
Figura 3 è una vista prospettica del dettaglio di Figura 2, sezionato lungo il piano di traccia III-III; Figure 3 is a perspective view of the detail of Figure 2, sectioned along the line III-III;
Figura 4 è una sezione verticale di un particolare di Figura 3, in scala ulteriormente ingrandita; Figure 4 is a vertical section of a detail of Figure 3, on a further enlarged scale;
Figura 5 è una vista prospettica del dettaglio di Figura 2, visto da un’altra angolazione; Figure 5 is a perspective view of the detail of Figure 2, seen from another angle;
Figura 6 è una vista prospettica del dettaglio di Figura 5, sezionato lungo il piano di traccia VI-VI; Figure 6 is a perspective view of the detail of Figure 5, sectioned along the line VI-VI;
Figura 7 è uno schema del circuito elettrico e del circuito pneumatico della testa operatrice; Figure 7 is a diagram of the electric circuit and of the pneumatic circuit of the operating head;
Figura 8 è una vista dall’alto, parzialmente sezionata, di una testa operatrice secondo un’altra forma di realizzazione dell’ invenzione; Figure 8 is a partially sectioned top view of an operating head according to another embodiment of the invention;
Figura 9 è una sezione secondo la linea IX-IX di Figura 8; Figure 9 is a section along the line IX-IX of Figure 8;
Figura 10 è una sezione secondo la linea X-X di Figura 8. Figure 10 is a section along the line X-X of Figure 8.
Con riferimento alla Figura 1, con 5 è genericamente indicata una testa operatrice per una macchina utensile, in particolare per la lavorazione di pacchi di schede di circuiti stampati. La testa 5 comprende un mandrino 6 girevole su un asse verticale, il quale è atto a bloccare un utensile 7, ad esempio una punta a forare. Il mandrino 6 è munito di un motore elettrico non visibile nei disegni, per ruotare l’utensile 7 ad elevata velocità. With reference to Figure 1, 5 generically indicates an operating head for a machine tool, in particular for processing packs of printed circuit boards. The head 5 comprises a spindle 6 rotatable on a vertical axis, which is adapted to lock a tool 7, for example a drill. The spindle 6 is equipped with an electric motor not visible in the drawings, to rotate the tool 7 at high speed.
Come è noto, le schede di circuiti stampati vengono forate con una serie di fori di piccolo diametro, disposti secondo una matrice di file e colonne, per cui gli utensili 7 sono in genere di diametro molto piccolo. Il mandrino 6 è atto ad essere spostato assialmente rispetto ad un supporto 8, lungo una direzione, comunemente indicata come asse Z, sia per portare l’utensile 7 a contatto con il pacco di schede da forare, sia per fare avanzare l’utensile 7 durante la foratura. Questo spostamento è effettuato da un servomotore che sarà meglio visto in seguito. As is known, printed circuit boards are perforated with a series of small-diameter holes, arranged according to a matrix of rows and columns, so that the tools 7 are generally very small in diameter. The spindle 6 is able to be moved axially with respect to a support 8, along a direction, commonly referred to as the Z axis, both to bring the tool 7 into contact with the pack of cards to be drilled and to advance the tool 7 when drilling. This shift is done by a servomotor which will be better seen later.
Secondo l invenzione, il mandrino 6 ha una forma esterna sostanzialmente cilindrica e può essere montato in qualsiasi posizione angolare su un organo, o corpo porta-mandrino, genericamente indicato con 11. Il corpo 11 comprende una piastra 12 di forma sostanzialmente rettangolare, la quale è disposta verticalmente e porta di pezzo almeno un anello 13. Il mandrino 6 viene montato sul corpo 11 in modo facilmente amovibile, inserendolo nell’anello 13, contro cui si appoggia, mediante un elemento di ritegno, formato da uno spallamento anulare 14. According to the invention, the mandrel 6 has a substantially cylindrical external shape and can be mounted in any angular position on an organ, or mandrel-holder body, generally indicated by 11. The body 11 comprises a plate 12 of substantially rectangular shape, which it is arranged vertically and carries at least one ring 13 in one piece. The mandrel 6 is mounted on the body 11 in an easily removable way, by inserting it into the ring 13, against which it rests, by means of a retaining element, formed by an annular shoulder 14.
In particolare, la piastra 12 porta di pezzo due anelli 13 (Figure 2 e 5) assialmente distanziati, ciascuno dei quali è collegato alla piastra 12 da due raccordi 16 di rinforzo. Ciascun raccordo 16 è inoltre munito di due nervature 17 rettilinee a parallele. In corrispondenza di uno dei due raccordi 16, ciascun anello 13 è munito di un intaglio 18, che definisce una porzione 19 dell’anello 13. La porzione 19 è atta a flettersi elasticamente, variando la larghezza dell’intaglio 18 mediante una corrispondente vite 21, preferibilmente disposta in un foro tra le corrispondenti nervature 17. In particular, the plate 12 carries two axially spaced rings 13 (Figures 2 and 5), each of which is connected to the plate 12 by two reinforcement fittings 16. Each fitting 16 is also provided with two parallel straight ribs 17. At one of the two fittings 16, each ring 13 is provided with a notch 18, which defines a portion 19 of the ring 13. The portion 19 is able to flex elastically, varying the width of the notch 18 by means of a corresponding screw 21 , preferably arranged in a hole between the corresponding ribs 17.
Per smontare il mandrino 6 dal corpo 11, si svitano le due viti 21 e si flettono le porzioni 19 dei due anelli 13, sfilando infine il mandrino 6 dagli anelli 13. Per montare il mandrino 6 sul corpo 11, con le viti 21 sufficientemente svitate si inserisce il mandrino 6 negli anelli 13, facendo appoggiare lo spallamento 14 contro l’anello 13 superiore, eventualmente con l interposizione di una anello distanziale calibrato 22. Infine si stringono le due viti 21, per cui il mandrino 6 rimane rigidamente fissato sul corpo 11. To disassemble the mandrel 6 from the body 11, unscrew the two screws 21 and flex the portions 19 of the two rings 13, finally removing the mandrel 6 from the rings 13. To mount the mandrel 6 on the body 11, with the screws 21 sufficiently unscrewed insert the mandrel 6 into the rings 13, making the shoulder 14 rest against the upper ring 13, possibly with the interposition of a calibrated spacer ring 22. Finally, the two screws 21 are tightened, so that the mandrel 6 remains rigidly fixed on the body 11.
Il supporto 8 è essenzialmente costituito da una piastra rettangolare 23 avente due bordi verticali 24 e 26, ed è munita di due guide prismatiche 27 verticali, adiacenti ai due bordi 24 e 26. La piastra 12 è munita di due coppie di pattini 28 a circolazione di sfere, associate alle due guide prismatiche 27, per cui ciascuna coppia di pattini 28 impegna scorrevolmente la corrispondente guida 27. Il servomotore di comando dello spostamento verticale della piastra 12, rispetto al supporto 8, comprende un motore elettrico lineare, genericamente indicato con 29, il quale è atto ad essere controllato in modo noto da un indicatore di posizione 31. The support 8 is essentially constituted by a rectangular plate 23 having two vertical edges 24 and 26, and is equipped with two vertical prismatic guides 27, adjacent to the two edges 24 and 26. The plate 12 is equipped with two pairs of circulation shoes 28 of spheres, associated with the two prismatic guides 27, whereby each pair of shoes 28 slidingly engages the corresponding guide 27. The servomotor for controlling the vertical displacement of the plate 12, with respect to the support 8, comprises a linear electric motor, generally indicated with 29 , which is adapted to be controlled in a known way by a position indicator 31.
In particolare, il motore lineare 29 comprende uno statore formato da una serie di magneti permanenti 32 portati da una struttura 33 formata da un profilato 34 avente una sezione a C, sulle cui ali sono fissate due barre piatte 35, tramite viti 36. La struttura 33 è fissata sul bordo 24 della piastra 23, tramite altre viti 37. 1 magneti permanenti 32 sono disposti su due file verticali e sono fissati sulle due barre 36, ad esempio con un passo di 20 mm. Il motore lineare 29 comprende inoltre un gruppo di tre avvolgimenti elettrici 38, di cui solo due sono parzialmente visibili in Figura 2. In particular, the linear motor 29 comprises a stator formed by a series of permanent magnets 32 carried by a structure 33 formed by a section 34 having a C-section, on whose wings are fixed two flat bars 35, by means of screws 36. The structure 33 is fixed on the edge 24 of the plate 23, by means of other screws 37. The permanent magnets 32 are arranged in two vertical rows and are fixed on the two bars 36, for example with a pitch of 20 mm. The linear motor 29 further comprises a group of three electrical windings 38, of which only two are partially visible in Figure 2.
Gli avvolgimenti 38 sono portati da un elemento di supporto 39, fissato tramite un distanziale 40 su un blocco sostanzialmente prismatico 41, tale da disporre gli avvolgimenti elettrici 38 tra le due file di magneti permanenti 32. Il blocco 41 è disposto a contatto dei due raccordi 16, di sinistra in Figura 2, di rinforzo dei due anelli 13, ed è munito di due scanalature 42, ciascuna atta ad impegnare una delle due nervature 17 di tali raccordi 16. A sua volta il blocco 41 è fissato, mediante due viti 43, su una parete verticale 44 (Figura 3) del corpo 11, opposta alle guide 27. The windings 38 are carried by a support element 39, fixed by means of a spacer 40 on a substantially prismatic block 41, such as to arrange the electric windings 38 between the two rows of permanent magnets 32. The block 41 is arranged in contact with the two fittings 16, on the left in Figure 2, reinforcing the two rings 13, and is equipped with two grooves 42, each adapted to engage one of the two ribs 17 of these fittings 16. In turn, the block 41 is fixed by means of two screws 43 , on a vertical wall 44 (Figure 3) of the body 11, opposite the guides 27.
L’indicatore di posizione 32 comprende una scala 46 (ved. anche Figura 5) formata da una sottile striscia avente una serie di segni ottici, la quale è fissata su un bordo 47 della piastra 12, disposto sul lato opposto al blocco 4L I segni della scala 46 vengono letti da un trasduttore di posizione 48, portato da un’appendice a scatola 49 di un supporto 51, il quale è fissato sulla piastra 23. The position indicator 32 comprises a scale 46 (see also Figure 5) formed by a thin strip having a series of optical marks, which is fixed on an edge 47 of the plate 12, arranged on the side opposite the block 4L. of the scale 46 are read by a position transducer 48, carried by a box-like appendage 49 of a support 51, which is fixed on the plate 23.
La testa operatrice 5 comprende dei mezzi di bilanciamento, genericamente indicati con 52 (Figura 2), disposti tra il mandrino 6 ed il supporto 8, ed azionabili automaticamente. I mezzi di bilanciamento 52 servono per bilanciare il peso del mandrino 6 durante la lavorazione, per cui si può ridurre la potenza richiesta al motore lineare 29. 1 mezzi di bilanciamento 52 comprendono un cilindro pneumatico 53 ad asse verticale e solidale o di pezzo con il corpo 11, ed un pistone 54 scorrevole nel cilindro 53. Nel cilindro53 è disposta una boccola pneumostatica 55, in cui scorre il pistone 54 e la cui funzione sarà meglio vista in seguito. La boccola 55 è munita di una coppia di guarnizioni 57 a tenuta di aria compressa, le quali sono distanziate assialmente,. La boccola 55 impegna una porzione 60 del cilindro 53, avente un diametro interno maggiorato, in modo da formare uno spallamento anulare 56. The operating head 5 comprises balancing means, generally indicated with 52 (Figure 2), arranged between the spindle 6 and the support 8, and can be activated automatically. The balancing means 52 serve to balance the weight of the spindle 6 during machining, so that the power required for the linear motor 29 can be reduced. The balancing means 52 comprises a pneumatic cylinder 53 with a vertical axis and integral or in one piece with the body 11, and a piston 54 sliding in the cylinder 53. A pneumostatic bushing 55 is arranged in the cylinder 53, in which the piston 54 slides and whose function will be better described later. The bushing 55 is provided with a pair of compressed air-tight seals 57, which are axially spaced. The bush 55 engages a portion 60 of the cylinder 53, having an increased internal diameter, so as to form an annular shoulder 56.
Il cilindro 53 presenta inferiormente un’apertura 58, da cui fuoriesce un’estremità arrotondata 59 del pistone 54. L’estremità 59 collabora con un organo di arresto, formato da una mensola 62, fissata tramite una vite 63 sulla piastra 23 del supporto 8. La mensola 62 è munita di una sede in cui è inserito un elemento di arresto (61) calibrato in modo da definire con esattezza la posizione relativa del corpo 11 rispetto al supporto 8. The cylinder 53 has an opening 58 at the bottom, from which a rounded end 59 of the piston 54 protrudes. The end 59 collaborates with a stop member, formed by a bracket 62, fixed by means of a screw 63 on the plate 23 of the support 8 The shelf 62 is provided with a seat in which a stop element (61) is inserted, calibrated so as to precisely define the relative position of the body 11 with respect to the support 8.
Tra la parete superiore del cilindro 53 e l’estremità superiore del pistone 54 si crea una camera cilindrica 64, in cui sbocca un foro 66 (ved. anche Figura 4). Il foro 66 è munito di un raccordo 67 atto ad essere collegato, tramite un condotto esterno flessibile 68 (ved. anche Figura 7), una valvola di regolazione 69, ed un’elettrovalvola 70, ad un serbatoio di aria compressa 71. La valvola 69 può essere regolata a mano, o in qualsiasi modo noto, in funzione del peso del mandrino 6, in modo da scaricare parzialmente o totalmente il peso del mandrino 6 sul supporto 8. Infatti, la pressione dell’ aria nella camera 64 tiene l’estremità 59 del pistone 54 appoggiata contro l’elemento di arresto 61, e tende a spostare verso l’alto il cilindro 53, assieme al corpo 11 ed al mandrino 6. A cylindrical chamber 64 is created between the upper wall of the cylinder 53 and the upper end of the piston 54, into which a hole 66 opens (see also Figure 4). The hole 66 is provided with a fitting 67 adapted to be connected, through a flexible external duct 68 (see also Figure 7), a regulation valve 69, and a solenoid valve 70, to a compressed air tank 71. The valve 69 can be adjusted by hand, or in any known way, according to the weight of the mandrel 6, so as to partially or totally unload the weight of the mandrel 6 on the support 8. In fact, the pressure of the air in the chamber 64 keeps the end 59 of the piston 54 resting against the stop element 61, and tends to move the cylinder 53 upwards, together with the body 11 and the mandrel 6.
Tra il pistone 54 ed il cilindro 53, le due guarnizioni 57 della boccola 55 creano una camera anulare 72, in cui sbocca un condotto 73 ricavato nel cilindro 53 stesso. Il condotto 73 termina in un raccordo 74 atto ad essere collegato, tramite un condotto esterno 76 e l’elettrovalvola 70, al serbatoio di aria compressa 71. La boccola 55 è munita di due file anulari di fori radiali 75, i quali mettono in comunicazione la camera anulare 72 con l’intercapedine tra il pistone 54 e la boccola 55. Azionando l’elettrovalvola 70, l’aria compressa mette in pressione la camera anulare 72 e, attraverso i fori 75 mette in pressione l’intercapedine tra il pistone 54 e la boccola 55, che agisce quindi da pattino di sostentamento pneumostatico, riducendo enormemente l’attrito tra il pistone 54 e la boccola 55 o il cilindro 53. Between the piston 54 and the cylinder 53, the two gaskets 57 of the bushing 55 create an annular chamber 72, into which a duct 73 formed in the cylinder 53 itself opens. The duct 73 ends in a fitting 74 adapted to be connected, by means of an external duct 76 and the solenoid valve 70, to the compressed air reservoir 71. The bushing 55 is equipped with two annular rows of radial holes 75, which connect the annular chamber 72 with the gap between the piston 54 and the bushing 55. By activating the solenoid valve 70, the compressed air puts the annular chamber 72 under pressure and, through the holes 75, pressures the gap between the piston 54 and the bushing 55, which therefore acts as a pneumostatic support shoe, enormously reducing the friction between the piston 54 and the bushing 55 or the cylinder 53.
Poiché la testa operatrice 5 viene spostata verticalmente dal motore elettrico lineare 29, quando gli avvolgimenti elettrici 38 (Figura 2) del motore lineare 29 non sono alimentati, essi sono liberi di spostarsi lungo lo statore 32, 33, per cui il corpo 11 ed il mandrino 6 tendono a portarsi per gravità nella posizione più bassa. Similmente, quando l’aria compressa non è collegata con la camera 64, la parete superiore del cilindro 53 tende ad portasi contro il pistone 54, per cui per gravità il corpo 11 ed il mandrino 6 tendono a spostarsi verso il basso. Se F interruzione dell’energia elettrica di alimentazione del motore lineare 29, o di alimentazione dell’usuale compressore dell’aria compressa, è accidentale, lo spostamento per gravità della testa 5 potrebbe verificarsi di scatto, danneggiando il mandrino 6 o il pacco di schede in lavorazione. Since the operating head 5 is moved vertically by the linear electric motor 29, when the electric windings 38 (Figure 2) of the linear motor 29 are not powered, they are free to move along the stator 32, 33, so that the body 11 and the spindle 6 tend to move by gravity to the lowest position. Similarly, when the compressed air is not connected with the chamber 64, the upper wall of the cylinder 53 tends to move against the piston 54, so that by gravity the body 11 and the spindle 6 tend to move downwards. If the interruption of the electric power supply of the linear motor 29, or of the power supply of the usual compressed air compressor, is accidental, the movement by gravity of the head 5 could cause a trip, damaging the spindle 6 or the pack of cards. under processing.
Per eliminare il rischio dovuto all’interruzione di energia elettrica, o alla mancanza di aria compressa, la testa operatrice 5 è munita di mezzi di bloccaggio, genericamente indicati con 78 (Figura 6), i quali sono atti a bloccare automaticamente ed istantaneamente il mandrino 6 sul supporto 8 nella posizione attuale. I mezzi di bloccaggio 78 comprendono un organo dentato 79 ed un elemento di bloccaggio 81, portati l’uno dal supporto 8 e l’altro dal corpo 11. In particolare, l’organo dentato è formato da una dentiera 79, preferibilmente a denti di sega, la quale è fissata in una depressione 82 della piastra 23, mediante una coppia di viti 83. In order to eliminate the risk due to the interruption of electricity, or to the lack of compressed air, the operating head 5 is equipped with locking means, generally indicated with 78 (Figure 6), which are able to automatically and instantaneously lock the spindle. 6 on the holder 8 in the current position. The locking means 78 comprise a toothed member 79 and a locking element 81, one carried by the support 8 and the other by the body 11. In particular, the toothed member is formed by a denture 79, preferably with teeth of saw, which is fixed in a depression 82 of the plate 23, by means of a pair of screws 83.
L’elemento di bloccaggio della dentiera 79 è formato da un’estremità 81 di un pistone pneumatico 84 scorrevole in un cilindro pneumatico 86 ad asse orizzontale. L’estremità 81 è munita di un dente atto ad impegnasi tra i denti della dentiera 79. Il cilindro 86 è fissato, mediante due viti 87, su una porzione posteriore 88 del corpo 11, tra le due coppie di raccordi 16. Tra il cilindro 86 ed il pistone 84 si trova una camera 89, in cui sbocca un foro 91 munito di un raccordo 92. Questo raccordo 92, tramite un altro condotto esterno 93 (ved. anche Figura 7), è in comunicazione con un’altra elettrovalvola 77 collegata con l’uscita dell’elettrovalvola 70. Infine, tra il pistone 84 ed una porzione 88 è disposta una molla di compressione 90, atta spingere il pistone 84 verso la dentiera 79. The locking element of the denture 79 is formed by an end 81 of a pneumatic piston 84 sliding in a pneumatic cylinder 86 with a horizontal axis. The end 81 is provided with a tooth adapted to engage between the teeth of the rack 79. The cylinder 86 is fixed, by means of two screws 87, on a rear portion 88 of the body 11, between the two pairs of fittings 16. Between the cylinder 86 and the piston 84 there is a chamber 89, into which a hole 91 with a fitting 92 opens. This fitting 92, through another external duct 93 (see also Figure 7), is in communication with another solenoid valve 77 connected to the outlet of the solenoid valve 70. Finally, between the piston 84 and a portion 88 there is a compression spring 90, able to push the piston 84 towards the rack 79.
Quando la testa operatrice 5 non è azionata, la molla 90 spinge il pistone 84 verso la piastra 23, per cui l’estremità 81 del pistone 84 viene tenuta in impegno con la dentiera 79 ed il corpo 11 si trova bloccato sul supporto 8. Quando gli avvolgimenti 38 del motore lineare 29 vengono alimentati elettricamente, vengono anche alimentate elettricamente le elettrovalvole 70 e 77. Da una parte, l’aria compressa arriva nella camera anulare 72 e quindi nella camera cilindrica 64 del cilindro 53, per cui entra in finizione il bilanciamento del mandrino 6. Dall’altra parte, l’aria compressa arriva nella camera 89 del cilindro 86 vincendo l’azione della molla 90, per cui l’estremità 81 si disimpegna dalla dentiera 79, e la testa 5 viene comandata dall’usuale unità di controllo secondo il programma di lavorazione. When the operating head 5 is not activated, the spring 90 pushes the piston 84 towards the plate 23, so that the end 81 of the piston 84 is held in engagement with the rack 79 and the body 11 is locked on the support 8. When the windings 38 of the linear motor 29 are electrically powered, the solenoid valves 70 and 77 are also electrically powered. On the one hand, the compressed air arrives in the annular chamber 72 and then in the cylindrical chamber 64 of the cylinder 53, so that the balancing of the spindle 6. On the other hand, the compressed air arrives in the chamber 89 of the cylinder 86 overcoming the action of the spring 90, so that the end 81 disengages from the rack 79, and the head 5 is controlled by the usual control unit according to the machining program.
Se per qualche motivo manca l’alimentazione elettrica del motore lineare 29, anche l’usuale compressore dell’aria compressa e le elettrovalvole 70 e 77 rimangono diseccitati. Allora l’aria compressa non arriva più alla camera 89 del cilindro 86 e la molla 90 fa scattare automaticamente ed istantaneamente il pistone 84 verso la dentiera 79, bloccando il corpo 11 nella posizione attuale rispetto al supporto 8. La molla 90 comanda il bloccaggio del corpo 11 anche nel caso in cui, pur essendo il motore lineare 29 alimentato elettricamente, per qualche motivo l’aria compressa non raggiunge la camera 89 del cilindro 86. If for some reason the power supply of the linear motor 29 is missing, even the usual compressed air compressor and the solenoid valves 70 and 77 remain de-energized. Then the compressed air no longer reaches the chamber 89 of the cylinder 86 and the spring 90 automatically and instantaneously releases the piston 84 towards the rack 79, locking the body 11 in the current position with respect to the support 8. The spring 90 controls the locking of the body 11 also in the case in which, despite the linear motor 29 being electrically powered, for some reason the compressed air does not reach the chamber 89 of the cylinder 86.
Il supporto 8 della testa operatrice 5 può portato da un montante fisso rispetto alla macchina utensile, oppure può essere costituito da un carrello 8 scorrevole lungo l’usuale asse X, su una traversa 101 (Figura 1) della macchina utensile, avente un incavo prismatico 100. In questo caso la piastra 23 del carrello 8 è munita di due coppie di pattini 102 a circolazione di sfere (ved. anche Figure 3 e 5), le quali coppie impegnano due guide prismatiche 103 previste sulla traversa 101. The support 8 of the operating head 5 can be carried by a fixed upright with respect to the machine tool, or it can be constituted by a carriage 8 sliding along the usual X axis, on a crosspiece 101 (Figure 1) of the machine tool, having a prismatic recess 100. In this case the plate 23 of the carriage 8 is equipped with two pairs of ball-circulating shoes 102 (see also Figures 3 and 5), which pairs engage two prismatic guides 103 provided on the crosspiece 101.
Il carrello 8 viene spostato lungo la traversa 101 da un altro motore elettrico lineare 104, sotto il controllo di un indicatore di posizione 109 (Figura 1) della testa operatrice 5 lungo l’usuale asse X. Il motore lineare 104 comprende uno statore avente una serie di magneti permanenti 105 disposti su due file su due barre piatte 106, fissate nell’ incavo 100 dalla traversa 101, in modo analogo a quanto visto per lo statore 32, 33 del motore lineare 29. Il motore lineare 104 comprende inoltre un gruppo di tre avvolgimenti elettrici 107, i quali sono portati da un elemento di supporto 108, fissato sulla piastra 23 in modo da disporre gli avvolgimenti elettrici 107 tra le due file di magneti permanenti 105. The carriage 8 is moved along the crosspiece 101 by another linear electric motor 104, under the control of a position indicator 109 (Figure 1) of the operating head 5 along the usual axis X. The linear motor 104 comprises a stator having a series of permanent magnets 105 arranged in two rows on two flat bars 106, fixed in the recess 100 by the crosspiece 101, in a similar way to that seen for the stator 32, 33 of the linear motor 29. The linear motor 104 further comprises a group of three electric windings 107, which are carried by a support element 108, fixed on the plate 23 so as to arrange the electric windings 107 between the two rows of permanent magnets 105.
L’indicatore di posizione 109 comprende una scala 110 ed un trasduttore di posizione 111 (ved. anche Figura 5), rispettivamente analoghi alla scala 46 ed al trasduttore di posizione 48. La scala 101 è fissata sulla traversa 101, mentre il trasduttore 111 è fissato sul supporto 51. In Figura 1, sono indicate due teste operatrici 5, 5’ portate da due carrelli 8, 8’ scorrevoli l’uno indipendentemente dall’altro lungo la traversa 101. Le due guide 103 sono allora in comune per i due carrelli 8, 8’, i due motori lineari 104 hanno in comune lo statore 105, 106 e gli indicatori di posizione 109 hanno in comune la scala 110. Vantaggiosamente le due teste operatrici 5, 5’ e i due carrelli 8, 8’ possono essere speculari tra loro, in modo da ridurre la distanza minima, in cui le due teste 5, 5’ possono lavorare simultaneamente. The position indicator 109 comprises a scale 110 and a position transducer 111 (see also Figure 5), respectively similar to the scale 46 and to the position transducer 48. The scale 101 is fixed on the crosspiece 101, while the transducer 111 is fixed on the support 51. Figure 1 indicates two operating heads 5, 5 'carried by two carriages 8, 8' sliding independently of each other along the crosspiece 101. The two guides 103 are then in common for the two carriages 8, 8 ', the two linear motors 104 have the stator 105, 106 in common and the position indicators 109 have the scale 110 in common. Advantageously, the two operating heads 5, 5' and the two carriages 8, 8 'can be mirror each other, so as to reduce the minimum distance, in which the two heads 5, 5 'can work simultaneously.
Nelle Figure 8-10 è riportata un’altra forma di realizzazione dell’invenzione, in cui la testa operatrice 5 è munita di mezzi di registrazione, genericamente indicati con 94, i quali sono azionabili per regolare la posizione del mandrino rispetto al supporto 8 lungo una direzione orizzontale, o asse Y. Nelle figure 8-10, le parti simili o analoghe a quelle della realizzazione delle Figure 2-6 sono indicate con gli stessi numeri di riferimento, e non verranno più descritte qui di seguito. Figures 8-10 show another embodiment of the invention, in which the operating head 5 is equipped with adjustment means, generally indicated with 94, which can be operated to adjust the position of the mandrel with respect to the support 8 along a horizontal direction, or Y axis. In Figures 8-10, parts similar or analogous to those of the embodiment of Figures 2-6 are indicated with the same reference numbers, and will no longer be described hereinafter.
Nella forma di realizzazione delle Figure 8-10, il supporto o carrello 8, comprende due piastre 95 e 96 di forma rettangolare, rispettivamente una piastra posteriore 95 ed una piastra anteriore 96, le quali sono disposte sostanzialmente parallele tra loro. La piastra posteriore 95 porta l’elemento di supporto 108 degli avvolgimenti del motore lineare 104, ed i pattini 102 che impegnano le guide 103 dell’asse X . L’elemento 108 ed i pattini 102 sono indicati con linee tratteggiate in Figura 9. La piastra anteriore 96 porta invece le due guide 27 dell’asse Z lo statore 32, 33 del motore lineare 29, e la dentiera 79 del dispositivo di bloccaggio 78. In the embodiment of Figures 8-10, the support or carriage 8 comprises two rectangular plates 95 and 96, respectively a rear plate 95 and a front plate 96, which are arranged substantially parallel to each other. The rear plate 95 carries the support element 108 of the windings of the linear motor 104, and the shoes 102 which engage the guides 103 of the X axis. The element 108 and the shoes 102 are indicated with dashed lines in Figure 9. The front plate 96 instead carries the two guides 27 of the Z axis, the stator 32, 33 of the linear motor 29, and the ratchet 79 of the locking device 78 .
Le due piastre 95 e 96 sono fissate tra loro rigidamente, in corrispondenza del lato sinistro in Figura 8, mediante una coppia di viti di fissaggio 97. I mezzi di registrazione 94 comprendono una coppia di viti di registrazione 98 atte a collegare in modo registrabile le due piastre 95 e 96, in corrispondenza del lato opposto, ossia di destra in Figura 8. I mezzi di registrazione comprendono inoltre una coppia di molle a tazza 99 speculari disposte tra le due piastre 95 e 96. La piastra 96 risulta quindi incastrata sul lato sinistro ed è atta a subire una certa deformazione elastica verso il lato destro. The two plates 95 and 96 are rigidly fixed to each other, at the left side in Figure 8, by means of a pair of fixing screws 97. The adjustment means 94 comprise a pair of adjustment screws 98 suitable for connecting the two plates 95 and 96, in correspondence with the opposite side, i.e. on the right in Figure 8. The adjustment means also comprise a pair of specular cup springs 99 arranged between the two plates 95 and 96. The plate 96 is therefore locked on the side left and is capable of undergoing a certain elastic deformation towards the right side.
Infine i mezzi di regolazione 94 comprendono un gruppo di monitoraggio, formato da un magnete permanente 80 ed un sensore analogico 85 per tale magnete 80. In particolare, il magnete permanente 80 è portato dalla piastra anteriore 96, mentre il sensore 85 è portato dalla piastra posteriore 95, ed è atto ad inviare all’usuale unità di controllo dei segnali indicativi della distanza dal magnete 80. In risposta, l’unità di controllo monitorizza all’operatore, in modo noto, la posizione del corpo 11 lungo l’asse Y con una precisione dell’ordine del micron. Finally, the adjustment means 94 comprise a monitoring unit, formed by a permanent magnet 80 and an analog sensor 85 for this magnet 80. In particular, the permanent magnet 80 is carried by the front plate 96, while the sensor 85 is carried by the plate 95, and is able to send signals indicating the distance from the magnet 80 to the usual control unit. In response, the control unit monitors to the operator, in a known way, the position of the body 11 along the Y axis with an accuracy of the order of one micron.
Nella messa a punto della testa operatrice 5, ruotando le viti di registrazione 98 in un senso, si consente alle molle a tazza 99 di flettere la parte destra della piastra 96, che si allontana dalla piastra 95. Ruotando invece le viti 98 in senso inverso, si vince l’azione delle molle 99, per cui la parte adiacente della piastra 96 si avvicina alla piastra 95. Tutti gli spostamenti della parte destra della piastra vengono monitorati in base ai segnali del sensore 85. L’asse degli anelli 13 viene così spostato lungo l’asse Y , effettuando la registrazione della testa 5. In setting up the operating head 5, by turning the adjusting screws 98 in one direction, the cup springs 99 are allowed to flex the right part of the plate 96, which moves away from the plate 95. By turning the screws 98 in the opposite direction instead , the action of the springs 99 is overcome, whereby the adjacent part of the plate 96 approaches the plate 95. All the displacements of the right part of the plate are monitored on the basis of the signals of the sensor 85. The axis of the rings 13 is thus moved along the Y axis, making the adjustment of the head 5.
Nel caso in cui la traversa 101 è munita di due o più teste operatrici 5, 5’, come in Figura 1, la regolazione della posizione di una delle due teste 5, 5’ lungo l’asse Y, rispetto all’altra testa, assume un’importanza enorme, giacché essa può consentire alle due teste 5, 5’ di lavorare simultaneamente su zone diverse di una fila di fori del pacco di schede. If the crosspiece 101 is equipped with two or more operating heads 5, 5 ', as in Figure 1, the adjustment of the position of one of the two heads 5, 5' along the Y axis, with respect to the other head, assumes enormous importance, since it can allow the two heads 5, 5 'to work simultaneously on different areas of a row of holes in the pack of cards.
Da quanto visto sopra risultano evidenti i vantaggi della testa operatrice secondo l’invenzione rispetto alle teste operatrici note. Innanzitutto, i mezzi di bilanciamento 53, 54 del mandrino 6 richiedono per l’azionamento una potenza ridotta del motore lineare 29. Inoltre, il motore lineare 29 semplifica enormemente la costruzione della testa operatrice. Infine, i mezzi di bloccaggio 78 della testa operatrice rispetto al supporto 8, agendo automaticamente, impediscono qualsiasi danneggiamento in caso di interruzione dell’ alimentazione elettrica, o dell’ aria compressa, alla stessa testa operatrice. From what has been seen above, the advantages of the operating head according to the invention with respect to known operating heads are evident. First of all, the balancing means 53, 54 of the spindle 6 require for the operation a reduced power of the linear motor 29. Furthermore, the linear motor 29 greatly simplifies the construction of the operating head. Finally, the locking means 78 of the operating head with respect to the support 8, acting automatically, prevent any damage in the event of a power failure, or compressed air, to the operating head itself.
Si intende che alla testa operatrice descritta possono essere apportate varie modifiche e perfezionamenti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, può essere variata la forma del corpo 11, del mandrino 6 e dei relativi mezzi di fissaggio. Inoltre, può essere variato il supporto 8, e la testa 5 può essere disegnata per una macchina utensile in cui i movimenti tra il pacco di schede ed il mandrino 6 sono effettuati esclusivamente muovendo la tavola porta pezzo. It is understood that various modifications and improvements can be made to the operating head described without departing from the scope of the claims. For example, the shape of the body 11, of the mandrel 6 and of the relative fastening means can be varied. Furthermore, the support 8 can be varied, and the head 5 can be designed for a machine tool in which the movements between the pack of cards and the spindle 6 are carried out exclusively by moving the workpiece table.
Nel caso di una testa operatrice 95 munita dei mezzi di registrazione 94 (Figura 8) lungo l’asse Y, possono essere previsti due gruppi di monitoraggio 80, 85 disposti in corrispondenza delle due viti di registrazione 98. Inoltre, le due piastre 95 e 96 possono essere sostituite da un corpo unico avente un intaglio verticale, tale da creare una porzione cedevole elasticamente per azione delle viti di registrazione 98. In the case of an operating head 95 equipped with the recording means 94 (Figure 8) along the Y axis, two monitoring groups 80, 85 can be provided, arranged in correspondence with the two adjustment screws 98. Furthermore, the two plates 95 and 96 can be replaced by a single body having a vertical notch, such as to create an elastically yielding portion due to the action of the adjustment screws 98.
Il gruppo di monitoraggio 80, 85 può anche comprendere un sensore di prossimità di un elemento di posizione diverso da quello magnetico, ad esempio un elemento capacitivo. Infine, in una macchina utensile con due teste operatrici 5, 5’ (Figura 1), i mezzi di regolazione 94 (Figura 8) possono essere previsti solo in una delle due teste, ad esempio sulla testa 5. The monitoring group 80, 85 can also comprise a proximity sensor of a position element other than the magnetic one, for example a capacitive element. Finally, in a machine tool with two operating heads 5, 5 '(Figure 1), the adjustment means 94 (Figure 8) can be provided only in one of the two heads, for example on the head 5.
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