ITTV20090100A1

ITTV20090100A1 - NUMERIC TOOL MACHINE

Info

Publication number: ITTV20090100A1
Application number: IT000100A
Authority: IT
Inventors: Michele Bacco; Carlo Frascati
Original assignee: Parpas S P A
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-16

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:

“MACCHINA UTENSILE A CONTROLLO NUMERICO” "NUMERIC CONTROL MACHINE TOOL"

La presente invenzione è relativa ad una macchina utensile a controllo numerico. The present invention relates to a numerically controlled machine tool.

Più in dettaglio, la presente invenzione è relativa ad una fresatrice e/o alesatrice a colonna a controllo numerico, a cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità. More in detail, the present invention relates to a numerically controlled column milling and / or boring machine, to which the following discussion will make explicit reference without thereby losing generality.

Come è noto, le fresatrici o alesatrici a colonna attualmente in commercio sono composte da un basamento di appoggio al suolo; da una piattaforma di supporto che è montata scorrevole sul basamento in appoggio su guide longitudinali rettilinee che si estendono sul basamento parallelamente ad un primo asse di riferimento orizzontale; da un montante verticale rettilineo che si prolunga a sbalzo dal centro della piattaforma di supporto verso l’alto, rimanendo parallelo ad un secondo asse di riferimento verticale; e da una slitta porta-mandrino che è fissata a sbalzo su di un fianco laterale del montante verticale, con possibilità di scorrere sul montante lungo una direzione perfettamente parallela al secondo asse di riferimento, rimanendo sempre parallela a se stessa. La slitta porta-mandrino è solitamente strutturata per poter accogliere un mandrino disposto in posizione orizzontale, con il suo asse longitudinale di riferimento perfettamente parallelo ad un terzo asse di riferimento orizzontale, a sua volta perpendicolare sia al primo che al secondo asse di riferimento. As is known, column milling or boring machines currently on the market consist of a base supporting the ground; by a support platform which is mounted slidingly on the base resting on straight longitudinal guides which extend on the base parallel to a first horizontal reference axis; by a straight vertical upright that protrudes from the center of the support platform upwards, remaining parallel to a second vertical reference axis; and by a spindle-holder slide which is fixed cantilevered on a lateral side of the vertical upright, with the possibility of sliding on the upright along a direction perfectly parallel to the second reference axis, always remaining parallel to itself. The spindle-holder slide is usually structured to accommodate a spindle arranged in a horizontal position, with its longitudinal reference axis perfectly parallel to a third horizontal reference axis, in turn perpendicular to both the first and second reference axes.

Le fresatrici a colonna sopra descritte sono inoltre provviste di due organi di movimentazione indipendenti, il primo dei quali è strutturato in modo tale da poter spostare, a comando, la piattaforma di supporto, e quanto ad essa solidale, in direzione orizzontale sulle guide longitudinali presenti sul basamento della macchina utensile. Il secondo organo di movimentazione, invece, è strutturato in modo tale da poter spostare, a comando, la slitta porta-mandrino, e quanto ad essa solidale, in direzione verticale lungo il fianco laterale del montante verticale della macchina utensile. The column milling machines described above are also equipped with two independent moving parts, the first of which is structured in such a way as to be able to move, on command, the support platform, and what is integral with it, in a horizontal direction on the longitudinal guides present. on the machine tool base. The second movement member, on the other hand, is structured in such a way as to be able to move, on command, the spindle-holder slide, and as regards it, in a vertical direction along the lateral side of the vertical upright of the machine tool.

Per non sovraccaricare l’organo di movimentazione della slitta porta-mandrino e non sovradimensionare le guide presenti sul montante verticale, alcune fresatrici o alesatrici a colonna sono dotate anche di un meccanismo di bilanciamento del peso, che è strutturato in modo tale da bilanciare, almeno in parte, la componente parallela al montante verticale della forza peso della slitta portamandrino e di quanto ad essa solidale. In order not to overload the moving part of the spindle-holder slide and not to oversize the guides on the vertical upright, some milling machines or column boring machines are also equipped with a weight balancing mechanism, which is structured in such a way as to balance, at least in part, the component parallel to the vertical upright of the weight force of the spindle-holder slide and of what is integral with it.

Il meccanismo di bilanciamento del peso generalmente comprende: un contrappeso fissato in modo scorrevole su di un fianco laterale del montante verticale opposto a quello lungo cui si muove la slitta porta-mandrino; una coppia di ruote di rinvio ad asse orizzontale, che sono fissate sulla sommità del montante verticale complanari tra loro ed in modo tale da essere allineate in senso verticale una con la slitta porta-mandrino, e l’altra con il contrappeso; ed una catena di collegamento che è piegata ad un U rovesciata sulla sommità del montante verticale, con le due estremità ancorate una sulla slitta porta-mandrino e l’altra sul contrappeso, e con il tratto centrale che ingrana sulle due ruote di rinvio in modo tale da permettere alla catena di scorre liberamente sulla sommità del montante verticale, assecondando gli spostamenti della slitta porta-mandrino. The weight balancing mechanism generally comprises: a counterweight slidably fixed on a lateral side of the vertical upright opposite to that along which the spindle-carrying slide moves; a pair of horizontal axis return wheels, which are fixed on the top of the vertical upright coplanar with each other and in such a way as to be vertically aligned one with the spindle-holder slide, and the other with the counterweight; and a connecting chain which is folded into an inverted U on the top of the vertical upright, with the two ends anchored one on the spindle-holder slide and the other on the counterweight, and with the central section that meshes with the two return wheels so such as to allow the chain to slide freely on the top of the vertical upright, following the movements of the spindle-holder slide.

Ovviamente, la massa del contrappeso è sostanzialmente uguale alla massa complessiva della slitta porta-mandrino e del mandrino ad essa solidale, in modo tale che l’organo di movimentazione della slitta porta-mandrino debba erogare solamente la potenza necessaria per variare la posizione della slitta porta-mandrino sul montante verticale e quanto ad essa solidale. Obviously, the mass of the counterweight is substantially equal to the overall mass of the spindle-holder slide and of the spindle integral with it, so that the movement member of the spindle-holder slide must only deliver the power necessary to vary the position of the slide. spindle holder on the vertical upright and integral with it.

In una versione più sofisticata del meccanismo di bilanciamento del peso, il contrappeso è sostituito da un cilindro di contrasto ad azionamento idraulico e ad asse verticale, che ha la carcassa esterna solidale alla piattaforma di supporto e/o al montante verticale, e l’estremità dello stelo mobile ancorata alla catena di collegamento. La pressione dell’olio presente all’interno del cilindro di contrasto è regolata in modo tale che il cilindro sia in grado di contrastare l’estrazione dello stelo generando una forza di trazione sostanzialmente uguale alla componente verticale del peso proprio della slitta porta-mandrino e del mandrino. In a more sophisticated version of the weight balancing mechanism, the counterweight is replaced by a hydraulically operated, vertical axis contrast cylinder, which has the external casing integral with the support platform and / or vertical upright, and the end of the movable stem anchored to the connecting chain. The oil pressure present inside the contrast cylinder is adjusted in such a way that the cylinder is able to oppose the extraction of the rod by generating a traction force substantially equal to the vertical component of the own weight of the spindle-holder slide and of the spindle.

Pur essendo indispensabile per il buon funzionamento della macchina utensile, il meccanismo di bilanciamento del peso sopra descritto è fonte di notevoli problemi quando il peso complessivo della slitta porta-mandrino supera i 3000 chili, ed il montante verticale ha un’altezza superiore a 3-4 metri. Although essential for the correct operation of the machine tool, the weight balancing mechanism described above is a source of considerable problems when the overall weight of the spindle-holder slide exceeds 3000 kg, and the vertical upright has a height greater than 3- 4 meters.

In questo caso, infatti, le forze di reazione che il meccanismo di bilanciamento del peso scarica sulla sommità del montante verticale possono raggiungere valori talmente elevati da provocare la deformazione del montante verticale, con tutti i problemi che questo comporta sul corretto funzionamento della macchina utensile. Il montante verticale è infatti uno degli elementi strutturali della macchina utensile che sono indispensabili per il corretto posizionamento spaziale dell’utensile, per cui ogni piccola deformazione del montante verticale fa aumentare in modo significativo il margine di errore della macchina utensile. In this case, in fact, the reaction forces that the weight balancing mechanism discharges on the top of the vertical upright can reach values so high as to cause the deformation of the vertical upright, with all the problems that this entails on the correct functioning of the machine tool. The vertical upright is in fact one of the structural elements of the machine tool that are essential for the correct spatial positioning of the tool, so every small deformation of the vertical upright significantly increases the margin of error of the machine tool.

Per mantenere il margine di errore della macchina utensile entro limiti ragionevoli in ogni possibile configurazione di funzionamento della macchina, i produttori di fresatrici ed alesatrici di grosse dimensioni sono costretti a realizzare dei montanti verticali con una struttura proporzionalmente molto più rigida e robusta delle macchine utensili di dimensioni più piccole, con conseguente aumento più che proporzionale dei costi di produzione della macchina utensile. In order to keep the margin of error of the machine tool within reasonable limits in every possible operating configuration of the machine, the manufacturers of milling and boring machines of large dimensions are forced to realize vertical uprights with a structure that is proportionally much more rigid and robust than the machine tools of smaller dimensions, with a consequent more than proportional increase in the production costs of the machine tool.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare una fresatrice e/o alesatrice a colonna che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti. The object of the present invention is therefore to provide a column milling and / or boring machine which is free from the drawbacks described above.

In accordo con questi obiettivi, secondo la presente invenzione viene realizzata una macchina utensile a controllo numerico come definita nella rivendicazione 1, e preferibilmente, ma non necessariamente, in una qualsiasi delle rivendicazioni da essa dipendenti. In accordance with these objectives, according to the present invention a numerically controlled machine tool is realized as defined in claim 1, and preferably, but not necessarily, in any of the claims dependent on it.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:

- la figura 1 è una vista schematica tridimensionale, con parti asportate per chiarezza, di una macchina utensile a controllo numerico realizzata secondo i dettami della presente invenzione; mentre - figure 1 is a three-dimensional schematic view, with parts removed for clarity, of a numerically controlled machine tool made according to the dictates of the present invention; while

- la figura 2 è una vista frontale della macchina utensile di figura 1, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza. Figure 2 is a front view of the machine tool of Figure 1, with parts in section and parts removed for clarity.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con il numero 1 è indicata nel suo complesso una macchina utensile a controllo numerico, nella fattispecie una fresatrice o alesatrice a colonna, che trova utilizzo particolarmente vantaggioso nella fresatura o alesatura di manufatti in metallo di grandi dimensioni. With reference to Figures 1 and 2, the number 1 indicates as a whole a numerically controlled machine tool, in this case a milling machine or column boring machine, which is particularly advantageously used in the milling or boring of large metal products.

La macchina utensile 1 è in grado di spostare l’utensile (non illustrato) nello spazio lungo i tre assi cartesiani X, Y e Z, e comprende essenzialmente: un basamento 2 di appoggio al suolo, che è atto ad essere ancorato al suolo in modo noto tramite tirafondi od altri sistemi di ancoraggio, ed è dotato di guide longitudinali 3 rettilinee che si estendono sulla faccia superiore del basamento 2 parallelamente ad un asse A di riferimento sostanzialmente orizzontale, che, a sua volta, è parallelo all’asse cartesiano X; una piattaforma 4 di supporto che è montata scorrevole sul basamento 2, in appoggio sulle guide longitudinali 3 del medesimo, in modo tale da poter traslare sul basamento 2 in una direzione parallela all’asse cartesiano X; un montante verticale 5 rettilineo che si prolunga a sbalzo verso l’alto preferibilmente, ma non necessariamente, dal centro della piattaforma 4 di supporto, rimanendo localmente parallelo ad un asse B di riferimento sostanzialmente verticale, che, a sua volta, è parallelo all’asse cartesiano Z; ed una slitta portamandrino 6 che è fissata a sbalzo su di un fianco laterale 5a del montante verticale 5, con possibilità di scorrere sul montante in una direzione parallela all’asse Z, rimanendo sempre parallela a se stessa. The machine tool 1 is able to move the tool (not shown) in space along the three Cartesian axes X, Y and Z, and essentially comprises: a base 2 for resting on the ground, which is adapted to be anchored to the ground in known method by means of log bolts or other anchoring systems, and is equipped with longitudinal rectilinear guides 3 which extend on the upper face of the base 2 parallel to a substantially horizontal reference axis A, which, in turn, is parallel to the Cartesian axis X ; a support platform 4 which is mounted sliding on the base 2, resting on the longitudinal guides 3 of the same, in such a way as to be able to translate on the base 2 in a direction parallel to the Cartesian axis X; a straight vertical upright 5 which protrudes upwards preferably, but not necessarily, from the center of the support platform 4, remaining locally parallel to a substantially vertical reference axis B, which, in turn, is parallel to the Cartesian axis Z; and a spindle-holder slide 6 which is fixed cantilevered on a lateral side 5a of the vertical upright 5, with the possibility of sliding on the upright in a direction parallel to the Z axis, always remaining parallel to itself.

Più in dettaglio, la slitta porta-mandrino 6 è strutturata in modo tale da poter ospitare un generico mandrino 7 in posizione orizzontale, ossia con il suo asse longitudinale C di riferimento perpendicolare agli assi A e B e parallelo all’asse cartesiano Y, e da poter scorrere liberamente sul fianco laterale 5a del montante verticale 5, mantenendo l’asse longitudinale C del mandrino 7 sempre parallelo all’asse cartesiano Y. Ovviamente, la slitta porta-mandrino 6 potrebbe anche essere strutturata in modo tale da mantenere il mandrino 7 in posizione orizzontale, con l’asse longitudinale C perpendicolare all’asse B e parallelo all’asse A (ossia parallelo all’asse cartesiano X). More in detail, the spindle-holder slide 6 is structured in such a way as to be able to accommodate a generic spindle 7 in a horizontal position, i.e. with its longitudinal axis C of reference perpendicular to the A and B axes and parallel to the Cartesian axis Y, and to be able to slide freely on the lateral side 5a of the vertical upright 5, keeping the longitudinal axis C of the spindle 7 always parallel to the Cartesian axis Y. Obviously, the spindle-holder slide 6 could also be structured in such a way as to maintain the spindle 7 in a horizontal position, with the longitudinal axis C perpendicular to the B axis and parallel to the A axis (ie parallel to the Cartesian axis X).

Nell’esempio illustrato, in particolare, il montante verticale 5 è dotato di guide longitudinali 8 rettilinee che si estendono sul fianco laterale 5a parallelamente all’asse B ed all’asse cartesiano Z, e la slitta portamandrino 6 è dotata di pattini che sono accoppiati in modo scorrevole alle guide longitudinali 8 in modo tale da permettere alla slitta porta-mandrino 6 di scorre liberamente sul fianco laterale 5a del montante verticale 5 in direzione verticale. In the example shown, in particular, the vertical upright 5 is equipped with longitudinal guides 8 which extend on the lateral side 5a parallel to the axis B and the Cartesian axis Z, and the spindle-holder slide 6 is equipped with shoes which are coupled slidingly to the longitudinal guides 8 in such a way as to allow the spindle-carrying slide 6 to slide freely on the lateral side 5a of the vertical upright 5 in the vertical direction.

In aggiunta a quanto sopra scritto, la macchina utensile 1 è inoltre provvista di due organi di movimentazione indipendenti (non illustrati), il primo dei quali è strutturato in modo tale da poter spostare, a comando, la piattaforma 4 sulle guide longitudinali 3 del basamento 2 in direzione orizzontale. Il secondo organo di movimentazione, invece, è strutturato in modo tale da poter spostare, a comando, la slitta porta-mandrino 6, e quanto ad essa solidale, in direzione verticale sulle guide longitudinali 8 presenti sul fianco laterale 5a del montante verticale 5. In addition to what has been written above, the machine tool 1 is also provided with two independent movement members (not shown), the first of which is structured in such a way as to be able to move, on command, the platform 4 on the longitudinal guides 3 of the base. 2 in the horizontal direction. The second movement member, on the other hand, is structured in such a way as to be able to move, on command, the spindle-holder slide 6, and as regards it integral with it, in the vertical direction on the longitudinal guides 8 present on the lateral side 5a of the vertical upright 5.

Gli organi di movimentazione sono congegni già ampiamente conosciuti nel settore, e non verranno ulteriormente descritti, se non per precisare che, nella macchina utensile 1, l’organo di movimentazione della piattaforma (non illustrato) è preferibilmente, ma non necessariamente, composto da una cremagliera che si estende sulla faccia superiore del basamento 2, parallelamente all’asse A; e da un motore elettrico che è montato a bordo della piattaforma 4, ed è in grado di portare in rotazione un pignone che ingrana sulla cremagliera, in senso orario od antiorario sulla base dei segnali provenienti dall’unità di controllo (non illustrata) che gestisce il funzionamento della macchina utensile 1. The moving members are devices already widely known in the field, and will not be further described, except to specify that, in the machine tool 1, the moving member of the platform (not shown) is preferably, but not necessarily, composed of a rack extending on the upper face of the base 2, parallel to the axis A; and by an electric motor which is mounted on the platform 4, and is able to rotate a pinion which meshes with the rack, clockwise or anticlockwise on the basis of the signals coming from the control unit (not shown) which manages the operation of the machine tool 1.

Similmente, l’organo di movimentazione della slitta (non illustrato) è preferibilmente, ma non necessariamente, composto da una vite a ricircolo di sfere, il cui stelo si estende sul fianco laterale 5a del montante verticale 5, parallelamente all’asse B, ed ingrana nel corpo della la slitta porta-mandrino 6; e da un motore elettrico che è in grado di portare in rotazione lo stelo di tale vite a ricircolo di sfere, in senso orario od antiorario, sulla base dei segnali provenienti dall’unità di controllo (non illustrata) che gestisce il funzionamento della macchina utensile 1. Similarly, the movement member of the slide (not shown) is preferably, but not necessarily, composed of a ball screw, whose stem extends on the lateral side 5a of the vertical upright 5, parallel to the axis B, and engages in the body of the spindle-holder slide 6; and by an electric motor that is able to rotate the rod of this ball screw, clockwise or counterclockwise, based on the signals coming from the control unit (not shown) that manages the operation of the machine tool 1.

Con riferimento alle figure 1 e 2, la macchina utensile 1 è infine dotata di un meccanismo di bilanciamento del peso 9, che è strutturato in modo tale da bilanciare, almeno in parte, la forza peso gravante sulla slitta porta-mandrino 6. With reference to Figures 1 and 2, the machine tool 1 is finally equipped with a weight balancing mechanism 9, which is structured in such a way as to balance, at least in part, the weight force weighing on the spindle-holder slide 6.

Diversamente dalle fresatrici o alesatrici a colonna attualmente conosciute, il meccanismo di bilanciamento del peso 9 comprende: Unlike currently known column milling or boring machines, the weight balancing mechanism 9 comprises:

- una incastellatura portante 10 ausiliaria a forma sostanzialmente di portale, che circonda e sovrasta il montante verticale 5 senza venire a diretto contatto con quest’ultimo, ed appoggia in modo scorrevole sul basamento 2, da bande opposte della piattaforma 4, in modo tale da poter traslare orizzontalmente sul basamento 2 seguendo gli spostamenti del montante verticale 5 parallelamente all’asse A; - an auxiliary supporting frame 10 in the form of a substantially portal, which surrounds and overhangs the vertical upright 5 without coming into direct contact with the latter, and rests in a sliding manner on the base 2, on opposite sides of the platform 4, in such a way as to being able to translate horizontally on the base 2 following the displacements of the vertical upright 5 parallel to the axis A;

- almeno un cilindro idraulico 11 di contrasto, che è fissato sull’incastellatura portante 10 in modo tale da essere affacciato al montante verticale 5, preferibilmente, ma non necessariamente, dalla parte opposta del fianco laterale 5a su cui è mobile la slitta porta-mandrino 6, giacere sostanzialmente sullo stesso piano di giacitura del montante verticale 5, ed è strutturato in modo tale da generare una forza di trazione (f), il cui valore è in grado sostanzialmente di bilanciare la componente verticale della forza peso generata dalla massa della slitta portamandrino 6 e di quanto ad essa solidale; ed - at least one hydraulic contrast cylinder 11, which is fixed on the supporting frame 10 in such a way as to face the vertical upright 5, preferably, but not necessarily, on the opposite side of the lateral side 5a on which the spindle-carrying slide is movable 6, lie substantially on the same plane of lying of the vertical upright 5, and is structured in such a way as to generate a traction force (f), the value of which is capable of substantially balancing the vertical component of the weight force generated by the mass of the slide spindle holder 6 and what is integral with it; and

- una catena cinematica di trasmissione delle forze che è supportata direttamente dall’incastellatura portante 10, ed è strutturata in modo tale da collegare la slitta porta-mandrino 6 al cilindro idraulico 11, e trasmettere direttamente alla slitta porta-mandrino 6 la forza di trazione f generata dal cilindro idraulico 11 così da bilanciare la componente verticale della forza peso generata dalla massa della slitta porta-mandrino 6 e di quanto ad essa solidale. - a kinematic chain for transmitting the forces which is directly supported by the supporting frame 10, and is structured in such a way as to connect the spindle-holder slide 6 to the hydraulic cylinder 11, and transmit the traction force directly to the spindle-carrier slide 6 f generated by the hydraulic cylinder 11 so as to balance the vertical component of the weight force generated by the mass of the spindle-holder slide 6 and by what is integral with it.

Più in dettaglio, nell’esempio illustrato, l’incastellatura portante 10 appoggia sulle guide longitudinali 3 del basamento 2 mediante appositi pattini volventi, posizionati da bande opposte della piattaforma 4, in modo tale da scaricare direttamente sul basamento 2 il peso proprio della slitta porta-mandrino 6 e di quanto ad essa solidale; mentre il cilindro idraulico 11 di contrasto è preferibilmente, ma non necessariamente, fissato sull’incastellatura portante 10 in posizione sostanzialmente verticale, ossia con l’asse longitudinale parallelo all’asse B, e con lo stelo mobile 11a rivolto verso l’alto, in modo tale che la forza f di trazione sia diretta parallelamente al montante verticale 5. More in detail, in the example illustrated, the supporting frame 10 rests on the longitudinal guides 3 of the base 2 by means of special rolling shoes, positioned on opposite bands of the platform 4, in such a way as to directly unload the weight of the door slide directly on the base 2. - spindle 6 and what is integral with it; while the hydraulic contrast cylinder 11 is preferably, but not necessarily, fixed on the supporting frame 10 in a substantially vertical position, i.e. with the longitudinal axis parallel to the axis B, and with the movable rod 11a facing upwards, in such that the traction force f is directed parallel to the vertical upright 5.

Con riferimento alle figure 1 e 2, nell’esempio illustrato la catena cinematica di trasmissione delle forze comprende invece: With reference to Figures 1 and 2, in the example illustrated, the kinematic chain for the transmission of forces instead includes:

- almeno una coppia di pulegge o ruote 12 di rinvio ad asse orizzontale, che giacciono su di un piano di riferimento sostanzialmente coincidente o comunque parallelo al piano di giacitura del cilindro idraulico 11, e sono fissate in modo liberamente girevole sulla sommità dell’incastellatura portante 10, da bande opposte del montante verticale 5, in modo tale da essere verticalmente allineate una alla slitta porta-mandrino 6, e l’altra al cilindro idraulico 11; ed - at least one pair of horizontal axis return pulleys or wheels 12, which lie on a reference plane substantially coincident or in any case parallel to the plane of the hydraulic cylinder 11, and are fixed in a freely rotatable way on the top of the supporting frame 10, on opposite sides of the vertical upright 5, so as to be vertically aligned one with the spindle-holder slide 6, and the other with the hydraulic cylinder 11; and

- almeno una catena 13, cavo metallico, cinghia di collegamento o similare, che giace su di un piano di riferimento localmente coincidente con il piano di giacitura delle due ruote 12 di rinvio e del cilindro idraulico 11, ed è ripiegata sostanzialmente ad U rovesciata attorno alla sommità del montante verticale 5 ed al disotto dell’incastellatura portante 10, in modo tale da avere le due estremità agganciate una alla sommità della slitta porta-mandrino 6 e l’altra allo stelo mobile 11a del cilindro idraulico 11, mentre il tratto centrale della catena 13 di collegamento impegna in successione le due ruote 12 di rinvio fissate sull’incastellatura portante 10, in modo tale da poter scorre liberamente attorno alla sommità del montante verticale 5, assecondando gli spostamenti della slitta porta-mandrino 6 sul fianco laterale 5a del montante verticale. - at least one chain 13, metal cable, connecting belt or similar, which lies on a reference plane locally coincident with the plane of positioning of the two return wheels 12 and of the hydraulic cylinder 11, and is folded substantially in an overturned U shape around at the top of the vertical upright 5 and below the supporting frame 10, in such a way as to have the two ends hooked one to the top of the spindle-holder slide 6 and the other to the movable rod 11a of the hydraulic cylinder 11, while the central portion of the connecting chain 13 engages in succession the two return wheels 12 fixed on the bearing frame 10, in such a way as to be able to slide freely around the top of the vertical upright 5, following the displacements of the spindle-holder slide 6 on the lateral side 5a of the vertical upright.

Per quanto riguarda invece il cilindro idraulico 11, la pressione dell’olio presente all’interno del cilindro è regolata con modalità di per se note, in modo tale che il cilindro idraulico 11 sia in grado di contrastare la fuoriuscita dello stelo mobile 11a dalla carcassa esterna 11b, generando una forza f di trazione il cui valore è in grado sostanzialmente di bilanciare la componente verticale della forza peso generata dalla massa della slitta portamandrino 6 e di quanto ad essa solidale. On the other hand, as regards the hydraulic cylinder 11, the pressure of the oil present inside the cylinder is regulated in a per se known manner, in such a way that the hydraulic cylinder 11 is able to counteract the release of the movable rod 11a from the casing. external 11b, generating a traction force f the value of which is capable of substantially balancing the vertical component of the weight force generated by the mass of the spindle-holder slide 6 and of what is integral with it.

Ovviamente, il cilindro idraulico 11 di contrasto può essere anche sostituito da un cilindro pneumatico, da un attuatore lineare con stelo estraibile ad azionamento elettrico, o da un attuatore rotante ad azionamento elettrico od idraulico, in grado di avvolgere e svolgere la catena 13 di collegamento o similare, generando una forza f di trazione il cui valore è in grado sostanzialmente di bilanciare la componente verticale della forza peso generata dalla massa della slitta porta-mandrino 6 e di quanto ad essa solidale Obviously, the hydraulic contrast cylinder 11 can also be replaced by a pneumatic cylinder, by a linear actuator with an electrically operated extractable rod, or by an electrically or hydraulically operated rotary actuator, capable of winding and unwinding the connecting chain 13. or similar, generating a traction force f, the value of which is capable of substantially balancing the vertical component of the weight force generated by the mass of the spindle-holder slide 6 and of what is integral with it

Più in dettaglio, con riferimento alle figure 1 e 2, nell’esempio illustrato, il meccanismo di bilanciamento del peso 9 è provvisto di due cilindri idraulici 11 di contrasto gemelli ad azionamento idraulico, che sono fissati sull’incastellatura portante 10 paralleli ed affacciati tra loro, da bande opposte del piano di mezzeria del montante verticale 5; di due coppie di pulegge o ruote 12 di rinvio ad asse orizzontale, ciascuna delle quali giace su di un piano di riferimento sostanzialmente coincidente con il piano di giacitura di un rispettivo cilindro idraulico 11; e di due catene 13 di collegamento gemelle, ciascuna delle quali giace su di un piano di riferimento sostanzialmente coincidente con il piano di giacitura di un rispettivo cilindro idraulico 11, ed è ripiegata sostanzialmente ad U rovesciata attorno alla sommità del montante verticale 5, in modo tale da avere le due estremità agganciate una alla slitta porta-mandrino 6 e l’altra allo stelo mobile 11a del cilindro idraulico 11, mentre il tratto centrale della catena 13 impegna in successione le due ruote 12 di rinvio fissate sull’incastellatura portante 10, in modo tale da poter scorrere liberamente attorno alla sommità del montante verticale 5, assecondando gli spostamenti della slitta porta-mandrino 6 sul fianco laterale 5a del montante verticale. More in detail, with reference to Figures 1 and 2, in the example illustrated, the weight balancing mechanism 9 is provided with two twin hydraulic opposing cylinders 11 with hydraulic actuation, which are fixed on the supporting frame 10 parallel and facing each other. them, from opposite bands of the central plane of the vertical upright 5; of two pairs of horizontal axis transmission pulleys or wheels 12, each of which lies on a reference plane substantially coinciding with the plane of lying of a respective hydraulic cylinder 11; and of two twin connecting chains 13, each of which lies on a reference plane substantially coincident with the plane of lying of a respective hydraulic cylinder 11, and is folded substantially in an inverted U shape around the top of the vertical upright 5, so such as to have the two ends hooked one to the spindle-holder slide 6 and the other to the movable rod 11a of the hydraulic cylinder 11, while the central portion of the chain 13 engages in succession the two return wheels 12 fixed on the supporting frame 10, in such a way as to be able to slide freely around the top of the vertical upright 5, following the displacements of the spindle-holder slide 6 on the lateral side 5a of the vertical upright.

Lo sdoppiamento della catena cinematica di trasmissione delle forze permette di compensare l’eventuale posizionamento del baricentro della slitta porta-mandrino 6 al di fuori del piano di mezzeria del montante verticale 5: i due cilindri di contrasto 11 possono essere infatti regolati in modo indipendente uno dall’altro, in modo tale da generare due forze assiali f di trazione di valore diverso, che compensano la distribuzione asimmetrica della componente verticale del peso della slitta porta-mandrino 6 sulle due catene 13 di collegamento. The splitting of the kinematic chain for transmitting the forces makes it possible to compensate for any positioning of the center of gravity of the spindle-holder slide 6 outside the center plane of the vertical upright 5: the two contrast cylinders 11 can in fact be adjusted independently one on the other hand, in such a way as to generate two axial traction forces f of different values, which compensate for the asymmetrical distribution of the vertical component of the weight of the spindle-holder slide 6 on the two connecting chains 13.

In aggiunta a quanto sopra scritto, ciascun cilindro idraulico 11 è preferibilmente, ma non necessariamente, dotato di una puleggia o ruota dentata 14 di rinvio ausiliaria, che è fissata in modo liberamente girevole sull’estremità libera dello stelo mobile 11a; mentre ciascuna catena 13 di collegamento ha una prima estremità ancorata stabilmente sulla slitta porta-mandrino 6, ed una seconda estremità ancorata stabilmente sull’incastellatura portante 10, a fianco delle pulegge o ruote 12 di rinvio da essa impegnate, in modo tale da formare un’ansa che si prolunga verso il cilindro idraulico 11 sottostante e si avvolge sulla puleggia o ruota dentata 14 fissata sullo stelo mobile 11a. In addition to what is written above, each hydraulic cylinder 11 is preferably, but not necessarily, equipped with an auxiliary drive pulley or toothed wheel 14, which is fixed in a freely rotatable manner on the free end of the mobile rod 11a; while each connecting chain 13 has a first end stably anchored on the spindle-holder slide 6, and a second end stably anchored on the supporting frame 10, alongside the pulleys or return wheels 12 engaged by it, so as to form a loop which extends towards the underlying hydraulic cylinder 11 and winds on the pulley or toothed wheel 14 fixed on the movable stem 11a.

Con riferimento alla figure 1 e 2, la macchina utensile 1 è infine provvista di una cabina di comando 15 che è fissata a sbalzo sull’incastellatura portante 10 preferibilmente, ma non necessariamente, in modo tale da essere affacciata al fianco laterale 5a del montante verticale 5, ed ospita al proprio interno almeno il pannello di comando (non illustrato) attraverso cui l’operatore può comandare l’unità di controllo (non illustrata) che gestisce il funzionamento della macchina utensile 1. With reference to Figures 1 and 2, the machine tool 1 is finally provided with a control cabin 15 which is fixed in cantilever mode on the supporting frame 10 preferably, but not necessarily, in such a way as to face the lateral side 5a of the vertical upright 5, and houses inside at least the control panel (not shown) through which the operator can control the control unit (not shown) which manages the operation of the machine tool 1.

Il funzionamento generale della macchina utensile 1 sopra descritta è analogo a quello di qualsiasi altra fresatrice o alesatrice a colonna a controllo numerico, e non necessita di ulteriori spiegazioni. Se non per precisare che il meccanismo di bilanciamento del peso 9 scarica il peso della slitta porta-mandrino 6 e del mandrino 7 ad essa solidale, direttamente sul basamento 2 senza sollecitare in alcun modo il montante verticale 5. The general operation of the machine tool 1 described above is similar to that of any other numerically controlled milling machine or column boring machine, and does not require further explanations. Except to specify that the weight balancing mechanism 9 unloads the weight of the spindle-holder slide 6 and of the spindle 7 integral with it, directly on the base 2 without stressing the vertical upright 5 in any way.

In altre parole, il meccanismo di bilanciamento del peso 9 sottrae al montante verticale 5 la funzione di supporto del peso della slitta porta-mandrino 6, lasciandogli la funzione di riferimento statico per il corretto posizionamento spaziale dell’utensile innestato sul mandrino 7 e di reazione alle forze di lavoro. In other words, the weight balancing mechanism 9 subtracts from the vertical upright 5 the function of supporting the weight of the spindle-holder slide 6, leaving it the function of static reference for the correct spatial positioning of the tool engaged on the spindle 7 and of reaction to the workforce.

I vantaggi derivanti dalla particolare struttura del meccanismo di bilanciamento del peso 9 sono molteplici. In primo luogo, la presenza del meccanismo di bilanciamento del peso 9 permette di alleggerire enormemente la struttura del montante verticale 5, con un notevole risparmio di materiale ed una sensibile riduzione dei pesi del montante verticale 5. Possibilità che permette di realizzare, senza particolari accorgimenti strutturali, fresatrici o alesatrici a colonna con montante verticale di altezza anche superiore a 12 metri, e con slitta porta-mandrino in grado di ospitare mandrini di peso superiore a 7-8 tonnellate. Il tutto con una drastica riduzione dei costi di produzione rispetto ad analoghe macchine utensili a controllo numerico attualmente sul mercato. The advantages deriving from the particular structure of the weight balancing mechanism 9 are manifold. In the first place, the presence of the weight balancing mechanism 9 makes it possible to greatly lighten the structure of the vertical upright 5, with a considerable saving of material and a significant reduction in the weight of the vertical upright 5. Possibility that allows to realize, without particular precautions structural, column milling or boring machines with vertical upright even higher than 12 meters, and with spindle-holder slide capable of accommodating spindles weighing more than 7-8 tons. All with a drastic reduction in production costs compared to similar numerically controlled machine tools currently on the market.

L’incastellatura portante 10 del meccanismo di bilanciamento del peso 9, infatti, non è soggetta a vincoli e tolleranze dimensionali particolarmente restrittivi, e richiede una rigidezza sensibilmente inferiore a quella del montante verticale 6. The supporting frame 10 of the weight balancing mechanism 9, in fact, is not subject to particularly restrictive dimensional constraints and tolerances, and requires a significantly lower stiffness than that of the vertical upright 6.

L’eventuale deformazione dell’incastellatura portante 10 non pregiudica il buon funzionamento e la precisione della macchina utensile 1, perché viene compensata in tempo reale direttamente dai cilindri di contrasto 11 che mantengono sempre le due catene 13 di collegamento in tensione, bilanciando istante per istante la rispettiva componente verticale del peso della slitta porta-mandrino 6 e del mandrino 7 ad essa solidale. Any deformation of the supporting frame 10 does not jeopardize the good operation and precision of the machine tool 1, because it is compensated in real time directly by the contrast cylinders 11 which always keep the two connecting chains 13 under tension, balancing instant by instant the respective vertical component of the weight of the spindle-holder slide 6 and of the spindle 7 integral with it.

In conseguenza di questo fatto, l’incastellatura portante 10 può essere quindi realizzata a costi sensibilmente inferiori a quelli di un montante verticale tradizionale. As a consequence of this fact, the supporting frame 10 can therefore be made at significantly lower costs than those of a traditional vertical upright.

Ed ancora, l’incastellatura portante 10 può servire come telaio di supporto per altri dispositivi necessari al funzionamento della macchina utensile 1, come il magazzino porta-utensili, o le centraline che sovrintendono al funzionamento degli organi di movimentazione indipendenti della piattaforma 4 e della slitta porta-mandrino 6. Furthermore, the supporting frame 10 can serve as a support frame for other devices necessary for the operation of the machine tool 1, such as the tool-holder magazine, or the control units which supervise the operation of the independent moving members of the platform 4 and of the slide. spindle holder 6.

Risulta infine chiaro che alla macchina utensile 1 a controllo numerico qui descritta ed illustrata possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione. Finally, it is clear that modifications and variations can be made to the numerically controlled machine tool 1 described and illustrated here without thereby departing from the scope of the present invention.

Per esempio, in una diversa forma di realizzazione non illustrata, l’incastellatura portante 10 del meccanismo di bilanciamento del peso 9 può appoggiare direttamente sulla piattaforma 4. In questo caso, il meccanismo di bilanciamento del peso 9 scarica il peso della slitta porta-mandrino 6 e del mandrino 7 sulla piattaforma 4 che, a sua volta, lo trasmette al basamento 2 senza sollecitare in alcun modo il montante verticale 5. For example, in a different embodiment not shown, the supporting frame 10 of the weight balancing mechanism 9 can rest directly on the platform 4. In this case, the weight balancing mechanism 9 unloads the weight of the spindle carrier 6 and of the spindle 7 on the platform 4 which, in turn, transmits it to the base 2 without stressing the vertical upright 5 in any way.

Ed ancora, secondo un’altra forma di realizzazione non illustrata, il montante verticale 6 può essere sostituito da due montanti verticali gemelli che si prolungano a sbalzo verso l’alto dalla piattaforma 4, rimanendo localmente paralleli ad un asse B di riferimento sostanzialmente verticale, e sono collegati rigidamente uno all’altro in corrispondenza dell’estremità superiore mediante una traversa di collegamento, così da realizzare una struttura rigida a portale. In questo caso, la slitta porta-mandrino 6 è inserita nella fenditura verticale delimitata dai due montanti verticali gemelli, ed è fissata in modo scorrevole su entrambi i montanti verticali. And again, according to another embodiment not shown, the vertical upright 6 can be replaced by two twin vertical uprights that protrude upwards from the platform 4, remaining locally parallel to a substantially vertical reference axis B, and are rigidly connected to each other at the upper end by means of a connecting crosspiece, so as to provide a rigid portal structure. In this case, the spindle-carrying slide 6 is inserted in the vertical slot delimited by the two twin vertical uprights, and is slidably fixed on both vertical uprights.

Inoltre, secondo una variante realizzativa combinabile con una qualsiasi delle forme di realizzazione sopra descritte, i due cilindri di contrasto 11 possono essere disposti da bande opposte del montante verticale 5, in posizione verticale, ciascuno affacciato ad un rispettivo fianco laterale del montante verticale 5. Fianco laterale che può anche non essere situato dalla parte opposta del fianco laterale 5a del montante su cui è mobile la slitta porta-mandrino 6. In questo caso, il cilindro idraulico 11, le due pulegge o ruote 12 di rinvio e la catena 13 di collegamento giacciono su di uno stesso piano verticale di riferimento localmente parallelo all’asse B. Furthermore, according to a variant embodiment that can be combined with any of the embodiments described above, the two contrast cylinders 11 can be arranged on opposite bands of the vertical upright 5, in a vertical position, each facing a respective side of the vertical upright 5. Side flank which may not even be located on the opposite side of the side flank 5a of the upright on which the spindle-holder slide 6 is movable. In this case, the hydraulic cylinder 11, the two return pulleys or wheels 12 and the chain 13 of connection lie on the same vertical reference plane locally parallel to the B axis.

Secondo una terza forma di realizzazione non illustrata, infine, l’incastellatura portante 10 può essere costituita da un traliccio che si prolunga a sbalzo verso l’alto dalla piattaforma 4, rimanendo parallelo al montante verticale 6, ed è affacciato al fianco laterale 5a del montante su cui è mobile la slitta porta-mandrino 6, sostanzialmente per l’intera altezza del montante. In questo caso, il cilindro idraulico 11 è affacciato al traliccio, dalla parte opposta della slitta porta-mandrino 6; le pulegge o ruote 12 di rinvio ad asse orizzontale sono posizionate sulla sommità del traliccio, da bande opposte del medesimo, in modo tale da essere verticalmente allineate una alla slitta porta-mandrino 6, e l’altra al cilindro idraulico 11; mentre la catena 13 di collegamento o similare, è ripiegata sostanzialmente ad U rovesciata attorno alla sommità del traliccio, in modo tale da avere le due estremità agganciate una alla sommità della slitta porta-mandrino 6 e l’altra allo stelo mobile 11a del cilindro idraulico 11, mentre il tratto centrale della catena 13 di collegamento impegna in successione le due ruote 12 di rinvio fissate sul traliccio. Finally, according to a third embodiment not shown, the supporting frame 10 can be constituted by a trellis that extends upwards from the platform 4, remaining parallel to the vertical upright 6, and faces the lateral side 5a of the upright on which the spindle-carrying slide 6 is movable, substantially for the entire height of the upright. In this case, the hydraulic cylinder 11 faces the lattice from the opposite side of the spindle-carrying slide 6; the pulleys or return wheels 12 with horizontal axis are positioned on the top of the trellis, on opposite sides of the same, in such a way as to be vertically aligned one with the spindle-holder slide 6, and the other with the hydraulic cylinder 11; while the connecting chain 13 or the like is folded substantially in an inverted U shape around the top of the trellis, in such a way as to have the two ends hooked one to the top of the spindle-holder slide 6 and the other to the movable rod 11a of the hydraulic cylinder 11, while the central portion of the connecting chain 13 engages in succession the two return wheels 12 fixed on the trellis.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Numerically controlled machine tool (1) equipped with a base (2) resting on the ground, a support platform (4) which is mounted slidingly on the base (2) in such a way as to be able to translate it in one direction locally parallel to a first substantially horizontal reference axis (A, X), of a vertical upright (5) which extends upward cantilever of the support platform (4), remaining locally parallel to a second reference axis (B , Z) substantially vertical, of a spindle-holder slide (6) which is fixed on the vertical upright (5) with the possibility of sliding along the latter in a direction locally parallel to said second reference axis (B, Z), remaining always parallel to itself, and of a weight balancing mechanism (9) which is structured in such a way as to balance, at least in part, the weight force weighing on the spindle-holder slide (6); the numerically controlled machine tool (1) being characterized in that said weight balancing mechanism (9) comprises: - an auxiliary supporting frame (10) which is arranged side by side with the vertical upright (5) without coming into direct contact with the latter, and rests in a sliding manner on the base (2) or on the support platform (4), in such a way to be able to move horizontally on the base (2) following the movements of the vertical upright (5); - dynamic weight compensation means (11) fixed on the bearing frame (10) and structured in such a way as to generate a traction force (f) of such a value as to substantially balance the component parallel to the vertical upright (5) of the force weight generated by the spindle-holder slide (6) and by what is integral with it; and - a kinematic chain for transmitting the forces (12, 13) which is directly supported by the supporting frame (10), and is structured in such a way as to connect the spindle-holder slide (6) to the dynamic weight compensation means ( 11), and to transmit the traction force (f) generated by said dynamic weight compensation means (11) directly to the spindle-holder slide (6) so as to balance the vertical component of the weight force generated by the mass of the slide-carrier. spindle (6) and of what is integral with it.

2. Numerically controlled machine tool according to claim 1, characterized by the fact that said auxiliary supporting frame (10) surrounds and overhangs the vertical upright (5), without coming into direct contact with the latter.

3. Numerically controlled machine tool according to claim 2, characterized in that said auxiliary supporting frame (10) is substantially shaped like a portal.

4. Numerically controlled machine tool according to claim 2 or 3, characterized in that the base (2) is equipped with longitudinal guides (3) which extend on the upper face of the base (2) parallel to said first reference axis ( A, X); that the support platform (4) is mounted slidingly on the base (2) resting on the longitudinal guides (3) of the same; and that the supporting frame (10) rests on the longitudinal guides (3) of said base (2), from opposite bands of the support platform (4).

5. Numerically controlled machine tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the dynamic weight compensation means (11) are fixed on the supporting frame (10) in such a way as to face a lateral side of the vertical upright (5), and that the kinematic chain for transmitting the forces (12, 13) comprises at least a pair of pulleys or return wheels (12) with a horizontal axis, which lie on the same reference plane substantially parallel to said second axis (B, Z), and are fixed in a freely rotatable way on the top of the bearing frame (10), by opposite bands of the vertical upright (5), so as to be vertically aligned one to the spindle-holder slide (6), and the other to the dynamic weight compensation means (11); and at least one connecting chain (13) or similar, which lies on a reference plane locally coincident with the plane of positioning of the two pulleys or transmission wheels (12), and is substantially folded into an inverted U around the top of the vertical upright (5) and / or of the supporting frame (10), in such a way as to have the two ends hooked one to the top of the spindle-holder slide (6) and the other to the dynamic weight compensation means (11) , while the central section of the connecting chain (13) or similar engages in succession the two pulleys or wheels (12) fixed on the supporting frame (10), so as to be able to slide freely around the top of the vertical upright (5) and / or of the supporting frame (10), following the movements of the spindle-holder slide (6) on the lateral side (5a) of the vertical upright (5).

6. Numerically controlled machine tool according to claim 5, characterized in that the dynamic weight compensation means (11) are fixed on the supporting frame (10) in such a way as to face the vertical upright (5), from the side opposite of the lateral side (6a) on which the spindle holder slide (6) is movable.

7. Numerically controlled machine tool according to claim 5 or 6, characterized in that the dynamic weight compensation means (11) comprise at least one linear actuator (11) with extractable rod, which is fixed on the supporting frame (10) in such a way as to lie substantially on the same plane as the kinematic chain for transmitting the forces (12, 13); and is structured in such a way as to counteract the outflow of its mobile rod (11a), generating a traction force (f) whose value is able to substantially balance the vertical component of the weight force generated by the mass of the spindle-holder slide ( 6) and of what is in solidarity with it.

8. Numerically controlled machine tool according to claim 7, characterized in that said linear actuator (11) is fixed on the supporting frame (10) with its longitudinal axis parallel to the second reference axis (B, Z), and with the mobile stem (11a) facing upwards.

9. Numerically controlled machine tool according to claim 8, characterized in that the linear actuator (11) is equipped with an auxiliary pulley or idler wheel (14), which is fixed in a freely rotatable manner on the free end of the rod mobile (11a); and that the connecting chain (13) has a first end stably anchored on the top of the spindle-holder slide (6), and a second end stably anchored on the supporting frame (10), alongside the pulleys or wheels (12) of transmission engaged by it, in such a way as to form a loop which extends towards the underlying contrast cylinder (11) and winds on said auxiliary transmission pulley or toothed wheel (14).

10. Numerically controlled machine tool according to claim 7, 6 or 9, characterized in that the linear actuator (11) is a hydraulic cylinder.

11. Numerically controlled machine tool according to any one of the preceding claims, characterized in that it also includes a control cabin (15) which is fixed cantilevered on the supporting frame (10).

12. Numerically controlled machine tool according to any one of the preceding claims, characterized in that it also comprises first handling means structured in such a way as to be able to move, on command, the support platform (4) on the base (2), and second handling means structured in such a way as to be able to move, on command, the spindle-holder slide (6), and what is integral with it, in a vertical direction along said vertical upright (6)