ITVR20000063A1

ITVR20000063A1 - MACHINE TOOL.

Info

Publication number: ITVR20000063A1
Application number: IT2000VR000063A
Authority: IT
Inventors: Hans-Jurgen Leiber
Original assignee: Kummer Freres Sa
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2002-01-03
Also published as: JP3074477U; AT5011U1; IT1319389B1; FR2795983A3; CH694157A5; NL1015604C1; DE20011612U1; ITVR20000063A0; FR2795983B3

Description

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

La presente invenzione si riferisce al campo delle macchine utensili dotate di almeno un mandrino portapezzo o porta-utensile e, più particolarmente, alla disposizione dei mezzi di scorrimento che consente lo spostamento del mandrino secondo almeno un asse della macchina utensile. The present invention relates to the field of machine tools equipped with at least one workpiece or tool holder spindle and, more particularly, to the arrangement of the sliding means which allows the spindle to be moved along at least one axis of the machine tool.

Le macchine utensili di costruzione classica comprendono generalmente un telaio che forma la base della macchina, sul quale sono disposte orizzontalmente una o più scanalature in modo tale da supportare almeno un carrello dotato di guide ed atto ad essere spostato sulle dette scanalature. Il carrello puù supportare direttamente un mandrino portapezzo o porta-utensile oppure supportare il detto mandrino tramite un secondo set di guide/scanalature allo scopo di fornire al mandrino un asse di spostamento supplementare . Machine tools of classical construction generally comprise a frame which forms the base of the machine, on which one or more grooves are arranged horizontally in such a way as to support at least one carriage equipped with guides and able to be moved on said grooves. The carriage can directly support a workpiece or tool holder spindle or support said spindle by means of a second set of guides / grooves in order to provide the spindle with an additional axis of movement.

Uno dei maggiori inconvenienti delle macchine utensili costruite in questo modo è costituito dal fatto che la lavorazione del pezzo avviene in uno spazio di lavorazione che si trova sovrapposto, almeno per una porzione, ad almeno una scanalatura, con il risultato che alcuni trucioli di lavorazione cadono su questa porzione di scanalatura. Allo scopo di mantenere pulite le scanalature, per consentire uno spostamento regolare e preciso del mandrino, devono essere previsti degli mezzi particolari per pulire scanalature, ad esempio raschiandole, oppure scopandole oppure ancora tramite un getto di acqua oppure di olio. Questi mezzi sono costosi e poco pratici. Secondo un'altra possibilità, si possono prevedere dei mezzi di copertura, flessibili oppure retrattili, disposti al di sopra delle scanalature allo scopo di evitare che i trucioli le raggiungano. Come precedentemente, questi mezzi sono costosi, poco pratici, e limitano la velocità di spostamento come pure la possibile accelerazione del mandrino. One of the major drawbacks of machine tools built in this way is constituted by the fact that the machining of the piece takes place in a machining space which is superimposed, at least for a portion, on at least one groove, with the result that some machining chips fall on this portion of the groove. In order to keep the grooves clean, to allow a regular and precise movement of the mandrel, special means must be provided for cleaning the grooves, for example by scraping them, or by sweeping them or again by means of a jet of water or oil. These means are expensive and impractical. According to another possibility, flexible or retractable covering means can be provided, arranged above the grooves in order to prevent chips from reaching them. As previously, these means are expensive, impractical, and limit the speed of movement as well as the possible acceleration of the spindle.

Un altro modo per rimediare a questo difetto è costituito dal disporre le scanalature su un piano inclinato o verticale allo scopo di eliminare più facilmente i trucioli per effetto della gravità. L'inconveniente di questa disposizione è costituito dal fatto che la gravità che agisce sul carrello oppure sul mandrino deve essere compensata, ciò che richiede per lo meno un motore più potente per azionare l'asse sottopostao a gravità. Another way to remedy this defect is to arrange the grooves on an inclined or vertical plane in order to more easily remove the chips due to the effect of gravity. The drawback of this arrangement is that the gravity acting on the carriage or spindle must be compensated for, which at least requires a more powerful motor to drive the axis subjected to gravity.

Dall'altra parte,questa disposizione non consente l'impiego di motori lineari per l'asse sottoposto a gravità, perché in caso di assenza di corrente il mandrino cadrebbe sul pezzo in lavorazione o sull ' utensile, a meno che snon siano stati previsti dei mezzi particolari per evitare questo inconveniente supplementare . On the other hand, this arrangement does not allow the use of linear motors for the axis subjected to gravity, because in the event of a power failure the spindle would fall on the workpiece or tool, unless some particular means to avoid this additional inconvenience.

Un primo scopo dell’invenzione è quindi quello di proporre una macchina utensile perfezionata che non implichi gli inconvenienti menzionati delle macchine utensili note. A first object of the invention is therefore to propose an improved machine tool that does not involve the aforementioned drawbacks of known machine tools.

Un secondo scopo dell'invenzione è quello di proporre una macchina utensile progettata in modo tale che i problemi dovuti alla presenza di trucioli di lavorazione sulle scanalature siano evitati. A second object of the invention is to propose a machine tool designed in such a way that the problems due to the presence of machining shavings on the grooves are avoided.

Un altro scopo dell'invenzione è di proporre che il mandrino montato sulla macchina utensile sia atto ad essere spostato ad alta velocità e con delle forti accelerazioni. Another object of the invention is to propose that the spindle mounted on the machine tool is able to be moved at high speed and with strong accelerations.

Un altro scopo dell’invenzione è quello di proporre che i mezzi di azionamento per spostare il mandrino montato sulla macchina utensile non richiedano di tener conto della gravità e che, in particolare, dei motori lineari possano facilmente essere utilizzati a questo fine. Another purpose of the invention is to propose that the drive means for moving the spindle mounted on the machine tool do not require gravity to be taken into account and that, in particular, linear motors can easily be used for this purpose.

Secondo l'invenzione, questi scopo sono raggiunti tramite una macchina utensile come descritta alla rivendicazione 1, oppure tramite un centro di lavorazione come menzionato alla rivendicazione 9. Delle varianti o delle forme di realizzazione particolari sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti. According to the invention, these objects are achieved by means of a machine tool as described in claim 1, or by means of a machining center as mentioned in claim 9. Variations or particular embodiments are described in the dependent claims.

Una forma di realizzazione particolare dell'invenzione verrà nel seguito dettagliatamente descritta, questa descrizione dovendo essere considerata con riferimento al disegno allegato che comprende le figure nelle quali: A particular embodiment of the invention will be described in detail below, this description having to be considered with reference to the attached drawing which includes the figures in which:

la figura 1 è una vista frontale di una macchina utensile secondo l'invenzione, e figure 1 is a front view of a machine tool according to the invention, and

la figura 2 è una vista laterale in sezione secondo la linea II-II della figura 1. Figure 2 is a sectional side view along the line II-II of Figure 1.

La macchina utensile 1, qui schematicamente illustrata da una torre ad asse orizzontale, comprende un telaio 10 facente base, dotato di due colonne 11 e 12 disposte su due lati opposti della macchina. Una trave orizzontale 13 viene ad appoggiarsi, tramite le sue due estremità, sulle porzioni superiori delle colonne 11, 12. La trave orizzontale 13, le due colonne 11 e 12 come pure la porzione superiore 100 del telaio 10 formano una cornice che circonda uno spazio di lavorazione 2. The machine tool 1, schematically illustrated here by a tower with a horizontal axis, comprises a frame 10 forming the base, equipped with two columns 11 and 12 arranged on two opposite sides of the machine. A horizontal beam 13 rests, through its two ends, on the upper portions of the columns 11, 12. The horizontal beam 13, the two columns 11 and 12 as well as the upper portion 100 of the frame 10 form a frame that surrounds a space processing 2.

La figura 2 mostra che la porzione superiore 100 del telaio 10 è spostata verso la faccia anteriore della macchina, rispetto alle colonne 11 e 12 come pure alla trave orizzontale 13. In modo convenzionale, un piano di fissaggio 101 è disposto sulla porzione superiore 100 del telaio 10, allo scopo di ricevere uno o più utensili di lavorazione 3. Figure 2 shows that the upper portion 100 of the frame 10 is displaced towards the front face of the machine, with respect to the columns 11 and 12 as well as to the horizontal beam 13. Conventionally, a fixing plane 101 is arranged on the upper portion 100 of the frame 10, in order to receive one or more machining tools 3.

Nelle figure si vede un mandrino portapezzo 4, atto a porre in rotazione un pezzo da lavorare 40 di fronte ad uno 0 più degli utensili di lavorazione 3. Il mandrino portapezzo è di costruzione del tutto standard, ad eccezione del fatto che è sospeso ad un carrello 400 tramite un primo set di guide/scanalature 401, il detto carrello 400 essendo esso stesso sospeso alla trave orizzontale 13 tramite un secondo set di guide/scanalature 402. Nell'esempio di macchina qui rappresentato, il mandrino portapezzo è atto ad essere spostato secondo l'asse Y (vedi fig. 1) tramite il secondo set di guide/scanalature 402 e secondo l'asse X (vedi fig. 2) tramite il primo set di guide/scanalature 401. The figures show a workpiece spindle 4, adapted to rotate a workpiece 40 in front of one or more of the machining tools 3. The workpiece spindle is of a completely standard construction, with the exception of the fact that it is suspended from a carriage 400 by means of a first set of guides / grooves 401, said carriage 400 being itself suspended from the horizontal beam 13 by means of a second set of guides / grooves 402. In the example of the machine shown here, the workpiece spindle is adapted to be moved according to the Y axis (see fig. 1) through the second set of guides / grooves 402 and according to the X axis (see fig. 2) through the first set of guides / grooves 401.

1 mezzi di trascinamento secondo questi assi sono di tipo noto, e non sono rappresentati nelle figure. The dragging means along these axes are of a known type and are not shown in the figures.

Si capisce dunque che, visto che il mandrino portapezzo è sospeso tramite le sue guide e scanalature alla trave orizzonale 13, nessun truciolo prodotto nello spazio di lavorazione 2 può cadere su una scanalatura ed ostacolare lo spostamento del mandrino. Al contrario, i trucioli cadono per gravità su una porzione inattiva della macchina, ad esempio una lamiera inclinata 103 del telaio 10, tramite la quale essi sono eliminati fuori della macchina, sempre per gravità . It is therefore understood that, since the workpiece spindle is suspended by means of its guides and grooves from the horizontal beam 13, no chips produced in the machining space 2 can fall on a groove and hinder the movement of the spindle. On the contrary, the shavings fall by gravity onto an inactive portion of the machine, for example an inclined sheet 103 of the frame 10, through which they are eliminated outside the machine, again by gravity.

Visto che i trucioli di lavorazione non raggiungono mai una porzione qualsiasi di una scanalatura, non è necessario installarvi dei mezzi di protezione flessibili o retraibili, atti ad impedire uno spostamento ad alta velocità oppure una forte accelerazione del mandrino. Since the machining chips never reach any portion of a groove, it is not necessary to install flexible or retractable protection means therein, designed to prevent high-speed movement or strong acceleration of the spindle.

Le operazioni di pulizia e di manutenzione della macchina sono semplificate, in quanto i trucioli non raggiungono mai una porzione attiva della macchina, ma possono essere facilmente recuperati per gravità in un qualsiasi mezzo di eliminazione. The cleaning and maintenance operations of the machine are simplified, as the shavings never reach an active portion of the machine, but can be easily recovered by gravity in any means of elimination.

I set di guide/scanalature 401 e 402 sono progettati in modo tale che essi possano supportare il mandrino 4 ed il carrello 400 in sospensione. Secondo una forma di realizzazione preferenziale, si utilizzano delle guide/scanalature a serie di sfere o di rulli, atte a funzionare con un carico che può essere portato secondo due opposte direzioni, ad esempio un carico sospeso, come nella presente domanda, oppure un carico appoggiato, come su una macchina utensile classica in cui il mandrino è disposto al di sopra delle sue guide. Pertanto, grazie all'impiego di guide/scanalature atte a supportare un carico secondo due opposte direzioni, è possibile fabbricare degli insiemi costituiti da almeno una porzione della trave 13, dalle guide /scanalature 402, dal carrello 400, dalle guide /scanalature 401 e dal mandrino 4, questi detti elementi potendo essere montati con il mandrino 4 in sospensione, come descritto nella presente domanda, oppure con il mandrino in appoggio al di sopra delle guide, come un una classica macchina utensile. The guide / groove sets 401 and 402 are designed in such a way that they can support the spindle 4 and the carriage 400 in suspension. According to a preferential embodiment, guides / grooves with a series of balls or rollers are used, suitable for operating with a load that can be carried in two opposite directions, for example a suspended load, as in the present application, or a load supported, as on a classic machine tool in which the spindle is arranged above its guides. Therefore, thanks to the use of guides / grooves designed to support a load in two opposite directions, it is possible to manufacture sets consisting of at least a portion of the beam 13, the guides / grooves 402, the carriage 400, the guides / grooves 401 and from the spindle 4, these said elements can be mounted with the spindle 4 in suspension, as described in the present application, or with the spindle resting above the guides, like a classic machine tool.

Oltre a quelli menzionati, sono evidentemente utilizzabili altri tipo di guide/scanalature oppure di mezzi di scorrimento, nella misura in cui essi accettino almeno che il mandrino sia a loro sospeso. In addition to those mentioned, other types of guides / grooves or sliding means are obviously usable, as long as they accept at least that the mandrel is suspended from them.

Lo spostamento del mandrino 4 secondo i due assi X e Y è qui ottenuto tramite dei set di guide/scanalature 401 e 402 sovrapposte e perpendicolari tra loro, di tecnica convenzionale. Di possono prevedere dei mezzi di spostamento del mandrino 4 come descritti nella domanda EP 98810673.8 della stessa richiedente. Questi mezzi di spostamento del mandrino 4 secondo una direzione qualsiasi del piano che contiene i due assi X e Y comprendono un primo carrello atto ad essere trascinato secondo il primo dei due detti assi ortogonali, un secondo carrello atto ad essere trascinato secondo lo stesso primo dei due detti assi ortogonali, il mandrino comprendendo un primo mezzo di scorrimento rispetto al detto primo carrello, come pure un secondo mezzo di scorrimento rispetto al detto secondo carrello, almeno uno dei detti mezzi di scorrimento essendo orientato secondo un terzo asse inclinato per un angolo diverso da 90° rispetto al detto primo dei detti assi ortogonali, il detto terzo asse essendo situato nello stesso piano dei due assi ortogonali. Una tale disposizione ha il vantaggio di rendere più compatta la costruzione del dispositivo di messa in movimento del mandrino 4 secondo gli assi X e Y, il comando di messa in movimento essendo disposto su uno solo dei detti assi. The movement of the spindle 4 along the two axes X and Y is obtained here by means of sets of guides / grooves 401 and 402 superimposed and perpendicular to each other, of conventional technique. Means for moving the mandrel 4 can be provided as described in application EP 98810673.8 by the same applicant. These means for moving the spindle 4 according to any direction of the plane which contains the two axes X and Y comprise a first carriage adapted to be dragged along the first of the two said orthogonal axes, a second carriage adapted to be dragged along the same first of the two said orthogonal axes, the spindle comprising a first sliding means with respect to said first carriage, as well as a second sliding means with respect to said second carriage, at least one of said sliding means being oriented according to a third axis inclined for a different angle from 90 ° with respect to said first of said orthogonal axes, said third axis being located in the same plane as the two orthogonal axes. Such an arrangement has the advantage of making the construction of the device for setting the spindle 4 in motion along the X and Y axes more compact, the setting control being arranged on only one of said axes.

Visto che nella forma di realizzazione descritta il mandrino 4 si sposta in un piano orizzontale (assi X e Y), i mezzi di trascinamento non richiedono di essere specialmente dimensionati allo scopo di tener conto della gravità, in particolare della massa del mandrino 4 da sollevare. Sono pertanto possibili degli spostamenti ad alta velocità e forte accelerazione del mandrino 4. Si possono utilizzare uno o più motori lineari per comandare lo spostamento del mandrino 4 secondo uno o l'altro degli assi X e Y. Non è necessaria alcuna speciale precauzione allo scopo di impedire uno spostamento del mandrino secondo un asse per effetto della gravità come in certe macchine utensili di tipo noto. Since in the embodiment described the spindle 4 moves in a horizontal plane (X and Y axes), the driving means do not need to be specially dimensioned in order to take into account gravity, in particular the mass of the spindle 4 to be lifted. . Therefore, high speed and strong acceleration movements of the spindle 4 are possible. One or more linear motors can be used to control the movement of spindle 4 according to one or the other of the X and Y axes. No special precautions are necessary for this purpose. to prevent a movement of the spindle along an axis due to the effect of gravity as in certain machine tools of known type.

Questa condizione secondo la quale il mandrino non si sposta che in un piano orizzontale non è assolutamente necessaria per l'effetto primariamente ricercato, cioè quello di evitare che i trucioli invadano una delle scanalature. In effetti, dei mezzi di scorrimento disposti in un piano obliquo ma disposto al di sopra del mandrino permetterebbero di ottenere questo risultato, con gli inconvenienti più sopra menzionati che riguardano il trascinamento del mandrino. This condition according to which the spindle moves only in a horizontal plane is not absolutely necessary for the primary effect sought, that is to prevent the chips from invading one of the grooves. In fact, sliding means arranged in an oblique plane but arranged above the mandrel would allow to obtain this result, with the aforementioned drawbacks concerning the driving of the mandrel.

II mandrino 4 qui descritto era un mandrino portapezzo, ma è evidente che un mandrino porta-utensile montato come descritto sulla macchina permetterebbe di ottenere un analogo risultato. Allo stesso modo, un tale mandrino potrebbe essere montato su un altro tipo di macchina utensile rispetto a quella qui descritta, torre ad asse orizzontale; in effetti, il principio di sospendere il mandrino alle sue scanalature di guida può essere applicato a qualsiasi tipo di macchina utensile. The spindle 4 described here was a workpiece spindle, but it is clear that a tool spindle mounted as described on the machine would allow a similar result to be obtained. Similarly, such a spindle could be mounted on another type of machine tool than the one described here, a horizontal axis tower; in fact, the principle of suspending the spindle on its guide grooves can be applied to any type of machine tool.

Un centro di lavorazione che comprenda una pluralità di mandrini portapez zo e / o porta-utensile può essere vantaggiosamente dotato di almeno un mandrino sospeso alle sue scanalature di guida, come più sopra descritto . A machining center comprising a plurality of workpiece and / or tool holder spindles can advantageously be provided with at least one spindle suspended from its guide grooves, as described above.

Claims

CLAIMS 1. Machine tool (1) comprising in particular: a frame (10) equipped with at least one fixing plane (101) for at least one tool (3) or for at least one piece to be machined; at least one chuck (4) workpiece holder (40) or tool holder, able to be moved, by means of actuation means, along at least one axis (X, Y) with respect to the frame (10) of the machine, by means of sliding means (400 , 401, 402), characterized by the fact that the said sliding means (400, 401, 402) are arranged on at least one plane arranged above the mandrel (4).

2. Machine tool according to claim 1, characterized in that said sliding means (400, 401, 402) are fixed on one side to a portion (13) of the frame of the machine tool, the spindle (4) being suspended from the other part to said sliding means.

3. Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the frame portion to which the sliding means (400, 401, 402) are fixed consists of a beam (13) resting on at least one column (11, 12) .

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding means (401, 400, 402) are all arranged in at least one horizontal plane.

5. Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the actuation means for moving the spindle are determined to actuate said spindle only in a horizontal plane.

6. Machine tool according to claim 5, characterized in that the drive means for moving the spindle along at least one axis (X, Y) consist of a linear motor.

7. Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that a machining space (2) is obtained under the spindle (4), the machining chips produced in this machining space falling by gravity onto a portion of the machine intended solely for to the recovery of said shavings.

8. Machine tool portion comprising a frame portion (13) to which sliding means (401, 400, 402) of a tool holder or workpiece holder spindle (4) are fixed, characterized in that said machine tool portion is adapted to be mounted on a machine tool of the type having the spindle {4) in [suspension under the sliding means {401, 400, 402), or on a machine tool of the type having the spindle (4) resting on the sliding (401, 400, 402).

9. Machining center comprising at least one machine tool according to one of claims 1 to 7.