SE466434B

SE466434B - SPINDLE HEAD, SEPARATELY ONE IN TWO PLAN SVAENGBART ANGLE FRESH HEAD

Info

Publication number: SE466434B
Application number: SE8604113A
Authority: SE
Inventors: A Poenisch
Original assignee: Heckert Chemn Werkzeugmasch
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1992-02-17
Also published as: FR2591515B1; DD241382B1; DE3630260A1; SE8604113L; FR2591515A1; SE8604113D0; DD241382A1

Description

4ée 454 2 hjulsdrev. Detta gäller för vinkelfräshuvudet enligt DE-OS 3 330 942 liksom för det visade universalfräshuvudet i DE-3 311 289. En sådan drevutformning inskränker redan från början frässpindelns möjliga varvtal efter drivmotorns reglerområde- Dessutom medför höga spindelvarvtal ökade kostnader för att en tillräckligt tyst driftsgång ska kunna säkerställas. 4ée 454 2 wheel drive. This applies to the angle milling head according to DE-OS 3 330 942 as well as to the universal milling head shown in DE-3 311 289. Such a gear design reduces the possible speed of the milling spindle from the start of the drive motor control range. In addition, high spindle speeds increase costs for a sufficiently quiet operation. can be ensured.

Uppfinningens syfte är att med förminskade kostnader och utrymmesbehov förbättra möjligheterna, särskilt vid fleraxel- bearbetning.The object of the invention is to improve the possibilities, especially with multi-axis machining, with reduced costs and space requirements.

Uppfinningen uppgift är att skapa ett_spindelhuvud, särskilt ïett i två plan svängbart vinkelfräshuvud} med en lodrät sväng- ningsrörelse runt en vågrät, utanför tyngdpunkten angripande svängningsaxel vilket spindelhuvud är avsett att upptagas i en gaffelformig hållare av en maskinbunden anordning. Spind- elns tekniska komponenter, som kompenserar vridmomentet, ordnas så att samtidigt som ett större svängningsområde medges ska den motor som utför svängningen vara så liten som möjligt.The object of the invention is to create a spindle head, in particular a two-plane pivotable angle milling head} with a vertical pivoting movement about a horizontal, off-center axis of pivot axis which spindle head is intended to be received in a fork-shaped holder of a machine-bound device. The technical components of the spindle, which compensate for the torque, are arranged so that at the same time as a larger oscillation range is allowed, the motor that performs the oscillation must be as small as possible.

Vidare ska verktygsspindeldrevet liksom svängningsplanens anordning vara utformade på så sätt att en rumslig bearbetning av arbetsstycken kan genomföras i alla maskinaxlar.Furthermore, the tool spindle gear as well as the device of the pivot plane must be designed in such a way that a spatial machining of workpieces can be carried out in all machine shafts.

Uppgiften löses enligt uppfinningen genom att den i hållaren ovridbara svängningsaxeln utgör fästpunkt för en i spindel- huvudet anordnad balansvikt och att indrivningen av en verktygsspindel sker koaxiellt. Därmed är spindelhuvudets grundelement vridbart anordnat på svängningsaxeln, på vilket ett solhjul sitter, som är i ingrepp med ett i grundelementet lagrat planethjul som står under en i motsatt riktning mot tyngdkraften riktad'kraftpåkänning.Planethjulet står under konstant kraftpåkänning och dess förhållande till solhjulet är 1:1. Läget för grundelementet är på i sig känt sätt inställ- bart rotationsvinkelrätt via en kugghjulskoppling. Grundele- mentet står i vridfast förbindelse med ett koaxiellt utgångs- hjul på en på hållaren fästad drivanordning för inställning av grundelementet, varvid svängningsaxeln vid frontsidan är fasthållen och i kraftöverförande ingrepp med hållarens armar. 466 434 3 Indrivningsaxeln för verktygsspindeldrevet är utformad som en röraxel, vilken på ena sidan löst sitter runt svängningsaxeln, och vilken röraxel medelst en genomgående axel i huvuddriv- anordningen å ena sidan via ett koniskt kugghjulspar står i drivförbindelse med en av hållarens armar och å andra sidan står i drivförbindelse med ett koniskt kugghjulsdrev för en verktygsspindel via ett kugghjulspar, som medger sidoindriv- ning i spindelhuvudet Den med vinkel relativt verktygs- spindeln stående huvuddelen av spindelhuvudet är vridbar runt en axel, som står vinkelrätt mot svängningsaxeln varvid vridningsplanet ligger mellan svängningsaxeln och verktygs- spindeln. I huvuddelen är ett företrädsvis av tvâ stege bestående kugghjulsdrev anordnat vars skjutbara drevblock sitter på det koniska kugghjulsdrevets drivaxel och står i växelvis ingrepp med på verktygsspindeln burna kugghjul.The task is solved according to the invention in that the pivot axis which is non-rotatable in the holder constitutes an attachment point for a balance weight arranged in the spindle head and that the driving of a tool spindle takes place coaxially. Thus, the basic element of the spindle head is rotatably arranged on the pivot axis, on which a sun gear sits, which engages a planetary wheel mounted in the basic element which is under a force stress directed in the opposite direction to gravity. The planet wheel is under constant force stress and its relationship to the sun wheel : 1. The position of the basic element is adjustable in a per se known manner perpendicular to rotation via a gear clutch. The base element is in rotationally fixed connection with a coaxial output wheel on a drive device attached to the holder for adjusting the base element, the pivot shaft at the front side being held and in force-transmitting engagement with the arms of the holder. 466 434 3 The drive shaft for the tool spindle gear is designed as a tube shaft, which on one side sits loosely around the pivot shaft, and which tube shaft is connected by means of a continuous shaft in the main drive device on the one hand via a conical gear pair with one of the holder arms and on the other the side is in drive communication with a bevel gear for a tool spindle via a pair of gears, which allows lateral drive in the spindle head. The main part of the spindle head standing at an angle relative to the tool spindle is rotatable about an axis perpendicular to the axis of rotation and the tool spindle. In the main part, a gear train consisting primarily of two ladders is arranged, the slidable gear blocks of which sit on the drive shaft of the conical gear train and are in alternating engagement with gears carried on the tool spindle.

Enligt ett sista kännetecken av uppfinningen är huvuddelen på känt sätt lägesinställbar på grundelementet med hjälp av en cylindrisk kugghjulskoppling.According to a final feature of the invention, the main part is adjustable in position in a known manner on the basic element by means of a cylindrical gear coupling.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till ett utföringsexempel. I ritningen visas spindelhuvudet i en schematisk tvärsnittsvy.The invention will be described in more detail below in connection with an exemplary embodiment. The drawing shows the spider head in a schematic cross-sectional view.

I en gaffelformig hållare l av en maskinbunden anordning, såsom t.ex en spindeldocka av en ej visad bearbetnings- anläggning, är en svängningsaxel 2 ovridbart lagrad. På denna är spindelhuvudets 4 grundelement 3 vridbart omkring l80°. Vid grundelementets frontsida, sett ur verktygsanvändarens syn- vinkel, är en huvuddel 6 vridbart lagrad runt en axel 5, som är rätvinklig mot svängningsaxeln 2. I den med hjälp av en cylindrisk kugghjulskoppling 7 vid grundelementet 3 läges- inställbara huvuddelen 6 är en verktygsspindel 8 upptagen, som är avvinklad 90° från axeln 5 Ett tvåstegs cylindriskt kugghjulsdrev, bestående av på verktygsspindeln 8 sittande cylindriska kugghjul 9 10 liksom ett skjutbart drevblock ll, vilket står i växelvis ingrepp med de cylindríska kugghjulen. bildar drivförbindelse mellan 466 454 4 verktygsspindeln 8 och ett kedjehjulsdrev 12, 13, på vars drivaxel 14 det skjutbara drevblocket är anordnat. Förutom en utvidgning av varvtalsomfånget möjliggör denna drivanordning att endast relativt låga rotationshastigheter uppkommer inuti kugghjulsdrevet 12, 13, vilket har stor betydelse för spindelhuvudets 4 tysta gång.In a fork-shaped holder 1 of a machine-bound device, such as, for example, a mandrel of a processing plant (not shown), a pivot shaft 2 is non-rotatably mounted. On this, the basic element 3 of the spindle head 4 is rotatable about 180 °. At the front side of the basic element, seen from the point of view of the tool user, a main part 6 is rotatably mounted around a shaft 5, which is perpendicular to the pivot axis 2. In the main part 6 positionable by means of a cylindrical gear coupling 7 at the basic element 3, a tool spindle 8 is taken up, which is angled 90 ° from the shaft 5 A two-stage cylindrical gear, consisting of cylindrical gears 9 10 mounted on the tool spindle 8 as well as a slidable gear block 11, which is in alternating engagement with the cylindrical gears. forms a drive connection between the tool spindle 8 and a sprocket gear 12, 13, on the drive shaft 14 of which the slidable gear block is arranged. In addition to an expansion of the speed range, this drive device enables only relatively low rotational speeds to occur inside the gear train 12, 13, which is of great importance for the quiet running of the spindle head 4.

Det på svängningsaxeln 2 förskjutbara grundelementet 3 är in- ställbart på hållaren 1 med hjälp av en cylindrisk kugghjuls- koppling 15 och därmed är grundelementet också inställbart rotationsvinkelrätt Grundelementet kopplas ur av ej visade tekniska anordningar och kopplas in av arbetscylindrar 17, vilka är jämnt fördelade på omkretsen av en tryckring 16 På .sidan av hållaren 1 är en inställningsdrivanordning 18 anbringad i armen lﬂ vilken via ett cylindriskt kugghjul l9> står i drivförbindelse med ett drivhjul 20, som är fäst vid grundelementet 3 och löst vridbart runt svängningsaxeln 2.The basic element 3 displaceable on the pivot shaft 2 is adjustable on the holder 1 by means of a cylindrical gear coupling 15 and thus the basic element is also adjustable perpendicular to rotation. The basic element is disengaged by technical devices (not shown) and engaged by working cylinders 17, which are evenly distributed on on the side of the holder 1, an adjusting drive device 18 is mounted in the arm 1, which via a cylindrical gear 19 is in drive communication with a drive wheel 20, which is attached to the base element 3 and loosely rotatable about the pivot axis 2.

Såsom framgår ur ritningen har spindelhuvudet 4 en i grundelementet 3 anordnad balansvikt 21. Denna balansvikt består väsentligen av ett på svängningsaxeln 2 sittande solhjul 22 vilket befinner sig i ständigt ingrepp med ett planethjul 23, vilket är lagrat i grundelementet 3 och som står under en i motsatt riktning mot tyngdkraften riktad kraftpåkänningn Vid planethjulet 23 är en kolvstång 24 av en arbetscylinder 25 som står under konstant tryckpådrag och är svängbart fäst vid grundelementet 3, excentriskt förbunden.As can be seen from the drawing, the spindle head 4 has a balance weight 21 arranged in the basic element 3. This balance weight essentially consists of a sun gear 22 sitting on the pivot axis 2 which is in constant engagement with a planet wheel 23, which is mounted in the basic element 3 and which is In the opposite direction to gravity, the force stress is directed. At the planet wheel 23, a piston rod 24 of a working cylinder 25 which is under constant pressure and is pivotally attached to the basic element 3, is eccentrically connected.

Förhållandet mellan solhjulet 22 och planethjulet 23 är 1 1.The ratio of the sun gear 22 to the planet wheel 23 is 1 1.

Drivningen av verktygsspindeln 8 sker genom sidoindrivning i spindelhuvudet 4. En av hållarens 1 armar 1' längs en genomgående axel 26 av en ej närmare visad huvuddrivanordning, står via ett koniskt kugghjulspar 27 i drivförbindelse med en indrivningsaxel 28, vilken är utformad som en röraxel som löst sitter runt svängningsaxeln 2. Ett cylindriskt kugghjul 29, vilket är samordnat med indrivningsaxeln 28, är i ingrepp med ett cylindriskt kugghjul 31 vilket sitter vridfast på drivaxeln 30 av det koniska kugghjulsdrevet 12, 13, varvid 466 434 5 kraftöverföringen till huvuddelen 6 och till verktygsspindeln 8 är fullbordad.The tool spindle 8 is driven by lateral drive into the spindle head 4. One of the arms 1 'of the holder 1 along a continuous shaft 26 of a main drive device (not shown) is connected via a bevel gear pair 27 to a drive shaft 28, which is designed as a tube shaft which loosely sits around the pivot shaft 2. A cylindrical gear 29, which is coordinated with the drive shaft 28, engages a cylindrical gear 31 which is rotatably mounted on the drive shaft 30 of the bevel gear 12, 13, the power transmission to the main part 6 and to the tool spindle 8 is completed.

Spindelhuvudet 4 stödjer sig sidledes vid armen 1” genom sin tryckring 16, som är vrid- och förskjutbart upptagen i en styrring 32.The spindle head 4 rests laterally on the arm 1 "through its pressure ring 16, which is rotatably and slidably received in a guide ring 32.

I ritningen framgår att svängningsaxeln 2 är fast förbunden med armarna 1' och 1” på frontsidan. Detta förhindrar armarnas eventuella utspärrning, när arbetscylindern 25 trycker spindelhuvudet 4 mot armen 1” för att koppla'in den cylindriska kugghjulskopplingen 15. Ur- och ikopplingen av den _ cylindriska.kugghjulskopplingen 7 sker liksom vridningen av huvuddelen runt axeln 5, och anslutningen av det skjutbara drevblocket ll sker med hjälp av ej visade tekniska anord- ningar. Eftersom spindelhuvudets 4 vridmoment kompenseras så pass mycket av balansvikten 21 att endast ett anordnings- beroende friktionsmoment måste övervinnas, kan inställnings- drivanordningen vara mycket liten, vilket förenklar använd- ningen av en numeriskt styrd svängningsaxel.The drawing shows that the pivot shaft 2 is fixedly connected to the arms 1 'and 1' on the front side. This prevents any disengagement of the arms when the working cylinder 25 presses the spindle head 4 against the arm 1 "to engage the cylindrical gear coupling 15. The engagement and disengagement of the cylindrical gear coupling 7 takes place as well as the rotation of the main part around the shaft 5, and the connection The sliding gear block 11 is made by means of technical devices (not shown). Since the torque of the spindle head 4 is compensated so much by the balance weight 21 that only one device-dependent friction torque must be overcome, the setting drive device can be very small, which simplifies the use of a numerically controlled pivot axis.

Därmed förminskas också kostnaderna i samband med drivningen väsentligt och utrymmesbehovet reduceras kraftigt. Svängnings- planens valda förhållande till varandra möjliggör en rumslig bearbetning av arbetsstycken i alla maskinaxlar och garanterar tillsammans med spindelhuvudets 4 möjliga l80° svängnings- rörelse, ett fullständigt utnyttjande resp. under vissa förut- sättningar en utvidning av de maskinberoende transport- sträckorna. De nämnda fördelarna enligt uppfinningen ger ett universellt spindelhuvud, vilket har särskilt stor betydelse för en effektiv fleraxel-arbetsstyckebearbetning.This also significantly reduces the costs associated with operation and greatly reduces the need for space. The selected relationship of the oscillating plane to each other enables a spatial machining of workpieces in all machine shafts and guarantees together with the spindle head 4 possible 180 ° oscillating movement, a full utilization resp. under certain conditions an extension of the machine-dependent transport routes. The mentioned advantages according to the invention provide a universal spindle head, which is of particular importance for efficient multi-axis workpiece machining.

Claims

1. 466 434 O \ PATENTKRAV l. Spindle head, in particular in two planes pivotable angle milling head, with a vertical pivotal movement in the vertical plane about a horizontal pivot axis, which attacks outside the center of mass of the spindle head (4), which spindle head is intended to be received in a fork-shaped holder of a machine-bound device. that the base element (3) of the spindle head (4) and a sun gear (22) are rotatably or rotatably received on the pivot axis (2) which can be rotated in the holder (1), and that a planet wheel (23) is mounted in the base element (3) and is supported a force stress directed in the opposite direction to gravity, which planet gear (23) is engaged with the sun gear (22).

Spindle head according to claim 1, characterized in that a piston rod (24) of a working cylinder (25), which is under constant pressure and is pivotally attached to the base element (3), is eccentrically connected to the planet wheel (23), and that the ratio of planet gears (23) to sun gears (22) is 1: 1. p

Spindle head according to claim 1, characterized in that the main part (6) of the spindle head (4), which is provided with an angled tool spindle (8), is rotatable about an axis (5) running at right angles to the pivot axis (2), whose plane of rotation lies between the pivot axis (2) and the tool spindle (8).