ITPC20080036A1

ITPC20080036A1 - HEAD FOR MULTI-TURNING MILLING AND MILLING OPERATED BY TORQUE MOTORS

Info

Publication number: ITPC20080036A1
Application number: IT000036A
Authority: IT
Inventors: Angelo Bernini
Original assignee: Linea Srl
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-03-27

Description

PROSPETTO MODULO A PROSPECTUS FORM A

DOMANDA DI BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE PATENT APPLICATION FOR INDUSTRIAL INVENTION

C. TITOLO C. TITLE

TESTA PER LAVORAZIONI MULTIPLE DI TORNITURA E FRESATURA AZIONATA DA MOTORI TORQUE HEAD FOR MULTIPLE TURNING AND MILLING OPERATED BY TORQUE MOTORS

O. RIASSUNTO O. ABSTRACT

L'invenzione oggetto del brevetto, consiste in una testa per lavorazioni multiple di tornitura e fresatura, integrabile in un centro di lavoro orizzontale a controllo numerico. 11 sistema che brevettiamo, ha come carateristica peculiare di realizzare il movimento dei due assi, lineare e rotante, tramite motori coppia, comunemente denominati “Torque-motors” o “Direct-drive”. Fino a oggi, infatti, tali movimenti venivano realizzati tramite sistemi a ingranaggi più o meno complessi, rinvìi con Futili zzo di cinghie e pulegge, o, più genericamente, con sistemi che trasferivano ì! moto dal motore elettrico all'organo finale. Tutto questo a scapito owiamcnte di una non ottimale qualità del moto derivata da una catena cinematica che, seppur ottimizzata, viene influenzata dalla ridotta rigidità di alcuni componenti nonché dai vari giochi di accoppiamento dei componenti stessi. Il sistema che realizziamo si pone quindi come fine ultimo l’aumento della rigidità della catena cinematica a vantaggio di una migliore qualità di moto e quindi di una migliore finitura sul pezzo. Inoltre, il ridoto ingombro al montaggio e la maggiore semplicità costruttiva, rappresentano un ulteriore punto dì forza di questa soluzione. Bloccando in maniera opportuna l'asse lineare, è inoltre possibile effettuare operazioni di fresatura, normalmente non realizzabili con le teste di tornitura tradizionali. The invention which is the subject of the patent consists of a head for multiple turning and milling operations, which can be integrated into a numerically controlled horizontal machining center. The particular feature of the system we patent is that of realizing the movement of the two axes, linear and rotating, by means of torque motors, commonly known as “Torque-motors” or “Direct-drive”. Up to now, in fact, these movements were carried out by means of more or less complex gear systems, transmissions with futile means of belts and pulleys, or, more generally, with systems that transferred ì! motion from the electric motor to the final organ. All this at the expense of a non-optimal motion quality deriving from a kinematic chain which, although optimized, is influenced by the reduced rigidity of some components as well as by the various coupling games of the components themselves. The system we build therefore has as its ultimate goal the increase in the rigidity of the kinematic chain for the benefit of a better quality of motion and therefore a better finish on the piece. Furthermore, the reduced overall dimensions for assembly and the greater simplicity of construction represent a further strong point of this solution. By appropriately locking the linear axis, it is also possible to carry out milling operations, which are normally not possible with traditional turning heads.

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per TITOLO: DESCRIPTION of the invention having the TITLE:

“TESTA PER LAVORAZIONI MULTIPLE DI TORNITURA E FRESATURA AZIONATA DA MOTORI TORQUE”, "HEAD FOR MULTIPLE TURNING AND MILLING OPERATED BY TORQUE MOTORS",

TESTE DI TORNITURA TRADIZIONALI TRADITIONAL TURNING HEADS

Questo tipo di teste hanno la caratteristica di associare al movimento rotante della testa stessa, un movimento lineare della slitta porta-utensile. La concomitanza di questi due movimenti permette di effettuare lavorazioni di alesatura e tornitura, e di ottenere profili conici su pezzi pieni o cavi anche di grandi dimensioni La slitta porta-utensili può essere dotata di due bussole porta-utensili poste in linea, per poter aumentare il diametro lavorabile senza uscire eccessivamente con la slitta. Nella loro tipica costruzione sono normalmente associate a un mandrino ausiliario che permette di effettuare le sempre necessarie operazioni di foratura e maschiatura. Le teste tradizionali realizzano la rotazione della testa attraverso un motore Brushless che, posto generalmente sul carro porta testa, trasmette le caratteristiche di potenza all’albero principale, tramite una trasmissione a cinghia. Il movimento lineare della slitta viene invece realizzato attraverso una trasmissione a ingranaggi che, passando attraverso il corpo testa, giunge a un motore Brushless posto nella parte posteriore della testa stessa This type of heads have the characteristic of associating a linear movement of the tool holder slide with the rotating movement of the head itself. The concomitance of these two movements makes it possible to carry out boring and turning operations, and to obtain conical profiles on solid or hollow pieces, even of large dimensions. the workable diameter without excessively going out with the slide. In their typical construction they are normally associated with an auxiliary spindle which allows to carry out the always necessary drilling and tapping operations. Traditional heads perform the rotation of the head through a Brushless motor which, generally placed on the head carrying carriage, transmits the power characteristics to the main shaft, via a belt transmission. The linear movement of the slide is instead achieved through a gear transmission which, passing through the head body, reaches a Brushless motor located in the rear part of the head itself.

TESTA PER LAVORAZIONI MULTIPLE DI TORNITURA E FRESATURA AZIONATA DA MOTORI TORQUE (OGGETTO DELL’INVENZIONE) HEAD FOR MULTIPLE TURNING AND MILLING OPERATIONS DRIVEN BY TORQUE MOTORS (OBJECT OF THE INVENTION)

La nostra testa si differenzia dalle teste tradizionali per il fatto di realizzare i due movimenti, rotativo e lineare, attraverso motori coppia, perfettamente integrati nella testa stessa. I benefici di questo sistema sono spiegati nel riassunto precedente. La testa di nostra invenzione e’ costituita da un corpo esterno (Fig.l-a) sul quale e’ montata, attraverso guide a strisciamento (Fig.l-b) estremamente rigide, una slitta (Fig. 1-c) con due portautensili. Gli utensili sono ritenuti nella loro sede attraverso un sistema di bloccaggio irreversibile (Fig.l-d), predisposto per il cambio automatico dell’utensile. La slitta e’ azionata da una vite a ricircolo di sfere (Fig.l-e) collegata direttamente a un motore coppia (Fig.l-f) integrato nel corpo. Un Encoder (Fig. 1-g) di ultima generazione, montato direttamente sul codolo della vite a ricircolo, assicura l’ottimale regolazione dell’anello di velocità (retroazione di velocità). Sempre all’interno del corpo, e’ integrato il sistema di bilanciatura dinamica (Fig.2-a), necessario per mantenere una rotazione regolare anche in presenza di masse non baricentriche. Our head differs from traditional heads in that the two movements, rotary and linear, are realized through torque motors, perfectly integrated into the head itself. The benefits of this system are explained in the previous summary. The head of our invention consists of an external body (Fig.l-a) on which a slide (Fig. 1-c) with two tool holders is mounted, through extremely rigid sliding guides (Fig.l-b). The tools are held in their seat through an irreversible locking system (Fig.l-d), designed for automatic tool change. The slide is driven by a ball screw (Fig.l-e) connected directly to a torque motor (Fig.l-f) integrated into the body. A latest generation Encoder (Fig. 1-g), mounted directly on the shank of the recirculating screw, ensures optimal adjustment of the speed loop (speed feedback). Also inside the body, the dynamic balancing system is integrated (Fig.2-a), necessary to maintain a regular rotation even in the presence of non-barycentric masses.

Il sistema e’ inoltre dotato di un bloccaggio idraulico (Fig.2-b) dell’asse lineare, per poter eseguire lavorazioni particolarmente gravose. Lo stesso bloccaggio, e una adeguata cuscinettatura posteriore, permettono, in particolari condizioni, di usare la testa come un normale mandrino di fresatura con tutti i vantaggi derivanti dal poter effettuare diversi tipi di lavorazione sulla stessa macchina. The system is also equipped with a hydraulic locking (Fig.2-b) of the linear axis, in order to perform particularly heavy machining. The same locking, and an adequate rear bearing, allow, in particular conditions, to use the head as a normal milling spindle with all the advantages deriving from being able to carry out different types of machining on the same machine.

La parte posteriore della testa e’ costituita dall’albero di trasmissione (Fig.l-h), integrale al rotore (Fig.l-i), il quale e’ supportato anteriormente da una tema di cuscinetti (Fig.1-1) di carico e posteriormente da una coppia di cuscinetti (Fig. 1-m) di precarico. Tutti i cuscinetti sono di tipo obliquo per mandrini con precisione IS04. Una serie di molle (Fìg.l-n) garantisce il pre-carico costante anche in presenza di allungamenti dell’albero dovuti al calore generato dal motore. Anche in questo caso il motore coppia (pacco statorico) (Fig.l-o) è integrato nella cartuccia-parte posteriore (Fig.l-p), mentre il rotore con i magneti permanenti è solidale all’albero e viene inserito all’interno dello statore. Anche in questo caso un encoder angolare (mota fonica) (Fig. 1-q) garantisce la retroazione di velocità. The rear part of the head is constituted by the transmission shaft (Fig.l-h), integral with the rotor (Fig.l-i), which is supported at the front by a load of bearings (Fig.1-1) and at the rear by a pair of preload bearings (Fig. 1-m). All bearings are angular type for IS04 precision spindles. A series of springs (Fig.l-n) ensures constant pre-load even in the presence of shaft elongation due to the heat generated by the engine. Also in this case the torque motor (stator pack) (Fig.l-o) is integrated in the cartridge-rear part (Fig.l-p), while the rotor with the permanent magnets is integral with the shaft and is inserted inside the stator. Also in this case an angular encoder (audio motion) (Fig. 1-q) guarantees the speed feedback.

Infine, nella parte posteriore dell’albero, sono montati assialmente i due distributori rotanti, idro-pneumatico (Fig.l-r) ed elettrico (Fig.l-s). Tali organi assicurano l’adduzione dei liquidi di raffreddamento e da taglio necessari durante la lavorazione, nonché l’alimentazione elettrica del motore e dei sensori. Finally, in the rear part of the shaft, the two rotating distributors, hydro-pneumatic (Fig.l-r) and electric (Fig.l-s) are axially mounted. These organs ensure the supply of cooling and cutting liquids necessary during processing, as well as the power supply of the motor and sensors.

Claims

CLAIMS of the invention having the TITLE; "HEAD FOR MULTIPLE TURNING AND MILLING OPERATED BY TORQUE MOTORS", 1) We claim the idea and the realization of a head for multiple turning and milling operations driven by torque motors on the axis of rotation of the head and on the linear axis of movement of the slide, which can be integrated into a numerically controlled horizontal machining center or other operating machine.

2) We claim the idea and the realization of a turning head driven by torque motors on the axis of rotation of the head and on the linear axis of movement of the slide, which can be integrated into a numerically controlled horizontal machining center or other operating machine.

3) We claim the idea and the realization of a head for turning operations that can also be used for milling operations without the need to change the machine configuration.