DE102010054636A1

DE102010054636A1 - Compact milling head for machine tool, has two-axis rotary head and spindle unit, where supporting unit rotates around axis of rotation and spindle unit rotates around another axis of rotation

Info

Publication number: DE102010054636A1
Application number: DE201010054636
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-06-21

Abstract

The compact milling head has two-axis rotary head and a spindle unit. A supporting unit (1) rotates around an axis of rotation and a spindle unit (2) rotates around another axis of rotation. The motors are arranged completely or partially above a main bearing (3) of the axis for rotation and a force flow is produced by a play free tensed gear unit for the spindle unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen schwenkbaren Fräskopf mit 2 Rotationsachsen und einer Spindeleinrichtung. Der Fräskopf ist zum Anbau an eine Werkzeugmaschine vorgesehen, insbesondere eine Portalfräsmaschine. Der Antrieb der Achsen erfolgt mittels Servomotoren bzw. Torquemotoren, die von der numerischen Steuerung der Werkzeugmaschine angesprochen werden. 2-achsige Fräsköpfe werden z. B. in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Werkzeugbau, im Modell- und Formenbau und in anderen Bereichen eingesetzt, in denen komplexe Bauteile mit hoher Genauigkeit und hoher Oberflächenqualität hergestellt werden müssen.The present invention relates to a pivotable milling head with 2 rotation axes and a spindle device. The milling head is intended for attachment to a machine tool, in particular a portal milling machine. The axes are driven by servomotors or torque motors, which are addressed by the numerical control of the machine tool. 2-axis milling heads are z. As used in the aerospace industry, toolmaking, model and mold making and other areas where complex components with high accuracy and high surface quality must be made.

2-achsige Fräsköpfe kommen häufig an Fräsmaschinen mit großen Arbeitsräumen zum Einsatz. Bei großen Arbeitsräumen ist der Maschinentisch so groß, daß es in der Regel ungünstig ist, Maschinenachsen in den Tisch zu legen. Der Tisch ist in vielen Fällen sogar fest mit dem Fundament verbunden. Die Achsen der Werkzeugmaschine bewegen bei solchen Maschinen also eher die Frässpindel.2-axis milling heads are often used on milling machines with large work spaces. For large work spaces, the machine table is so large that it is generally unfavorable to lay machine axes in the table. The table is in many cases even firmly connected to the foundation. The axes of the machine tool move in such machines so rather the milling spindle.

Eine weit verbreitete Bauart für einen 2-achsigen Fräskopf ist ein sogenannter Gabelkopf, bei dem eine erste Rotationsachse C parallel zur Z-Achse der Maschine angeordnet ist. Um die C-Achse rotiert ein gabelförmiges Tragteil, welches zwischen den beiden Schenkeln eine Spindeleinheit drehbar aufnimmt. Diese Spindeleinheit rotiert um die zweite Rotationsachse A. Die beiden Achsen A und C sind rechtwinklig zueinander angeordnet.A widely used design for a 2-axis milling head is a so-called clevis, in which a first axis of rotation C is arranged parallel to the Z-axis of the machine. About the C-axis rotates a fork-shaped support member which rotatably receives a spindle unit between the two legs. This spindle unit rotates about the second rotation axis A. The two axes A and C are arranged at right angles to each other.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie sind Bearbeitungsaufgaben bekannt, bei denen Strukturbauteile von Flugzeugen 5-achsig simultan bearbeitet werden. Die Linearachsen der Werkzeugmaschine und die Rotationsachsen des Fräskopfs bewegen sich also gleichzeitig. Um hierbei eine hohe Produktivität bzw. ein großes Zeitspanvolumen zu erreichen, müssen neben den Linearachsen der Werkzeugmaschine auch die Rotationsachsen des Fräskopfs hochdynamisch und drehmomentstark sein. Das bedeutet, von den Rotationsachsen des Fräskopfs werden sowohl hohe Beschleunigungswerte, hohe Drehmomentwerte als auch eine hohe Maximalgeschwindigkeit verlangt. Hohe Beschleunigungswerte im Simultanbetrieb sind nur mit spielfreien Antrieben erreichbar. Nur ein spielfreier Antrieb kann dynamisch steif genug sein, damit die Regelung der NC-Steuerung mit hoher Kreisverstärkung parametriert werden kann.In the aerospace industry machining tasks are known in which structural components of aircraft are processed simultaneously 5-axis. The linear axes of the machine tool and the axes of rotation of the milling head thus move simultaneously. In order to achieve a high productivity and a large Spenvolumen, in addition to the linear axes of the machine tool and the rotation axes of the milling head must be highly dynamic and high torque. This means that the rotary axes of the milling head require both high acceleration values, high torque values and a high maximum speed. High acceleration values in simultaneous operation can only be achieved with backlash-free drives. Only a backlash-free drive can be dynamically stiff enough so that the control of the NC control can be parameterized with high loop gain.

Diese hohe Dynamik kann z. B. mit Direktantrieben erreicht werden, bei denen Torquemotoren die Achsen des Fräskopfs direkt, also ohne zwischengeschaltetes Getriebe, antreiben. Um hohe Drehmomentwerte zu erreichen, müssen relativ große Torquemotoren eingesetzt werden, weshalb solche Fräsköpfe eher voluminös und schwer sind. in der ersten Rotationsachse (C) ist dies zwar weniger kritisch zu sehen, da es sich hierbei um den oberen Teil des Fräskopfs handelt. Allerdings tragen hohe Masseanhäufungen in der zweiten Rotationsachse (A) besonders stark zu einer ungünstigen, tiefen Schwerpunktlage bei. Wenn der Fräskopf während der Bearbeitung von den Linearachsen der Werkzeugmaschine verfahren wird, ist das hohe Gewicht und die tiefe Lage des Schwerpunkts unvorteilhaft. Vor allem bei hochdynamischen Bewegungen kann es aufgrund der Massenträgheit zu einem ungünstigen Pendeleffekt des Tragbalkens der Z-Achse kommen, was letztlich zu unerwünschten Auslenkungen an der Werkzeugspitze führt. Die Folge sind Beeinträchtigungen der Genauigkeit und der Oberflächengüte des Werkstücks.This high dynamics can z. B. can be achieved with direct drives, in which torque motors, the axes of the milling head directly, so without intermediate gear drive. In order to achieve high torque values, relatively large torque motors must be used, which is why such milling heads are rather bulky and heavy. Although this is less critical in the first axis of rotation (C), since this is the upper part of the milling head. However, high mass accumulations in the second axis of rotation (A) contribute particularly strongly to an unfavorable, low center of gravity. If the milling head is moved by the linear axes of the machine tool during machining, the high weight and the low position of the center of gravity are unfavorable. Especially with highly dynamic movements, it may be due to the inertia lead to an unfavorable pendulum effect of the support beam of the Z-axis, which ultimately leads to undesirable deflections of the tool tip. The result is impairments to the accuracy and the surface quality of the workpiece.

Bei der Bearbeitung komplexer Werkstücke, wie sie z. B. im Modell- und Formenbau vorkommen, ist die Bearbeitungsposition in vielen Fällen schwer zugänglich. Die beiden Rotationsachsen des Fräskopfs können zwar dazu verwendet werden, das Werkzeug möglichst günstig zu positionieren. Trotzdem ist die Bearbeitung oftmals nur mit relativ langen Werkzeugen möglich, da der voluminöse Fräskopf nicht nahe genug an die gewünschte Position herangeführt werden kann. Es würde zur Kollision zwischen Fräskopf und Werkstück kommen. Der Einsatz von langen Werkzeugen hat jedoch zur Folge, daß das Bearbeitungsergebnis hinsichtlich der Genauigkeit leidet. Ausserdem neigen lange Werkzeuge zum Schwingen, was Auswirkungen auf die Oberflächenqualität hat. Daher sind sehr schlanke bzw. kompakte Fräsköpfe vorteilhaft, bei denen eher kurze Werkzeuge eingesetzt werden können.When working on complex workpieces, such as. B. occur in model and mold, the machining position is difficult to access in many cases. Although the two axes of rotation of the milling head can be used to position the tool as low as possible. Nevertheless, machining is often only possible with relatively long tools, since the voluminous milling head can not be brought close enough to the desired position. There would be a collision between the milling head and the workpiece. However, the use of long tools has the consequence that the processing result suffers in terms of accuracy. In addition, long tools tend to vibrate, which has an effect on the surface quality. Therefore, very slim or compact milling heads are advantageous in which rather short tools can be used.

Es sind relativ kompakt aufgebaute Fräsköpfe bekannt, bei denen schmale bzw. eher klein bauende Direktantriebe eingesetzt werden. Die Rotationsachsen verfügen dann aber nur über ein niedriges Drehmoment, weshalb die Köpfe im Simultanbetrieb nicht für die Bearbeitung mit hohem Zeitspanvolumen eingesetzt werden können.There are known relatively compact milling heads, in which narrow or rather small-sized direct drives are used. The rotation axes then have only a low torque, which is why the heads can not be used in simultaneous operation for machining with a high removal rate.

Weiter sind Fräsköpfe bekannt, die zumindest in der zweiten Rotationsachse (A) über einen oder zwei relativ kleine, leichte Torquemotoren verfügen. Diese sind in der Gabel oberhalb der A-Achse angeordnet. Die Motorachse(n) ist/sind horizontal. Über eine Getriebeuntersetzung wird dann das gewünschte hohe Drehmoment erreicht. Die Störkontur und die Lage des Schwerpunkts sind zumindest günstiger als bei Fräsköpfen mit drehmomentstarken Direktantrieben, jedoch noch nicht zufrieden stellen. Zumindest beim Einsatz von zwei Motoren kann das Getriebespiel durch einen elektronischen Verspannantrieb dauerhaft beseitigt werden. Somit ist zumindest ein hochdynamischer und drehmomentstarker Antrieb realisierbar.Further, milling heads are known which have at least in the second axis of rotation (A) over one or two relatively small, lightweight torque motors. These are arranged in the fork above the A-axis. The motor axis (s) is / are horizontal. Via a gear reduction then the desired high torque is achieved. The interference contour and the position of the center of gravity are at least cheaper than with milling heads with high-torque direct drives, but not yet satisfied. At least when using two motors, the gear play can be eliminated permanently by an electronic clamping drive. Thus is at least a highly dynamic and high-torque drive feasible.

Bei einem elektronischen Verspannantrieb wird eine Achse von mindestens 2 Motoren angetrieben. Über die NC-Steuerung werden die Motoren elektronisch miteinander verspannt, was bedeutet, daß die Steuerung die Motoren zur Kompensation des Getriebespiels mit unterschiedlichen Drehmomenten beaufschlagt.In an electronic tensioning drive, one axle is driven by at least 2 motors. The motors are braced electronically with each other via the NC control, which means that the control system applies different torques to the motors to compensate for the gear play.

Alternativ könnte das Getriebespiel auch über eine mechanische Verspannung der Getrieberäder erfolgen. Das hat aber den Nachteil, daß das Verspannmoment vom Betriebszustand des Fräskopfs abhängt. Wenn z. B. der Kopf während der Bearbeitung warm wird, kann die Wärmeausdehnung zur Folge haben, daß sich das Verspannmoment verändert. Weiter kann sich das Verspannmoment im Laufe der Zeit durch Verschleiß verändern. Beim elektronischen Verspannantrieb ist das Verspannmoment immer gleich oder zumindest nahezu gleich, weshalb der elektronische Verspannantrieb vorzuziehen ist.Alternatively, the gear play could also be done via a mechanical tension of the gears. But this has the disadvantage that the Verspannmoment depends on the operating condition of the milling head. If z. If, for example, the head becomes warm during processing, the thermal expansion can cause the tensioning moment to change. Furthermore, the tensioning torque can change over time due to wear. In the case of the electronic tensioning drive, the tensioning moment is always the same or at least almost the same, which is why the electronic tensioning drive is to be preferred.

Weiter sind relativ kompakte Fräsköpfe bekannt, bei denen Servomotoren mit nachgeschalteten Untersetzungsgetrieben zum Einsatz kommen. Als Untersetzungsgetriebe kommen z. B. Schneckengetriebe, Zahnradgetriebe, Riementriebe oder Kombinationen daraus zum Einsatz. Aus Platzgründen kommen oftmals relativ kleine Servomotoren zum Einsatz, so daß eine hohe Getriebeuntersetzung nötig ist, um ein hohes Drehmoment zu erzielen. Die Schwenkgeschwindigkeit ist eher niedrig. Bekannt sind Schwenkgeschwindigkeiten von bis zu ca. 180°/s. Die für einen hochdynamischen Antrieb geforderte Schwenkgeschwindigkeit liegt bei ca. 360°/s, jedoch zumindest bei mehr als 180°/s. Die Antriebe sind entweder spielbehaftet oder verfügen über eine mechanische Verspannung. Insbesondere bei mechanischer Verspannung sind im Dauerbetrieb mit hohen Geschwindigkeiten Probleme durch Wärmeentwicklung bekannt. Die Anforderungen an einen hochdynamischen Antrieb werden daher nicht erfüllt.Furthermore, relatively compact milling heads are known in which servomotors with downstream reduction gears are used. As a reduction gear z. As worm gear, gear transmission, belt drives or combinations thereof are used. For reasons of space, relatively small servomotors are often used, so that a high gear reduction is necessary in order to achieve a high torque. The slew rate is rather low. Are known pivoting speeds of up to about 180 ° / s. The required for a highly dynamic drive swing speed is about 360 ° / s, but at least more than 180 ° / s. The drives are either play-related or have a mechanical tension. In particular, in mechanical stress problems with heat development are known in continuous operation at high speeds. The requirements for a highly dynamic drive are therefore not met.

DE 696 15 223 T3 beschreibt einen 2-achsigen Fräskopf mit Direktantrieben in beiden Rotationsachsen. Der Fräskopf ist als Gabelkopf ausgeführt. Hiermit sind prinzipiell sicherlich hochdynamische Rotationsachsen realisierbar. Wenn die Drehmomente der Torquemotoren jedoch relativ hoch sein sollen, müssen schwere und voluminöse Motoren eingesetzt werden. Insbesondere der 1 die Torquemotore(n) der A-Achse sorgen durch die weit unten am Fräskopf angebrachte Masse für eine ungünstige Schwerpunktlage. Der Fräskopf hat weiter eine eher ungünstige Störkontur und ein hohes Gesamtgewicht. Daher müssen in vielen Fällen relativ lange Werkzeuge eingesetzt werden, um die Bearbeitungsstelle kollisionsfrei zu erreichen. DE 696 15 223 T3 describes a 2-axis milling head with direct drives in both axes of rotation. The milling head is designed as a clevis. In principle, highly dynamic axes of rotation can be realized hereby in principle. However, when the torques of the torque motors are to be relatively high, heavy and bulky motors must be used. In particular, the torque motors (n) of the A-axis ensure an unfavorable center of gravity position due to the mass attached to the bottom of the milling head. The milling head also has a rather unfavorable interference contour and a high total weight. Therefore, in many cases, relatively long tools must be used to achieve the processing point collision-free.

DE 10 2005 043 835 A1 schlägt einen 2-achsigen Fräskopf vor, bei dem der Torquemotor der zweiten Rotationssachse (A) in der Gabel und oberhalb der A-Achse angeordnet ist. Die Motorachse ist horizontal. Die Kraftübertragung auf die A-Achse bzw. die Spindeleinrichtung erfolgt dann über ein Zahnradgetriebe. Das hat den Vorteil, daß durch die Untersetzung ein kleinerer Torquemotor eingesetzt werden kann. Die Störkontur, das Gewicht des Kopfs und die Schwerpunktlage sind zumindest günstiger, jedoch nicht zufrieden stellend. Negativ zu sehen ist ausserdem, daß der Antriebsstrang möglicherweise nicht spielfrei ist. DE 10 2005 043 835 A1 proposes a 2-axis milling head in which the torque motor of the second rotation axis (A) is arranged in the fork and above the A-axis. The motor axis is horizontal. The power transmission to the A-axis and the spindle device is then via a gear transmission. This has the advantage that a smaller torque motor can be used by the reduction. The interference contour, the weight of the head and the center of gravity are at least cheaper, but not satisfactory. Negative is also seen that the drive train may not be free of play.

Weiter sind Fräsköpfe bekannt, die prinzipiell aufgebaut sind wie in DE 10 2005 043 835 A1 beschrieben, die oberhalb der A-Achse jedoch über 2 kleine Torquemotoren verfügen. Das Getriebe hat dann sinnvollerweise eine größeres Untersetzungsverhältnis bzw. ist nicht nur einstufig sondern z. B. zweistufig. Die beiden Motoren können dann über die NC-Steuerung der Fräsmaschine als elektronisch verspannter Antrieb eingesetzt werden. Dadurch wird dauerhafte Spielfreiheit des Antriebsstrangs sichergestellt. Die Anforderungen an einen hochdynamischen und drehmomentstarken Antrieb werden erreicht. Was die Störkontur und die Lage des Schwerpunkts angeht, ist diese Lösung jedoch nur etwa gleich einzustufen wie DE l0 2005 043 835 A1 .Furthermore, milling heads are known, which are basically constructed as in DE 10 2005 043 835 A1 However, above the A-axis but have two small torque motors. The transmission has then meaningfully a larger reduction ratio or is not just single-stage but z. B. two-stage. The two motors can then be used via the NC control of the milling machine as electronically braked drive. This ensures permanent freedom of movement of the drive train. The requirements for a highly dynamic and high-torque drive are achieved. As far as the interference contour and the position of the center of gravity are concerned, however, this solution is only roughly the same as DE 10 2005 043 835 A1 ,

Um mit einem 2-achsigen Fräskopf ein besonders breites Anwendungsspektrum abdecken zu können, muß der Kopf einerseits äußerst kompakt bzw. schlank aufgebaut sein und werter drehmomentstarke und hochdynamische Antriebe für die beiden Rotationsachsen zur Verfügung stellen. Bekannte Fräsköpfe, die einen relativ kompakten Aufbau und eine günstige Störkontur haben, verfügen nur über eher drehmomentschwache bzw. nicht hochdynamische Antriebe. Andererseits ist die Störkontur bei bekannten Fräsköpfen mit drehmomentstarken und hochdynamischen Antrieben eher ungünstig. Weiter ist eine günstige Schwerpunktlage wünschenswert, was insbesondere von Fräsköpfen mit drehmomentstarken Antrieben nicht erreicht wird.In order to be able to cover a particularly wide range of applications with a 2-axis milling head, the head must be constructed on the one hand extremely compact or slim and on the other hand make high-torque and highly dynamic drives available for the two rotation axes. Known milling heads, which have a relatively compact structure and a favorable interference contour, have only torque-weaker or not highly dynamic drives. On the other hand, the interference contour is rather unfavorable in known milling heads with high-torque and highly dynamic drives. Furthermore, a favorable center of gravity position is desirable, which is not achieved in particular by milling heads with high-torque drives.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Fräskopf zu realisieren, der sowohl drehmomentstarke und hochdynamische Antriebe für die beiden Rotationsachsen, als auch einen außerordentlich schlanken bzw. kompakten Aufbau und weiter eine besonders günstige Schwerpunktlage ermöglicht. Als drehmomentstarker und hochdynamischer Antrieb ist zu verstehen, daß der Antrieb ein hohes Drehmoment, hohes Beschleunigungsvermögen und eine hohe Schwenkgeschwindigkeit zur Verfügung stellt. Ein günstiger Schwerpunkt liegt möglichst weit oben.The specified in claim 1 invention is based on the problem to realize a milling head, which allows both high-torque and highly dynamic drives for the two axes of rotation, as well as an extremely slim or compact design and further a particularly favorable center of gravity. As a high-torque and highly dynamic drive is to be understood that the drive provides high torque, high acceleration and a high swing speed. A favorable focus is as high as possible.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. This problem is solved by the features listed in claim 1.

Die mit dem erfindungsgemäßen Fräskopf erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, ein besonders breites Anwendungsspektrum abzudecken. Es besteht die Möglichkeit, auch sehr anspruchsvolle Werkstücke mit sehr hoher Qualität und sehr hoher Produktivität herzustellen. Weiter wird im Simultanbetrieb ein hohes Zeitspanvolumen erreicht.The advantages achieved with the milling head according to the invention are in particular to cover a particularly wide range of applications. It is possible to produce even very demanding workpieces with very high quality and very high productivity. Furthermore, a high removal rate is achieved in simultaneous operation.

Der erfindungsgemäße Fräskopf verfügt über eine erste Rotationsachse (C), deren unterstes Lager als Hauptlager zu sehen ist. Die C-Achse kann ggf. nur über ein einziges Lager verfügen, welches dann das Hauptlager ist. Um die C-Achse rotiert eine Trageinrichtung, die z. B. gabelförmig ausgeführt sein kann. Diese Trageinrichtung ist unterhalb des Hauptlagers der C-Achse angeordnet und ist fest mit dem drehenden Teil der C-Achse verbunden. Die Trageinrichtung nimmt die Lagerung für die A-Achse auf. Die A-Achse ist rechtwinklig zur C-Achse angeordnet. Eine Spindeleinrichtung, die eine Frässpindel enthält, rotiert um die A Achse. Die Frässpindel kann z. B. eine Motorspindel sein.The milling head according to the invention has a first axis of rotation (C), the lowest bearing of which can be seen as the main bearing. The C-axis may only have one bearing, which is then the main bearing. To the C-axis rotates a support device, the z. B. can be fork-shaped. This support means is disposed below the main bearing of the C-axis and is fixedly connected to the rotating part of the C-axis. The carrying device takes up the storage for the A-axis. The A-axis is arranged at right angles to the C-axis. A spindle device containing a milling spindle rotates about the A axis. The milling spindle can z. B. be a motor spindle.

Der Antrieb der A-Achse besteht aus einem oder mehreren Servomotoren bzw. Torquemotoren. Über eine bzw. mehrere Getriebewellen wird der Kraftfluß zum Abtriebsrad hergestellt, welches sich auf der A-Achse befindet. Im Falle einer gabelförmigen Trageinrichtung ist es auch denkbar, den Antriebsstrang auf beide Schenkel der Gabel aufzuteilen, um dann 2 Abtriebsräder anzutreiben. In jedem Fall wird durch einen verspannten Antrieb das Getriebespiel ausgeglichen. Die Verspannung kann durch mechanisch verspannte Zahnräder oder aber durch einen elektronischen Verspannantrieb erfolgen. Im zweiten Falle muß der Antrieb mit mindestens 2 Motoren ausgeführt sein. Der/die Motoren der A-Achse sind ganz oder zumindest teilweise oberhalb des Hauptlagers der C-Achse angeordnet. Der freie Innendurchmesser des Hauptlagers der C-Achse wird genutzt, um den Antriebsstrang der A-Achse durchzuführen. Der mit verzahnten Getriebewellen ausgeführte Antriebsstrang wird durch den freien Innendurchmesser des Hauptlagers hindurch nach unten geführt. Um den Fräskopf möglichst platzsparend zu gestalten, kann es vorteilhaft sein, die Getriebewellen zumindest teilweise schräg anzuordnen. Weiter kann es vorteilhaft sein, den Antrieb mit Kegelrädern auszuführen. So ist eine sehr kompakte bzw. schlanke Trageinrichtung realisierbar. Durch die Anordnung des Antriebs der A-Achse liegt der Schwerpunkt des Fräskopfs weit oben.The A-axis drive consists of one or more servomotors or torque motors. About one or more transmission shafts of the power flow to the output gear is made, which is located on the A-axis. In the case of a fork-shaped carrying device, it is also conceivable to divide the drive train on both legs of the fork, in order then to drive 2 driven wheels. In any case, the gear play is compensated by a braced drive. The tension can be done by mechanically braced gears or by an electronic Verspannantrieb. In the second case, the drive must be designed with at least 2 motors. The A-axis motor (s) are located wholly or at least partially above the C-axis main bearing. The free inner diameter of the C-axis main bearing is used to drive the A-axis drive train. The gear train running with splined gear shafts is guided down through the free inner diameter of the main bearing. In order to make the milling head as space-saving as possible, it may be advantageous to arrange the gear shafts at least partially obliquely. Further, it may be advantageous to perform the drive with bevel gears. Thus, a very compact or slim carrying device can be realized. Due to the arrangement of the drive of the A-axis, the center of gravity of the milling head is high up.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Der Antrieb der A-Achse ist mit 2 Motoren ausgeführt, die über die NC-Steuerung elektronisch verspannt werden, so daß das Getriebespiel dauerhaft ausgeglichen wird.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2. The drive of the A-axis is carried out with 2 motors, which are clamped electronically via the NC control, so that the gear play is permanently compensated.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung, den Unteransprüchen und der Zeichnung.Further details of advantageous embodiments will become apparent from the description, the dependent claims and the drawings.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.

Zur Verdeutlichung des Antriebs der A-Achse ist der Antrieb der C-Achse in 1 nicht dargestellt. Die zweite Rotationsachse (A) wird von 2 Servomotoren (4) angetrieben, die über die NC-Steuerung elektronisch verspannt werden. Die Motoren sind oberhalb des Hauptlagers (3) der ersten Rotationsachse (C) parallel zur C-Achse eingebaut. Die Motorachsen befinden sind innerhalb des freien Innendurchmessers des Hauptlagers (3). Somit kann der Antriebsstrang für den Antrieb der A-Achse gut durch dieses Lager hindurch geführt werden. Nach den Servomotoren (4), die mit angeflanschtem Planetengetriebe (6) vorgesehen sind, erfolgt die Kraftübertragung auf die schräg angeordneten Zwischenwellen (5) und von dort weiter auf das große Zahnrad (7), welches als Abtriebsrad fest mit der Spindeleinrichtung (2) verbunden ist. Die Trageinrichtung (1) ist als Gabel ausgeführt. Der Winkel der schräg angeordneten Zwischenwellen (5) ist so gewählt, daß die Gabel des Fräskopfs so kompakt wie möglich gestaltet werden kann. Die zweite Seite der Gabel steht zur Verfügung, um dort weitere Bauteile zu installieren, z. B. ein direktes Meßsystem und/oder eine Klemmung für die A-Achse.To illustrate the drive of the A-axis is the drive of the C-axis in 1 not shown. The second rotation axis (A) is controlled by 2 servomotors ( 4 ), which are electronically clamped via the NC control. The engines are above the main bearing ( 3 ) of the first rotation axis (C) parallel to the C axis. The motor axles are located within the free inner diameter of the main bearing ( 3 ). Thus, the drive train for driving the A-axis can be well passed through this camp. After the servomotors ( 4 ) with flanged planetary gear ( 6 ) are provided, the power is transmitted to the inclined intermediate shafts ( 5 ) and from there on the big gear ( 7 ), which as a driven gear fixed to the spindle device ( 2 ) connected is. The carrying device ( 1 ) is designed as a fork. The angle of the inclined intermediate shafts ( 5 ) is chosen so that the fork of the milling head can be made as compact as possible. The second side of the fork is available to install additional components there, such as: As a direct measuring system and / or a clamping for the A-axis.

Der Antrieb der ersten Rotationsachse (C) erfolgt ebenfalls mit 2 elektronisch verspannten Servomotoren (8). Damit die Motoren der Achsen A und C (4, 8) auf möglichst engem Bauraum untergebracht werden können, bietet es sich an, alle 4 Antriebe so einzubauen, dass es im Betrieb zu keinen Relativbewegungen zwischen den Motoren kommen kann. Hierzu müssen alle Motoren (4, 8) fest mit der Trageinrichtung (1) verbunden sein. Bei Rotation der C-Achse drehen sich die Motoren also mit. Die Kraftübertragung für die C-Achse kann von den Motoren (8) z. B. auf ein stehendes Zahnrad erfolgen.The drive of the first rotation axis (C) also takes place with 2 electronically tensioned servomotors ( 8th ). So that the motors of the axes A and C ( 4 . 8th ) can be accommodated in the smallest possible space, it is advisable to install all 4 drives so that there can be no relative movement between the motors during operation. For this all engines ( 4 . 8th ) fixed to the carrying device ( 1 ). When rotating the C-axis, the motors therefore rotate with. The power transmission for the C-axis can be controlled by the motors ( 8th ) z. B. done on a stationary gear.

2 zeigt eine Draufsicht mit allen 4 Antrieben für die beiden Rotationsachsen. Bei Drehung der C-Achse bewegen sich alle 4 Motoren mit, es kann also niemals zu einer Relativbewegung zwischen diesen 4 Antrieben kommen. Die Motoren sind weitgehend im Kreis angeordnet. So ist ein platzsparender Aufbau möglich und der Fräskopf kann platzsparend in einen Kasten bzw. Träger der Werkzeugmaschine eingebaut werden. 2 shows a plan view with all 4 drives for the two axes of rotation. When the C-axis is rotated, all 4 motors move with it, so it can never come to a relative movement between these 4 drives. The engines are largely arranged in a circle. Thus, a space-saving construction is possible and the milling head can be installed to save space in a box or carrier of the machine tool.

3 und 4 verdeutlichen die Ausführung des Antriebsstrangs der A-Achse bestehend aus 2 Antriebswellen (9), 2 schräg angeordneten Zwischenwellen (5) und einem Abtriebsrad (7). Der Schnitt von 4 verläuft wie in 3 zu sehen in schräger Richtung. 3 and 4 illustrate the design of the drive train of the A-axis consisting of 2 drive shafts ( 9 ), 2 inclined intermediate shafts ( 5 ) and a driven wheel ( 7 ). The cut of 4 runs like in 3 to be seen in an oblique direction.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 69615223 T3 [0012] DE 69615223 T3 [0012]
DE 102005043835 A1 [0013, 0014] DE 102005043835 A1 [0013, 0014]
DE 2005043835 A1 [0014] DE 2005043835 A1 [0014]

Claims

Kompakter Fräskopf für eine Werkzeugmaschine, bestehend aus einem zweiachsigen Drehkopf und einer Spindeleinheit, mit einer um eine erste Rotationsachse (C) drehenden Trageinrichtung (1) und einer um eine zweite Rotationsachse (A) drehenden Spindeleinrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bzw. die Motoren (4) für die Rotation der zweiten Rotationsachse (A) ganz oder zumindest teilweise oberhalb des Hauptlagers (3) der ersten Achse (C) angeordnet ist/sind und der Kraftfluß zur Spindeleinrichtung über ein spielfrei verspanntes Zahnradgetriebe hergestellt wird.Compact milling head for a machine tool, comprising a two-axis rotary head and a spindle unit, with a support device rotating around a first rotation axis (C) ( 1 ) and about a second axis of rotation (A) rotating spindle device ( 2 ), characterized in that the engine or engines ( 4 ) for the rotation of the second axis of rotation (A) wholly or at least partially above the main bearing ( 3 ) of the first axis (C) is / are arranged and the power flow to the spindle device is made via a backlash braced gear transmission.

Fräskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rotationsachse (A) von mindestens 2 Servomotoren bzw. Torquemotoren (4) angetrieben wird, die über die NC-Steuerung elektronisch verspannt werden.Milling head according to claim 1, characterized in that the second axis of rotation (A) of at least 2 servomotors or torque motors ( 4 ), which are electronically clamped via the NC control.

Fräskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Simultanbearbeitung in den Rotationsachsen A und C jeweils mindestens eine Schwenkgeschwindigkeit von 180°/s erreicht wird.Milling head according to claim 1 or 2, characterized in that in the simultaneous machining in the axes of rotation A and C in each case at least one pivoting speed of 180 ° / s is achieved.

Fräskopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bzw. die Motoren für den Antrieb der A-Achse mit vertikaler Achse eingebaut werden.Milling head according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the motor or the motors for driving the A-axis are installed with a vertical axis.

Fräskopf nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung für den Antrieb der zweiten Rotationsachse (A) zumindest teilweise mit schräg angeordneten Zahnradwellen (5) realisiert wird.Milling head according to one of claims 1-4, characterized in that the power transmission for driving the second axis of rotation (A) at least partially with obliquely arranged gear shafts ( 5 ) is realized.

Fräskopf nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (1), welche um die erste Achse (C) dreht, als Gabel ausgeführt ist.Milling head according to one of claims 1-5, characterized in that the carrying device ( 1 ), which rotates about the first axis (C), is designed as a fork.

Fräskopf nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Rotationsachsen A und C von jeweils 2 elektronisch verspannten Servomotoren angetrieben werden, die so angeordnet sind, daß es im Betrieb zu keinen Relativbewegungen zwischen diesen Servomotoren kommt.Milling head according to one of Claims 1-6, characterized in that both axes of rotation A and C are driven by in each case 2 electronically tensioned servomotors which are arranged so that during operation no relative movements occur between these servomotors.