JP2014504961A - クランクシャフトの機械加工装置及びその機械加工装置を備えた機械加工システム - Google Patents
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Abstract
クランクシャフト(2)を機械加工する機械加工装置(3)は、刃先インサート(31)が周縁に配置されたディスク形状の基体(29)を含む工具(13)を有する。この工具(13)は、駆動ユニット(12)によって回転軸(14)の回りに回転駆動可能である。極低温冷却媒体(5)用の第1供給ライン(33)が回転軸(14)に対して同心に配置され、この第1供給ライン(33)は、少なくともいくつかの部分において断熱性に構成される。工具(13)は、更に、極低温冷却媒体(5)用の複数の第2供給ライン(34)であって、回転軸(14)に対して横方向に延びて刃先インサート(31)に達する第2供給ライン(34)を有する。この第2供給ライン(34)は、それぞれ、少なくともいくつかの部分において断熱性に構成される。分配器ユニット(46)が、第1供給ライン(33)を、極低温冷却媒体(5)を少なくとも1つの刃先インサート(31)に供給する少なくとも1つの第2供給ライン(34)に接続する。この機械加工装置によって、極低温冷却媒体(5)を、被機械加工クランクシャフト(2)と係合している刃先インサート(31)に直接導くことが可能になり、それによって、クランクシャフト(2)の機械加工における高い生産性と利益性とが実現される。
Description
本発明は、請求項1の前段部分(所謂おいて書き部分)に係るクランクシャフトの機械加工装置に関する。本発明は、更に、そのような機械加工装置を備えた機械加工システムに関する。この機械加工システムは、特に、内燃機関用のクランクシャフトを機械加工する工作機械の一部分である。
クランクシャフトのブランクは、クランクシャフトの製造において、複数のステップで機械加工される。通常用いられる機械加工法は、例えば、ターンブローチ加工(turn broaching)、ターンターンブローチ加工(turn-turn broaching)、或いは外面フライス加工(external milling)である。クランクシャフトは乾燥機械加工される。
本発明の目的は、クランクシャフトの機械加工において高い生産性と大きな利益性とを可能にするような機械加工装置を創出することにある。
この目的は、請求項1の特徴を備えた機械加工装置によって実現される。極低温冷却媒体を、機械加工装置の内部における供給ラインを通して、クランクシャフトが機械加工されている間クランクシャフトと係合する刃先インサート若しくは刃先まで直接導くことができる。極低温冷却媒体が刃先インサート若しくは刃先に直接供給されるので、また、刃先インサート若しくは刃先が極低温冷却媒体の低温度によってきわめて効率的に冷却されるので、クランクシャフトの機械加工において高速の切削速度が可能になる。更に、極低温冷却媒体は、刃先インサートの稼動寿命にも好適な影響を及ぼす。極低温冷却媒体を刃先インサート若しくは刃先に直接供給することによって、生産性及び利益性を増大させることが可能になる。
分配器ユニットによって、第1供給ラインが、工具の回転位置に応じて、その時点で被機械加工クランクシャフトと係合している刃先インサート若しくは刃先に対応する少なくとも1つの第2供給ラインに接続される。これによって、極低温冷却媒体が、その時点でクランクシャフトと係合していない刃先インサート、従って冷却する必要がない刃先インサートを不必要に通って導かれることが避けられ、これが利益性を改善する。更に、供給ラインは断熱性として設計されるので、極低温冷却媒体が、刃先インサートへのその経路において好ましくない加熱を受けないように防護されると共に、供給ラインを取り囲む機械加工装置の構成要素が予期しないほどに冷却されることも防止される。その結果、これらの構成要素には熱応力が生じない。また、極低温冷却媒体は蒸発するので、機械加工されたクランクシャフトと、機械加工装置若しくは全工作機械とのいずれも汚染を蒙ることは全くない。
供給ライン及び分配器ユニットは、極低温冷却媒体が、刃先インサートにおいて、−60℃より低い温度、特に−120℃より低い温度、特に−150℃より低い温度、そして特に−180℃より低い温度を有するように設計される。例えば、液体又は気体状の窒素、液体又は気体状の酸素、気体状の水素、気体状のヘリウム、液体又は気体状のアルゴン、気体状の二酸化炭素、及び液体又は気体状の天然ガスを、極低温冷却媒体として用いることができる。窒素が、供給ラインを通して刃先インサートに送り込むのに好適である。第1供給ライン及び/又は第2供給ライン及び/又は分配器ユニットは、特に、0℃において、高くても0.40W/(mK)、特に高くても0.30W/(mK)、そして特に高くても0.20W/(mK)の固有熱伝導率(specific thermal conductivity)を有する。
請求項2に係る機械加工装置によって、極低温冷却媒体の好ましくない加熱を防止するために、第1供給ラインの良好な断熱性が保証される。第1供給ラインは、完全に、即ちその全長にわたって断熱設計することが望ましい。供給ラインは、内側チューブとそれを取り囲む外側チューブとを有し、それらは端部において相互に結合されている。チューブによって確定されるこの絶縁空間は排気され、その結果、供給ラインはきわめて低い熱伝導率を有する。
請求項3に係る機械加工装置によって、内側チューブ及び外側チューブの長さの異なる変化の均等化が可能になる。第1供給ラインがそれを流れる極低温冷却媒体を有する場合は、内側チューブは基本的にその媒体の温度になるが、外側チューブの冷却程度は、2つのチューブ間に設けられる絶縁媒体のために遥かに低い。従って、内側チューブは、外側チューブよりその長さが大きく変化することになる。第1供給ラインの損傷を避けるために、少なくとも1つのチューブの長さを可変にする。外側チューブが熱的な長さ均等化用の蛇行形状の金属ベローズを有することが望ましい。
請求項4に係る機械加工装置によって、第1供給ラインを、工具交換のために、或いは、極低温冷却媒体の第2供給ラインへの目標通りの配分のために、回転軸の方向に簡単に位置決めできる。工具交換のためには、第1供給ラインを直線状に移動させ、それによって、分配器ユニット及び第2供給ラインから切り離す。続いて、工具を通常の方法で交換する。工具交換後、第1供給ラインを、再度直線状に反対方向に変位させて、分配器ユニット及び第2供給ラインに再連結する。移動ユニットは、空気圧又は液圧操作可能な複動式のピストンシリンダユニットとして構成することが望ましい。例えば、このピストンシリンダユニットのピストンを第1供給ラインに結合する。更に、極低温冷却媒体の第2供給ラインへの配分を目標通りに制御するため、従って、極低温冷却媒体の射出角を調整するために、第1供給ラインを直線状に変位させることができる。このため、第1供給ラインを、移動ユニットによって、制御しながら分配器ユニット内において直線状に変位させるが、その際、、第1供給ラインの軸方向の変位位置に応じて、極低温冷却媒体の第2供給ラインへの配分が変化する。この方式で、クランクシャフトのクランクウェブ(crankshaft wall)を機械加工する場合には、極低温冷却媒体の大きな射出角を実現でき、一方、ジャーナル部分の表面(cylindrical bearing surface)を機械加工する場合には、小さな射出角を実現できる。第1供給ラインの目標通りの位置決めは、例えば、上記のピストンシリンダユニットを用いて行うことができるが、このユニットにおいては、ピストンは端部位置に達し得るだけでなく、任意の中間位置に位置することも可能である。このため、ピストンシリンダユニットには、ピストンの位置を決定する距離測定システムを装備することができる。位置調整のため、所要の部分作動空間に、所要位置に達するまで、現在の位置に応じて、付属する弁若しくはサーボ弁を経由して圧力媒体が充填される。代わりの方式として、移動ユニットとして電気駆動装置を用いることも可能である。極低温冷却媒体の射出角位置を変化させるために、第1供給ラインを、付加的に、回転軸の回りに回動可能にすることができる。
請求項5に係る機械加工装置によって、機械加工中に工具の係合位置が移動する際に、極低温冷却媒体を、被機械加工クランクシャフトと係合している刃先インサートに目標通りに供給し得るようになる。これは、例えば、クランクシャフトのクランクピン(pin bearing)部分若しくはクランクウェブを外面フライス加工する場合がそれに該当する。駆動ユニットは、例えばNC軸として具現化される。クランクシャフトの回転動作と一緒の電子的な拘束動作であって制御ユニットによって遂行される拘束動作によって、極低温冷却媒体の刃先インサートにおける流出点の位置若しくは動きと、クランクシャフト機械加工中の工具の係合点とのきわめて正確な一致を実現できる。従って、第1供給ラインを回動させることによって、極低温冷却媒体の射出角の位置を変えることが可能になる。極低温冷却媒体が、機械加工が行われている位置に正確に供給されるので、切削速度の増大が可能になる。
請求項6に係る機械加工装置によって、分配器ユニットの簡単な設計、従って、第1供給ラインから第2供給ラインへの極低温冷却媒体の簡単な配分が保証される。
請求項7に係る機械加工装置によって、分配器ユニットの簡単かつコンパクトな設計、従って、第1供給ラインから第2供給ラインへの極低温冷却媒体の簡単な配分が保証される。第1供給ラインの流出開口が円周上に配置されているので、この流出開口が、工具の回転位置に応じて、第2供給ラインの対応する第2穿孔がその流出開口の領域内に配置される第2供給ラインのみに連結される。この流出開口は細長い穴として設計することが望ましい。そうすると、相互に軸方向にずらして配置される第2穿孔が、流出開口の領域内に同時に位置することになり、その結果、複数個の第2供給ラインに、極低温冷却媒体を同時に供給できることになる。
請求項8に係る機械加工装置によって、極低温冷却媒体の射出角を簡単に変化させることが可能になる。流出開口の幅が全長にわたって変化しているので、分配器ユニット内で第1供給ラインを軸方向に変位させることによって、極低温冷却媒体の射出角を変えることができる。極低温冷却媒体が大きな幅の流出開口の領域から流出すると、極低温冷却媒体は複数個の第2供給ラインに分配され、それによって、大きな射出角が実現される。第1供給ラインのこの変位位置はクランクウェブの機械加工に適している。しかし、極低温冷却媒体が小さい幅の流出開口の領域から流出すると、僅かな個数の第2供給ライン、若しくは極端な場合にはただ1つの第2供給ラインのみが操作目標になるので、極低温冷却媒体は大幅に小さい射出角で放出される。第1供給ラインのこの位置は、ジャーナル部分の表面の機械加工に適している。第1供給ラインの軸方向の変位位置は、制御ユニットを介して、クランクシャフトの回転に連結することが望ましい。それによって、極低温冷却媒体のそれぞれ適切な射出角が、クランクウェブの機械加工用としても、また、ジャーナル部分の表面の機械加工用としても自動的に設定される。流出開口の幅は、例えば段階的に又は連続的に変化する。段階的変化の場合には、離散的な射出角が設定され、一方、連続的変化の場合には、射出角も連続的に変化するか、或いは、微小な段階的変化量において調整される。
請求項9に係る機械加工装置によって、工具交換後に、第1供給ラインの第1穿孔の中への簡単な挿入が可能になる。
請求項10に係る機械加工装置によって、極低温冷却媒体の刃先インサートへの損失のない供給が保証される。このシールは、特に、極低温冷却媒体に対する高い抵抗力を有する。このシールは、高い化学的抵抗力と良好な断熱特性とを備えたプラスチック材料若しくはゴム材料製とすることが望ましい。このシールはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製とすることが望ましい。
請求項11に係る機械加工装置によって、分配器ユニット若しくは工具のコンパクトかつ頑丈な設計が保証される。分配器ユニットは、金属より大幅に低い機械的応力しか受けることができない断熱性の材料から構成されるので、金属ボルトが、機械的応力によって分配器ユニットが破損するに至ることがないことを保証する。
請求項12に係る機械加工装置によって、刃先インサートへの途上における極低温冷却媒体の好ましくない加熱が防止される。プラスチック材料は、0℃において、高くても0.40W/(mK)、特に高くても0.30W/(mK)、そして特に高くても0.20W/(mK)の熱伝導率を有する。分配器ユニットはPTFE製とすることが望ましい。
請求項13に係る機械加工装置によって、極低温冷却媒体の好ましくない加熱を防止するために、第2供給ラインの良好な断熱性が保証される。第2供給ラインは、完全に、即ちその全長にわたって断熱設計することが望ましい。第2供給ラインは、それぞれ、内側チューブとそれを取り囲む外側チューブとを有し、それらは端部において一緒に結合されている。チューブによって確定されるこの絶縁空間は排気され、その結果、第2供給ラインはきわめて低い熱伝導率を有する。
請求項14に係る機械加工装置によって、内側チューブ及び外側チューブの長さの異なる変化の均等化が可能になる。第2供給ラインがそれらを流れる極低温冷却媒体を有する場合は、内側チューブは基本的にその温度になるが、外側チューブの冷却程度は、2つのチューブ間に設けられる絶縁媒体のために遥かに低い。従って、内側チューブは、外側チューブよりその長さが大きく変化することになる。第2供給ラインの損傷を避けるために、それぞれ、少なくとも何れかのチューブの長さを可変にする。外側チューブが熱的な長さ均等化用の蛇行形状の金属ベローズを有することが望ましい。
請求項15に係る機械加工装置によって、被機械加工クランクシャフトと係合している複数の刃先インサートへの極低温冷却媒体の目標通りの配分が保証される。
本発明は、また、クランクシャフトの機械加工において大きな生産性及び利益性を有する機械加工システムを創出することをもその目的としている。
この目的は、請求項16の特徴を備えた機械加工システムによって実現される。本発明に係る機械加工システムの利点は、すでに述べた本発明に係る機械加工装置の利点に合致する。極低温冷却媒体は、断熱された貯留装置から断熱された供給ラインを通して機械加工装置に供給される。貯留された極低温冷却媒体の温度を一定に維持するために、冷却ユニットが設けられる。更に、機械加工システムは、極低温冷却媒体を貯留装置から機械加工装置に供給するための供給ポンプを有する。機械加工システムは、更に、工具交換のため、工具交換前の極低温冷却媒体の機械加工装置への供給を遮断する弁若しくは遮断弁を有する。冷却ユニット及び/又は供給ポンプ及び/又は弁は制御ユニットによって制御可能である。この機械加工システムは、クランクシャフトの機械加工用としての他の方式の従来型工作機械の一部分である。
請求項17に係る機械加工システムによって、流量調整による冷却効果の調整が可能になる。そのため、弁は、例えばサーボ弁として設計される。第1供給ラインの流出開口の幅、従って射出角は、最大の切削弧長に従って寸法決定される。従って、より小さい切削弧長を機械加工する場合には、弁を通る極低温冷却材媒体の流量が低減される。このため、冷却効果を容易にかつ安価に調整することができる。
本発明のさらなる特徴、利点及び詳細が、いくつかの例示的な実施形態に関する以下の説明から明らかになるであろう。
本発明の第1の例示的な実施形態を図1〜8を参照して以下に説明する。詳細には示されていない工作機械が、クランクシャフト2を機械加工するための機械加工システム1を有し、この機械加工システム1は、機械加工装置3と、極低温冷却媒体5供給用の断熱貯留装置4と、極低温冷却媒体5冷却用の冷却ユニット6と、供給ポンプ7と、対応する弁若しくはサーボ弁9を備えた供給ライン8と、制御装置10とを含む。供給ライン8は、貯留装置4と機械加工装置3とに接続され、かつ、断熱される。機械加工装置3と、冷却ユニット6と、供給ポンプ7と、遮断弁9とは、制御装置10によって制御可能である。機械加工システム1を超える工作機械の部分の構成は従来通りであり、既知である。
機械加工装置3はハウジング11を有し、そのハウジング11の上に、工具13を回転軸14の回りに回転駆動する第1駆動ユニット12が配置される。駆動ユニット12は、ハウジング11の外側に取り付けられる電気駆動モータ15を含み、その電気駆動モータ15は、歯付きベルト16を介して、ウォーム軸18がその上に配置されるギヤホイール17を駆動する。ウォーム軸18は、回転軸14に同心に配置されるウォームホイール19に連結され、ウォームホイール19は回転スリーブ20に取り付けられる。回転スリーブ20は、回転軸14の回りに回転し得るように、軸受21によってハウジング11に支持される。回転スリーブ20内には、2つのスリーブ部分22、23と、複数のスプリング要素24と、第1ピストンシリンダユニット25とが配置される。スプリング要素24は板バネとして構成される。第1スリーブ部分22は、工具13に面する回転スリーブ20の一方の端部に取り付けられる。第2スリーブ部分23は、第1スリーブ部分22と接触していると共に、回転スリーブ20の内部においてほぼ反対側の端部まで延びている。ピストンシリンダユニット25は、同様に第2スリーブ部分23に当接しているおり、かつ回転スリーブ20に取り付けられる。スプリング要素24は第2スリーブ部分23の内部に配置され、かつ、一方の端部ではスリーブ部分22に当接し、もう一方の部分ではピストンシリンダユニット25に当てがわれている。ピストンシリンダユニット25は、詳しくは図示されていない供給ポンプによって通常方式での液圧操作可能である。
第1スリーブ部分22の内部には、工具13をクランプするためのコレットチャック26が配置される。このコレットチャック26は、第1スリーブ部分22の中に軸方向に変位可能に装着される操作スリーブ27によって操作可能である。この操作スリーブ27は操作ロッド28に取り付けられるが、この操作ロッド28は、スプリング要素24を貫通してピストンシリンダユニット25まで、回転軸14に同心に延びている。操作ロッド28はピストンシリンダユニット25に同様に固定される。コレットチャック26は、スプリング要素24によって通常の方式で引張状態の下に置かれるが、ピストンシリンダユニット25の操作によって、かつ、操作ロッド28の軸方向変位によって、スプリング要素24の予備緊張力に抗して解放することが可能である。
工具13は、クランクシャフト2のクランクピン部分及び中心ジャーナル(center bearing)を機械加工する機能を有する。それは、ディスク形状の基体29を有し、その基体29に、刃先インサート31がその中に配置されるカセット30が周縁に同じ角度距離において取り付けられる。工具13をクランプするため、ボルト32が、基体29上に回転軸14に対して同心に配置される。ボルト32は、金属材料製であり、それをコレットチャック26によってクランプし得るように、従って、回転スリーブ20に固定し得るように、その端部が形状化されている。
極低温冷却媒体5を供給ライン8から刃先インサート31に供給するため、機械加工装置3は、1つの第1供給ライン33と複数の第2供給ライン34とを有する。これらの供給ラインは断熱性に構成される。第1供給ライン33は、回転軸14に同心に配置され、移動ユニット35によって回転軸14に平行に変位させることができる。このため、移動ユニット35は、シリンダ36と、その中をガイドされるピストン37とを有する複動式のピストンシリンダユニットとして設計される。第1供給ライン33はバヨネットとも呼称される。
ピストンシリンダユニット35は、ハウジング11に取り付けられる連結ハウジング38の中に配置される。供給ライン8は、連結ハウジング38の中をガイドされて、接続ユニット39によって第1供給ライン33に接続される。第1供給ライン33を変位させるため、第1供給ライン33は、ピストン37によってガイドされ、かつピストン37に結合される。ピストン37は、ピストンシリンダユニット35の作動空間を2つの部分作動空間40、41に分割し、この各部分作動空間40、41は、それぞれ、流体媒体供給用の接続部42、43に接続される。この方法で、両方の部分作動空間40、41に流体媒体を充填でき、従って、ピストン37を、軸方向において両方向に変位させることが可能になる。更に、ピストンシリンダユニット35の位置検出可能な2つの誘導スイッチ44、45が、連結ハウジング38上に配置される。ピストンシリンダユニット35は、例えば、空気圧又は液圧操作可能である。
第1供給ライン33は、接続ユニット39を始点として、ピストン37と、操作ロッド28と、操作スリーブ27と、ボルト32とを貫通して回転軸14に同心に分配器ユニット46まで導かれる。第1供給ライン33における極低温冷却媒体5の好ましくない加熱を避けるため、第1供給ライン33は真空絶縁構造に設計される。このため、供給ライン33は内側チューブ47とそれを取り囲む外側チューブ48とを有し、これらのチューブは端部において互いに結合され、その間に絶縁空間49が形成される。絶縁空間49は、供給ライン33がきわめて低い熱伝導率を有するように排気される。外側チューブ48の長さが可変になるように、蛇行形状に構成される金属ベローズ50が外側チューブ48の中に組み込まれる。金属ベローズ50は、極低温冷却媒体5によるチューブ47、48の異なる長さの変化を均等化する機能を有する。
分配器ユニット46は、回転軸14に同心に基体29上に配置され、2つの分配器部分51、52を含む。第1分配器部分51は3段の円筒体として設計され、その第1部分53がボルト32における貫通穿孔54の中に延び込む。第1部分53に繋がる第2部分55は、その側面がボルト32に当接している。第2部分55は第2分配器部分52によって囲繞されるが、この第2分配器部分52は、リング形状に構成され、同様にボルト32に接触しており、第2部分55に結合される第3部分56によって軸方向に固定される。第1分配器部分51には第1穿孔57が形成されるが、これは、第1及び第2部分53、55の中にメクラ孔状に延び込む。第1穿孔57は、第1供給ライン33の挿入を簡単化するため、開放端において漏斗状の形状に構成され、漏斗形状部分の後ろにおいて、第1部分53と、挿入された供給ライン33との間の空間をシールするリング形状のシール58が、穿孔57の中に延び込む。分配器ユニット46は回転分配器とも呼称される。
分配器ユニット46は、更に、第2供給ライン34を導く機能を担う複数の第2穿孔59を有する。第2穿孔59は、回転軸14に対して横方向若しくは半径方向に延びており、この場合、第1穿孔部分60は分配器部分51の第2部分55の中に形成され、第2穿孔部分61は分配器部分52の中に形成される。第2穿孔29は、分配器部分52の周囲表面を始点として、第1穿孔57まで延びており、半径方向及び軸方向のずれをもって第1穿孔57の中に開口している。極低温冷却媒体5を、軸方向にずらして配置される複数の穿孔59と、接続される第2供給ライン34とに供給するために、第1供給ライン33は、工具13に面するその端部の周囲表面上に1つの流出開口62を有する。この流出開口は細長い穴の形状に構成される。この流出開口62は、工具13のクランクシャフト2との係合点の方に向けられる。
第2供給ライン34は第2穿孔部分61の中に差し込まれる。第2穿孔部分61は数段階に構成され、それぞれの第2供給ライン34と、対応する環状シール63とに対するストッパを形成する。シール63は、対応する固定要素64によって固定される。シール63は、第2穿孔部分61と、その中に差し込まれる供給ライン34との間の中間空間をシールする機能を有する。従って、分配器ユニット46は、第1供給ライン33を、工具13の回転位置に応じて、少なくとも1つの第2供給ライン34に連結する。分配器ユニット46、即ち、分配器部分51、52は断熱性のプラスチック材料から作製される。このプラスチック材料は、例えばPTFEとすることができる。シール58、63は、化学抵抗力があり、かつ断熱性の材料から作製される。その材料として、例えばPTFEを用いることができる。
第2供給ライン34は、回転軸14に対して横方向若しくは半径方向に刃先インサート31まで延びており、従って、極低温冷却媒体5を、第1供給ライン33から分配器ユニット46を介して、クランクシャフト2とそれぞれ係合している刃先インサート31に供給することが可能になる。第2供給ライン34は、それぞれ、1つの第1ライン部分65と、それに接続される複数の第2ライン部分66とを有する。第1ライン部分65は、回転軸14に対して横方向若しくは半径方向に、対応する第2穿孔59から、4個の対応する刃先インサート31の前面の中心まで等しい距離の角度間隔において延びている。それぞれの第1出力ライン部分65に、第1ライン部分65の末端から刃先インサート31まで延びる4個の第2ライン部分66が属している。
第2供給ライン34の第1ライン部分65は真空絶縁構造に設計される。第1供給ライン33の場合と同様に、第2供給ライン34は、それぞれ、内側チューブ67とそれを取り囲む外側チューブ68とを有し、これらのチューブは端部において互いに結合され、その間に絶縁空間69が画定される。絶縁空間69は排気され、それによって、第1ライン部分65における第2供給ライン34はきわめて低い熱伝導率を有する。蛇行形状の金属ベローズ70が、それぞれの外側チューブ68の中に組み込まれ、内側チューブ67と外側チューブ68との間の長さを均等化する。これによって、それぞれの外側チューブ68の長さは可変になる。
第2ライン部分66は断熱性に構成されないが、代わりの方式として、第2ライン部分66も断熱性に構成することができ、特に真空絶縁することができる。例えば、第2ライン部分66を、対応する穿孔の中に差し込まれた断熱性の材料からなるチューブによって形成することができる。例えば、PTFEを断熱材料として用いることができる。断熱性は、第2ライン部分66を真空絶縁設計することによって更に改善される。真空絶縁設計の詳細に関しては、第1ライン部分65に関する記述を参照されたい。
次に、クランクシャフト2の機械加工について説明する。機械加工するために、第1供給ライン33を第1穿孔57の中に挿入して、流出開口62が第2部分55の位置に来るように、即ち、第2穿孔59が第1穿孔57の中に開口する位置に来るように、ピストンシリンダユニット35によってセットする。分配器ユニット46の中に挿入された第1供給ライン33が図4に示されている。次に、工具13を、駆動ユニット12によって回転軸14の回りに回転駆動し、かつ、極低温冷却媒体5を供給する。極低温冷却媒体5は、例えば液体窒素とすることができるが、この液体窒素は、蒸発温度より低い温度で貯留装置4に供給され、冷却ユニット6によって所定の温度に維持される。極低温冷却媒体5を供給するために遮断弁9が開かれ、それによって、供給ポンプ7が、極低温冷却媒体5を貯留装置4から供給ライン8を経由して機械加工装置3に供給できる。
工具13が回転駆動されている間、ピストンシリンダユニット35及び第1供給ライン33は回転軸14の回りに静止しているが、回転スリーブ20と、スリーブ部分22、23と、スプリング要素24と、ピストンシリンダユニット25と、操作スリーブ27と、操作ロッド28と、その中に工具13がクランプされたコレットチャック26とは、回転軸14の回りに回転する。極低温冷却媒体5は、第1供給ライン33を通って分配器ユニット46に流れ、その分配器ユニット46において、工具13の回転位置に応じて第2供給ライン34に配分される。その第2供給ライン34の対応する第2穿孔59は、第1供給ライン33の流出開口62の領域内に位置している。従って、極低温冷却媒体5は、第2供給ライン34を通って、その時点でクランクシャフト2と係合している刃先インサート31に流れ、対応する刃先をきわめて効果的に冷却する。極低温冷却媒体5は、カセット30において、個々の流路を通って、刃先インサート31若しくは刃先インサートに導かれる。供給ライン33、34は真空絶縁構造に設計され、分配器ユニット46も断熱プラスチック材料から作製されるので、極低温冷却媒体5が機械加工装置3を流れる際に、極低温冷却媒体5が何らかの大きな加熱を受けることはあり得ない。極低温冷却媒体5は、刃先インサート31において−180℃より低い温度で放出される。放出後に、極低温冷却媒体5は蒸発するので、クランクシャフト2の機械加工は乾燥状態において行われ、その結果、クランクシャフト2及び全工作機械は汚染されない。
工具交換のためには、工具13の回転を停止し、かつ、極低温冷却媒体5の供給を、供給ポンプ7の遮断と遮断弁9の閉操作とによって中断する。次に、ピストンシリンダユニット35によって、第1供給ライン33を、接続ユニット39及びそれに連結された供給ライン8と共に、第1供給ライン33が第1穿孔57から取り外されるように変位させる。コレットチャック26を、ピストンシリンダユニット25と、操作ロッド28と、操作スリーブ27とによって通常方式で開放した後、工具13を新しい工具13に取り替えることができる。新しい工具13がスプリング要素24の力のためにコレットチャック26によってクランプされた後、第1供給ライン33を再度変位させる。即ち、第1供給ライン33は、ピストンシリンダユニット35によって、再度第1穿孔57の中に挿入されるが、その際、、その挿入は、穿孔57の漏斗形状の端部部分によって容易に行われる。その後、工具13を再度回転駆動して、極低温冷却媒体5を再度供給できる。
次に、図9を参照して本発明の第2の例示的な実施形態を説明する。連結ハウジング38に、第2駆動ユニット71が追加的に配置され、その第2駆動ユニット71によって、第1供給ライン33を回転軸14の回りに回動することが可能である。そのため、第1供給ライン33は、電気駆動モータ74によって第2ギヤホイール73を介して回転駆動できる第1ギヤホイール72に結合される。駆動モータ5及び74は、工具13の回転位置が第1供給ライン33の回動位置と整合若しくは同期するように、制御装置10によって制御可能である。図9においては、連結ハウジング38と、その中に配置されるピストンシリンダユニット35とは回転軸14の回りに静止している。代わりの方式として、連結ハウジング38及びピストンシリンダユニット35を、回転軸14の回りに第1供給ライン33と共に回動させることができる。第1供給ライン33の周期的な回動動作によって、極低温冷却媒体5の刃先インサート31に対する流出位置は、クランクシャフト2の機械加工中に移動する係合点に対応して前後に移動する。これは、例えば、クランクシャフト2のクランクピン部分の機械加工の場合に有利である。駆動ユニット72はNC軸として具現化されるので、工具13若しくはクランクシャフト2の回転動作と一緒の電子的な拘束動作のために、極低温冷却媒体5の流出点の、刃先インサート31若しくは切削インサートの係合点とのきわめて正確な位置若しくは動きの一致が実現できる。機械加工システム1の残りの部分の設計並びにさらなる機能に関しては第1の例示的な実施形態を参照されたい。
極低温冷却媒体5が工具13の係合点に直接導かれるので、本発明に係る機械加工システム1若しくは機械加工装置3によって、クランクシャフト2の機械加工における切削パラメータを高めることができる。この方式によって、クランクシャフト2の機械加工における生産性及び利益性における改善が達成される。
次に、図10〜13を参照して、本発明の第3の例示的な実施形態を説明する。機械加工装置3において、極低温冷却媒体5の射出角が、分配器ユニット46における第1供給ライン33の軸方向の変位位置に応じて可変になる。これは、特にクランクウェブの横方向フライス加工(lateral milling)において有利である。クランクウェブの横方向フライス加工においては、クランクシャフトの1回転内において切削弧長が大きく変化する。通常、切削弧長は0〜180mmの値であるので、切削弧はその長さ及び位置に関して大きく変化する。切削速度及び稼動寿命の問題に関する制約を回避するために、係合している刃先を、全係合時間にわたって有利に冷却しなければならない。このため、本発明に係る機械加工システム1若しくは機械加工装置3によって、被冷却刃先の角度位置と、被冷却刃先によってカバーされる円弧長若しくは極低温冷却媒体5の射出角とを、切削弧の位置及び/又は長さに応じて制御できなければならない。
極低温冷却媒体5の射出角を変化させるために、第1供給ライン33の流出開口62が、その幅が長さ全体にわたって変化する細長い穴として構成される。流出開口62は、第1開口部分75を有し、この第1開口部分75は、回転軸14に沿う対応する長さL1と、回転軸14に対して横方向の幅B1とを有する。この第1開口部分75は第2開口部分76に繋がっており、この第2開口部分76は対応する長さL2及び対応する幅B2を有する。長さL2は長さL1にほぼ等しいが、幅B2は幅B1より大きい。第1供給ライン33は、移動ユニット35によって、規定された態様で軸方向に変位可能であり、その結果、第1供給ライン33の軸方向の変位位置に応じて、第1開口部分75又は第2開口部分76の何れかが、第2穿孔59の領域に位置する。
図10及び11は、機械加工装置3の第1運転位置を示す。この位置においては、第1供給ライン33は、第1開口部分75が第2穿孔59の領域に位置する第1変位位置にある。第1開口部分75の幅B1は小さいので、第1開口部分75の領域には僅かに数個の第2穿孔59が存在するだけになり、その結果、供給される極低温冷却媒体5は僅かに数個の第2供給ライン34に配分されるだけになる。第1供給ライン33のこの変位位置においては、極低温冷却媒体5の射出角は小さいが、ジャーナル部分の表面を機械加工するには十分である。
極低温冷却媒体5の射出角を大きくして、工具13を、より大きな切削弧長に基づいてより良好に冷却し得るようにするため、第1供給ライン33を、第2開口部分76が第2穿孔59の領域に位置するように、移動ユニット35によって軸方向に変位させる。機械加工装置3のこの第2運転位置であって、第1供給ライン33が第2の軸方向の変位位置にある第2運転位置が図12及び図13に示されている。第2開口部分76の幅B2は遥かに大きいので、この場合は、流出開口62の領域内により多くの第2穿孔59が同時に存在することになり、その結果、より多くの第2供給ライン34に、極低温冷却媒体5が同時に供給されることになる。これによって、極低温冷却媒体5の射出角が増大し、従って、冷却された刃先が工具13のより長い弧をカバーする。この場合は、切削弧長が大きく変動するが、上記の方法によって、刃先を全切削弧に沿って冷却できるので、クランクウェブを機械加工する場合に有利である。第1供給ライン33を分配器ユニット46内において規定どおりに位置決めするために、移動ユニット35は、シリンダ36内のピストン37の位置を決定する長さ測定システムを付加的に有する。また、ピストン37が端部位置に達し得るだけでなく、シリンダ36内の任意の中間位置に位置することができるように、部分作動空間40、41にサーボ弁によって充填できる。代わりの方式として、移動ユニット35を電気駆動ユニットとして構成することができる。
クランクシャフトの機械加工においては、極低温冷却媒体5の射出角は、連続的に、かつクランクシャフト2の回転に関して同期して変化させることが望ましい。クランクウェブの機械加工においては、第2の軸方向の変位位置が用いられ、ジャーナル部分の表面の機械加工においては、第1の変位位置が用いられる。これは、制御装置10によって実現できる。
流出開口62の幅は、原理的には、場合によっては全長にわたって変化させることができる。例えば、この幅は、微小に段階的に変化させることができるし、或いは、全長にわたって連続的に変化させることができる。この方法で、射出角をより一層正確に変化させることができる。
更に、射出角の位置を、第2の例示的な実施形態の場合に説明したように、第1供給ライン33を回転軸14の回りに回動させることによって変えることが可能である。代わりの方式として、第1供給ライン33の軸方向の変位位置によって射出角の位置も変化し得るように、第2供給ライン34を、第2穿孔59を通って第1穿孔57の中に開口させることができる。
更に、冷却効果を、極低温冷却媒体5の流量によって制御できる。そのため、流量をサーボ弁9によって制御する。
従って、本発明の機械加工システム若しくは本発明に係る機械加工装置3によって、極低温冷却媒体5の射出角の大きさを、第1供給ライン33の軸方向の変位位置によって、かつ、それぞれの射出角の位置を、第1供給ライン33を回転軸14の回りに回動させることによって、互いに独立に調整できるようになり、その結果、極低温冷却媒体5の配分若しくは工具13の冷却を、クランクシャフトの機械加工のそれぞれの要件に最適に適合させることができる。さらなる機能態様に関しては、前述の例示的な実施形態を参照されたい。
Claims (17)
- クランクシャフトを機械加工する機械加工装置であって、
ハウジング(11)と、工具(13)を回転駆動するための、前記ハウジング(11)上に配置される駆動ユニット(12)と、クランクシャフト(2)を機械加工するための工具(13)とを備えて構成される機械加工装置にして、
前記工具(13)が、刃先インサート(31)を周縁に配置したディスク形状の基体(29)を有し、かつ前記駆動ユニット(12)によって回転軸(14)の回りに回転駆動可能である、機械加工装置において、
極低温冷却媒体(5)用の第1供給ライン(33)が、前記ハウジング(11)内で前記回転軸(14)に同心に配置され、
前記第1供給ライン(33)は、少なくとも複数の部分にて断熱性に構成され、
前記工具(13)は、前記回転軸(14)に対して横方向に延びて前記刃先インサート(31)に達する前記極低温冷却媒体(5)用の複数の第2供給ライン(34)を有し、
前記第2供給ライン(34)はそれぞれ、少なくとも複数の部分にて断熱性に構成され、及び
前記極低温冷却媒体(5)を前記刃先インサート(31)の少なくとも1つに供給するために、前記第1供給ライン(33)を、分配器ユニット(46)によって、前記第2供給ライン(34)の少なくとも1つに連結することが可能であることを特徴とする機械加工装置。 - 前記第1供給ライン(33)が、少なくとも複数の部分にて真空断熱構造に構成されることを特徴とする請求項1に記載の機械加工装置。
- 前記第1供給ライン(33)が、内側チューブ(47)とそれを取り囲む外側チューブ(48)とを有し、これらチューブ(47、48)の少なくとも何れか一つは長さが可変であることを特徴とする請求項1又は2に記載の機械加工装置。
- 前記第1供給ライン(33)を、移動ユニット(35)によって前記回転軸(14)に平行に変位させることが可能であり、その際、前記移動ユニット(35)は、特に、複動式のピストンシリンダユニットとして構成されることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 前記第1供給ライン(33)を、駆動ユニット(71)によって前記回転軸(14)の回りに回動させることが可能であり、かつ、前記分配器ユニット(46)が、前記第1供給ライン(33)を、その回動位置に応じて異なる第2供給ライン(34)に連結することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 前記分配器ユニット(46)が、前記回転軸(14)に同心に前記基体(29)上に配置されると共に、前記第1供給ライン(33)を挿入するために前記回転軸(14)に同心に延びる第1穿孔(57)と、前記回転軸(14)に対して横方向に延び、かつ前記第2供給ライン(34)を挿入するために前記第1穿孔(57)の中に開口している複数の第2穿孔(59)とを有することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 前記第2穿孔(59)は、前記第1穿孔(57)の中に、円周方向にて互いにずらされて開口しており、前記第1供給ライン(33)は、円周上に配置される前記極低温冷却媒体(5)用の流出開口(62)を有することを特徴とする請求項6に記載の機械加工装置。
- 前記流出開口(62)が1つの細長い穴として構成され、その幅は前記回転軸(14)の方向に変化することを特徴とする請求項6又は7に記載の機械加工装置。
- 前記第1穿孔(57)が、前記第1供給ライン(33)に面する一方の端部にて、漏斗形状に設計されることを特徴とする請求項6〜8の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 各々の前記穿孔(57、59)の中に挿入された前記供給ライン(33、34)をシールするためのリング形状のシール(58、63)が、それぞれ、前記第1穿孔(57)及び/又は前記第2穿孔(59)の中に延びていることを特徴とする請求項6〜9の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 前記分配器ユニット(46)が、前記工具(13)のクランプ用として前記基体(29)に配置されたボルト(32)の中に少なくとも部分的に延びていることを特徴とする請求項6〜10の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 前記分配器ユニット(46)が、断熱材料製、特にプラスチック材料製であることを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 前記第2供給ライン(34)が、少なくとも複数の部分にて真空断熱構造に構成されることを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 前記第2供給ライン(34)がそれぞれ、内側チューブ(67)とそれを取り囲む外側チューブ(68)とを有し、これらチューブ(67、68)の少なくとも何れか一つは長さが可変であることを特徴とする請求項1〜13の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 前記第2供給ライン(34)がそれぞれ、1つの第1ライン部分(65)と、それに接続される複数の第2ライン部分(66)とを有し、前記第2ライン部分は複数の刃先インサート(31)に至ることを特徴とする請求項1〜14の何れか一項に記載の機械加工装置。
- 請求項1〜15の何れか一項に記載の機械加工装置(3)と、極低温冷却媒体(5)供給用の断熱された貯留装置(4)と、前記極低温冷却媒体(5)を冷却するための冷却ユニット(6)と、前記極低温冷却媒体(5)を前記貯留装置(4)から前記機械加工装置(3)に供給するための断熱された供給ライン(8)と、を備えたクランクシャフト機械加工用の機械加工システム。
- 前記機械加工装置(3)への前記極低温冷却媒体(5)の流量を弁(9)によって調整することが可能であることを特徴とする請求項16に記載の機械加工システム。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101592348B1 (ko) | 2014-10-02 | 2016-02-15 | 한국생산기술연구원 | 유체 혼합공급장치 |
WO2016053050A1 (ko) * | 2014-10-02 | 2016-04-07 | 한국생산기술연구원 | 유체 동시공급장치 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013215057A1 (de) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | Mag Ias Gmbh | Werkzeugspindel zum Bearbeiten von Werkstücken und zugehöriges Bearbeitungswerkzeug sowie Bearbeitungsvorrichtung mit einer derartigen Werkzeugspindel und Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken |
CN106132608B (zh) * | 2014-01-31 | 2018-10-16 | 5Me埃普有限责任公司 | 具有内部冷却腔的旋转切削工具 |
EP3153263B1 (en) * | 2015-10-09 | 2022-02-23 | Sandvik Intellectual Property AB | A slot milling disc and a slot milling tool comprising such a slot milling disc |
JP6797913B2 (ja) * | 2015-11-12 | 2020-12-09 | 5エムイー・アイピー,エルエルシー | 極低温冷却されるボーリングツールの温度管理 |
EP3463777B1 (en) | 2016-05-27 | 2023-07-05 | Joy Global Underground Mining LLC | Cutting device with wear elements |
US10363622B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-07-30 | General Electric Company | Electrode for an electro-erosion process and an associated method thereof |
FR3062325B1 (fr) * | 2017-01-30 | 2020-02-07 | Evatec | Dispositif d'isolation thermique d'un attachement d'usinage et attachement d'usinage pourvu d'un tel dispositif. |
CN106624098B (zh) * | 2017-02-07 | 2018-07-17 | 菲舍尔航空部件(镇江)有限公司 | 蜂窝芯材铣切刀具 |
DE102017112374A1 (de) * | 2017-06-06 | 2018-12-06 | Komet Group Gmbh | Fräswerkzeug mit wechselbarem Schneidring |
KR102685564B1 (ko) | 2021-08-23 | 2024-07-17 | 한국생산기술연구원 | 툴링 키트 조립체 및 이를 포함하는 가공 장치 |
DE102021123537A1 (de) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG | Schneidwerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57149112A (en) * | 1981-02-11 | 1982-09-14 | Hurth Verwaltungs Gmbh | Milling tool and method of cooling said tool |
JPS6322924B2 (ja) * | 1980-03-14 | 1988-05-13 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | |
JPH0388621U (ja) * | 1989-12-26 | 1991-09-10 | ||
JP2002154032A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-28 | Canon Inc | 工具ホルダ及びクーラント供給方法 |
JP2005507060A (ja) * | 2001-10-22 | 2005-03-10 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド | 製造機械用の線形作動式低温流体接続部(lacc) |
US20100272530A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | Jay Christopher Rozzi | Device for Axial Delivery of Cryogenic Fluids Through a Machine Spindle |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB820308A (en) * | 1955-02-25 | 1959-09-16 | Nat Res Dev | Improvements in or relating to controlling the supply of carbon dioxide and like coolants to cutting tools |
US3971114A (en) * | 1972-01-27 | 1976-07-27 | Dudley George M | Machine tool having internally routed cryogenic fluid for cooling interface between cutting edge of tool and workpiece |
DE2551250A1 (de) * | 1975-11-14 | 1977-05-26 | Boehringer Gmbh Geb | Werkzeugmaschine und fraeswerkzeug zum bearbeiten der zapfen einer kurbelwelle nach dem wirbelverfahren |
JPS55112761A (en) * | 1979-02-20 | 1980-08-30 | Disco Abrasive Sys Ltd | Dry type cutting method |
DE3623420A1 (de) * | 1986-07-11 | 1988-01-14 | Messer Griesheim Gmbh | Vorrichtung fuer die zufuhr eines kryogenen kaeltemittels an die bearbeitungszone eines roboters |
US4790698A (en) * | 1987-05-13 | 1988-12-13 | Cm Systems, Incorporated | Monotonic cutting machine |
GB9319363D0 (en) * | 1993-09-18 | 1993-11-03 | Lucas Ind Plc | Fuel pumps |
GB9424021D0 (en) * | 1994-11-29 | 1995-01-18 | Lucas Ind Plc | Fuel pumping apparatus |
DE19626627C1 (de) | 1996-07-02 | 1997-09-18 | Boehringer Werkzeugmaschinen | Fräsmaschine |
GB9615511D0 (en) * | 1996-07-24 | 1996-09-04 | Western Atlas Uk Ltd | Improvements relating to grinding methods and apparatus |
US5672035A (en) * | 1996-09-16 | 1997-09-30 | Chrysler Corporation | Turn broaching machine |
JPH10159671A (ja) * | 1996-11-28 | 1998-06-16 | Zexel Corp | 分配型燃料噴射ポンプ |
JP3096282B2 (ja) * | 1997-12-12 | 2000-10-10 | 株式会社ダイナテック | 気体潤滑剤生成装置 |
US6058910A (en) * | 1998-04-15 | 2000-05-09 | Cummins Engine Company, Inc. | Rotary distributor for a high pressure fuel system |
US6094922A (en) * | 1998-09-09 | 2000-08-01 | Ziegler; Alex R. | Vacuum-insulated refrigerant line for allowing a vaccum chamber system with water-vapor cryocoil compressor to be locatable outside cleanroom |
US6564682B1 (en) | 2000-11-14 | 2003-05-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Machine tool distributor for cryogenic cooling of cutting tools on a turret plate |
DE10145006A1 (de) * | 2001-09-12 | 2003-04-03 | Maier Gmbh | Scheibenfräserkühlung |
JP4178815B2 (ja) * | 2002-02-28 | 2008-11-12 | 株式会社ジェイテクト | 研削方法および装置 |
DE10218630A1 (de) * | 2002-04-25 | 2003-11-06 | Sandvik Ab | Fräser mit Feineinstellung |
GB0217593D0 (en) * | 2002-07-30 | 2002-09-11 | Raysun Innovative Design Ltd | Method and apparatus for grinding |
EP1447170B1 (en) * | 2003-02-12 | 2007-05-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Surface finishing apparatus and related method |
DE102004057111A1 (de) * | 2004-11-26 | 2006-06-01 | Niles-Simmons Industrieanlagen Gmbh | Verfahren zum Zwischenbearbeiten von Wellen |
US7625157B2 (en) * | 2007-01-18 | 2009-12-01 | Kennametal Inc. | Milling cutter and milling insert with coolant delivery |
DE102008000452A1 (de) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | Stemke, Gudrun | Kühlmittelverteilung zur Werkzeugkühlung |
US8061241B2 (en) * | 2009-04-06 | 2011-11-22 | Creare Incorporated | Indirect cooling of a cutting tool |
US8621964B2 (en) * | 2011-11-23 | 2014-01-07 | Kennametal Inc. | Rotary cutting tool with coolant passage disposed in non-circular recess for reducing stress |
-
2011
- 2011-02-07 DE DE102011003714A patent/DE102011003714B8/de not_active Expired - Fee Related
-
2012
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6322924B2 (ja) * | 1980-03-14 | 1988-05-13 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | |
JPS57149112A (en) * | 1981-02-11 | 1982-09-14 | Hurth Verwaltungs Gmbh | Milling tool and method of cooling said tool |
JPH0388621U (ja) * | 1989-12-26 | 1991-09-10 | ||
JP2002154032A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-28 | Canon Inc | 工具ホルダ及びクーラント供給方法 |
JP2005507060A (ja) * | 2001-10-22 | 2005-03-10 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド | 製造機械用の線形作動式低温流体接続部(lacc) |
US20100272530A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | Jay Christopher Rozzi | Device for Axial Delivery of Cryogenic Fluids Through a Machine Spindle |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101592348B1 (ko) | 2014-10-02 | 2016-02-15 | 한국생산기술연구원 | 유체 혼합공급장치 |
WO2016053052A1 (ko) * | 2014-10-02 | 2016-04-07 | 한국생산기술연구원 | 유체 혼합공급장치 |
WO2016053050A1 (ko) * | 2014-10-02 | 2016-04-07 | 한국생산기술연구원 | 유체 동시공급장치 |
KR20160040336A (ko) * | 2014-10-02 | 2016-04-14 | 한국생산기술연구원 | 유체 동시분사장치 |
KR101638324B1 (ko) * | 2014-10-02 | 2016-07-12 | 한국생산기술연구원 | 유체 동시분사장치 |
JP2017530025A (ja) * | 2014-10-02 | 2017-10-12 | コリア インスティチュート オブ インダストリアル テクノロジー | 流体同時供給装置 |
JP2017531568A (ja) * | 2014-10-02 | 2017-10-26 | コリア インスティチュート オブ インダストリアル テクノロジー | 流体混合供給装置 |
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