KR101914605B1 - Y-축을 갖는 공작 기계 - Google Patents

Y-축을 갖는 공작 기계 Download PDF

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에마크 홀딩 게엠베하
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Abstract

본 발명은 회전식으로 구동하는 공작물(15)들을 가공하기 위한 공작 기계(1)에 관한 것으로서, 상기 공작 기계는 공구(16)들, 서로 간격을 두고 배치된 2개의 평행한 측벽(19, 19')들을 갖는 기계 프레임(2) 및 하부 슬라이드(20)를 구비하며, 상기 기계 프레임(2)에서 모터 스핀들(9)은 서로 수직인 2개의 방향(X, Z)으로 이동 가능하게 평면 "E" 내부에 배치되어 있고, 상기 하부 슬라이드는 상기 기계 프레임(2)에서 상기 평면 "E"에 대하여 수직인 방향(Y)으로 이동할 수 있으며, 상기 슬라이드(20)는 2개의 측면 버팀대(29, 29')를 구비하고, 상기 측면 버팀대(29, 29')들은 상기 2개의 측벽(19, 19') 각각에 위치한 가이드 수단(21, 21')들을 통하여 가이드되며, 그리고 상기 슬라이드(20)의 이동을 위해서, 2개의 버팀대(29, 29')와 기능적으로 연결되는 하나 이상의 구동 장치(26, 26')가 제공되어 있다.

Description

Y-축을 갖는 공작 기계 {MACHINE TOOL WITH Y-AXIS}
본 발명은 회전식으로 구동하는 공작물들을 가공하기 위한 Y-축을 갖는 공작 기계에 관한 것이다.
종래 기술에는 상기와 같은 유형의 공작 기계들이 공지되어 있다. DE 10 2007 051 375 A1호에는 수직의 메인 스핀들(main spindle), 공구 리볼버(tool revolver) 및 호빙 유닛(hobbing unit)을 구비한 가공 기계가 기재되어 있다. 상기와 같은 작업 집합체(working aggregate)들은 기계 프레임의 수직의 정면 벽에 배치되어 있다. 상기 공구 리볼버 및 호빙 유닛은 크로스 슬라이드(cross slide)들 상에서 수직으로 그리고 수평으로 움직일 수 있다. 그 외에도 호빙 스핀들은 선회 축(B-축)과 시프트 축을 가지며 그리고 추가로 제 3의 방향(Y-축)으로 움직일 수 있다. Y-축 방향으로 안내하는 가이드들은 기계 프레임의 수직 벽 앞에 배치되어 있다. 이로 인해 프레임 벽에 대한 회전 축들의 상대적으로 큰 간격이 필연적으로 발생되며, 이러한 큰 간격은 유속(flux) 및 기계 강성에 대해 부정적인 영향을 미친다.
본 발명의 과제는, 콤팩트한 구조 및 개선된 기계 강성을 갖는 특허 청구항 1의 전제부에 따른 공작 기계를 제시하는 것이다.
상기 과제는 특허 청구항 1의 특징들을 갖는 장치에 의해서 해결된다. 바람직한 실시 예들은 종속항들의 대상이다.
본 발명의 한 가지 바람직한 양상에 따르면, 기계 좌표계의 Y-축 방향으로 움직일 수 있는 U-자형 슬라이드는 서로 마주 놓인 평행한 기계 프레임의 측벽들에 있는 "U"-자형의 2개의 측면 버팀대에서, 가이드 레일들 상에서 이동 가능하게 가이드된다. 특히 바람직하게는 상기 슬라이드의 위치 설정을 위해 구동력은 상기 2개의 버팀대를 통해 대칭적으로 도입된다. 기계 프레임의 정면 벽에서는, 상부 부분 내에 모터 스핀들을 위한 수직 슬라이드가 배치되어 있다. 이와 같은 배치에 의해서는 Y-축의 집합체들에 대해서도 전체적으로 그리고 특별히 대칭적인 유속이 달성된다. 상기와 같은 대칭적인 유속 달성은 기계 강성에 매우 긍정적으로 작용한다. 공작 기계는 바람직하게 픽업(pick up)-원리에 따라 작동할 수 있다. 이 경우 공작물들을 위한 조 척(jaw chuck)을 구비한 모터 스핀들은 수직 슬라이드에 매달린 상태로 수평 방향으로(X-축) 움직일 수 있다. 적재 및 하적을 위하여, 상기 모터 스핀들은 제1 위치 또는 제2 위치로 이동한다. 슬라이드(Y-축)에는 밀링(milling), 그라인딩(grinding), 제너레이팅 그라인딩(generating grinding) 또는 호닝(honing)를 위한 회전 구동하는 공구들이 제공되어 있다. 높은 기계 강성으로 인해, 공작 기계는 그라인딩 또는 호닝과 같은 정밀 가공들에 특히 우수하게 적합하다. 그러나 공작 기계는 마찬가지로 정밀한 밀링 가공들에도 유리하게 사용될 수 있다. 수동 적재식 기계의 경우, 공작물 스핀들은 슬라이드에 수직으로 배치되어 있고 그리고 Y-방향으로 움직일 수 있는 반면에, 모터 스핀들은 공구들을 수용하기 위해 상기 수직 슬라이드에 매달린 상태로 가공 위치로부터 공구 교체 위치로 움직일 수 있다.
이하에서는 실시 예들을 참조하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 호빙을 위한 공작 기계를 도시한 정면도이고,
도 2는 도 1에 따른 공작 기계의 단면도이며, 그리고
도 3은 수직의 공작물 스핀들을 갖는 공작 기계이다.
도 1은 호빙을 위한 공작 기계(1)를 개략도로 보여주고 있다. 기계 프레임(2)은 정방형의 횡단면을 갖는 기둥으로 구현되어 있으며 수직의 측벽(19, 19')들 그리고 마찬가지로 수직 슬라이드(5)를 위한 수직 가이드(4)들을 구비한 수직의 정면 벽(3)을 갖는다. 상기 수직 슬라이드는 모터(6) 및 볼 롤러 스핀들(7)로부터 Z-축 방향으로 숫자상으로 제어되는 방식으로 이동된다. 수직 슬라이드(5)에는 수평 가이드(8)들이 설치되어 있다. 상기 수평 가이드들 상에서 모터 스핀들(9)은 X-축 방향으로 움직일 수 있다. 상기 가이드들(8)이 작업 공간을 지나 측면으로 연장됨으로써, 결과적으로 모터 스핀들(9)은 모터(10)로부터 볼 롤러 스핀들(11)을 거쳐, 가공 위치(18)에서 운반 장치(17) 바로 위에 있는 제1 위치 및 제2 위치(12, 13)로 이동될 수 있다. 모터 스핀들(9)은 픽업-원리에 따라 작동하며 자신의 하부면에 공작물(15)들을 파지하여 고정시킨 다음 구동시키기 위한 조 척(14)을 갖는다. 기계 프레임(2)의 하부 파트 내에는 공구(16)를 구비한 U-자형 슬라이드(20)가 Y-축 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 슬라이드(20)의 측면들에는 버팀대(29, 29')들이 제공되어 있다. 상기 버팀대들은 측벽(19, 19')들에 위치한 수평 가이드 수단(21, 21')들 내에서 이동할 수 있다. 버팀대(29, 29')들에는 가이드 레일들이 가이드 수단(21, 21')들로서 고정되어 있고, 상기 가이드 레일들은 측벽들(19, 19')에 위치한 관련된 가이드 슈(33)들 내에 수용되어 있다. 반대로 가이드 슈(33)들은 측벽들에 위치한 버팀대(29, 29')들 및 가이드들에도 배치될 수 있다. 공구(16)는 호브(hob)로 구현되었다. 이러한 호브는 헬리컬 기어링부(helical gearing)들을 가공하기 위해 슬라이드(20) 내에서 C-축(27)을 중심으로 선회 가능하게 지지되어 있다. 뿐만 아니라 상기 호브는 시프트 이동을 실행하기 위해 시프트 축(28) 방향으로 이동될 수 있다. 파상형(undulate) 공작물(15)들의 지지를 위해서는 심압대(tail stock)(25)가 제공되었다.
도 2는 라인 A-A를 따라 절단한 공작 기계의 단면도를 보여주고 있다. 기계 프레임(2)의 측벽(29, 29')들에는 가이드 수단(21, 21')들로서 가이드 레일들이 도시되어 있으며, 상기 가이드 레일들 상에서 슬라이드(20)는 가이드 슈(33)들 내에서 Y-축 방향으로 이동 가능하게 가이드된다. 이러한 이동은 볼 롤러 스핀들을 갖는 2개의 모터로 구성된 구동 장치(26, 26')들에 의해 실현된다. 가이드 수단(21, 21')들의 상대적으로 큰 간격 및 대칭적인 유속에 의해서는, 매우 우수한 가이드 비 때문에 특히 높은 기계 강성이 달성된다. 호브로서 구현된 공구(16)는 스핀들 모터(30)와 함께 C-축(27)을 중심으로 선회 가능하게 슬라이드(20) 내에 지지되어 있다. 선회 운동들을 위한 구동 장치로는 선회 모터(31)가 사용된다. 상기 선회 모터는 기계 프레임(2) 내에 있는 개구(32) 안으로 돌출한다. 이러한 방식에 의해서 공구(16)로부터 정면 벽(3)까지의 가능한 작은 간격이 가능해진다.
도 3에 따른 수동 적재식 공작 기계의 경우, 공작물 스핀들(22)은 슬라이드(20)에 수직으로 배치되어 있으며, 상기 슬라이드 상에서 Y-방향으로 움직일 수 있다. 슬라이드(20) 및 수직 슬라이드(5)는 도 1 및 도 2에 대한 설명에서와 마찬가지로 기계 프레임(2)에 있는 가이드들 상에서 이동 가능하게 배치되어 있다. 모터 스핀들(9)은 공구(16)들을 수용할 목적으로 규정되어 있으며 수직 슬라이드(5)에 매달린 상태로 배치되어 있다. 상기 모터 스핀들에는 공구 매거진(tool magazine)(24)이 할당되어 있다. 모터 스핀들(9)은 가공 위치(18)로부터 공구 교체 위치(23)로 움직일 수 있다.
1: 공작 기계 2: 기계 프레임
3: 정면 벽 4: 수직 가이드
5: 수직 슬라이드 6: 모터
7: 볼 롤러 스핀들 8: 수평 가이드
9: 모터 스핀들 10: 모터
11: 볼 롤러 스핀들 12: 제1 위치
13: 제2 위치 14: 조 척
15: 공작물 16: 공구
17: 운반 장치 18: 가공 위치
19, 19': 측벽 20: 슬라이드
21, 21': 가이드 수단 22: 공작물 스핀들
23: 공구 교체 위치 24: 공구 매거진
25: 심압대 26, 26': 구동 장치
27: C-축 28: 시프트 축
29, 29': 버팀대 30: 스핀들 모터
31: 선회 모터 32: 개구
33: 가이드 슈

Claims (9)

  1. 회전식으로 구동하는 공작물(15)들을 가공하기 위한 공작 기계(1)로서,
    상기 공작 기계는 공구(16)들, 서로 간격을 두고 배치된 2개의 평행한 측벽(19, 19')들을 갖는 기계 프레임(2) 및 하부 슬라이드(20)를 구비하며, 상기 기계 프레임(2)에서 모터 스핀들(9)은 서로 수직인 2개의 방향(X, Z)으로 이동 가능하게 배치되어 있고, 상기 하부 슬라이드는 상기 기계 프레임(2)에서 상기 2개의 방향(X, Z)에 대하여 수직인 방향(Y)으로 이동할 수 있으며,
    상기 슬라이드(20)는 2개의 측면 버팀대(29, 29')를 구비하고, 상기 측면 버팀대(29, 29')들은 상기 2개의 측벽(19, 19') 각각에 위치한 가이드 수단(21, 21')들을 통하여 가이드되며, 그리고 상기 슬라이드(20)의 이동을 위해서, 2개의 버팀대(29, 29')와 기능적으로 연결되는 하나 이상의 구동 장치(26, 26')가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계 프레임(2)이 상기 2개의 측벽(19, 19') 사이에 수직의 정면 벽(3)을 갖고, 상기 공구(16)가 상기 슬라이드(20) 상에 배치되어 있으며,
    수직 슬라이드(5) 상에 있는 상기 모터 스핀들(9)이 상기 정면 벽(3)에 있는 수직 가이드(4)들을 따라서 이동할 수 있고, 그리고 상기 수직 슬라이드(5) 상에 있는 수평 가이드(8)들을 따라서 이동 가능하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모터 스핀들(9)이 공작물(15)들을 파지, 수용, 구동 및 배치하기 위한 조 척(14)을 구비하고, 공작물(15)들을 운반하기 위해 운반 장치(17)에는 서로 다른 제1 위치(12) 및 제2 위치(13)가 제공되어 있으며,
    상기 모터 스핀들(9)은, 상기 제1 위치(12) 및 제2 위치(13) 중 어느 하나의 위치로부터 공작물(15)들을 수용하여 공작물(15)들이 가공될 수 있는 가공 위치(18)로 공작물(15)들을 운반할 수 있고, 상기 가공 위치(18)로부터 상기 제1 위치(12) 및 제2 위치(13) 중 가공된 공작물(15)들을 저장하기 위한 다른 하나의 위치로 공작물(15)들을 운반할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공작 기계(1)가 밀링(milling), 그라인딩(grinding), 제너레이팅 그라인딩(generating grinding) 또는 호닝(honing)를 위한 하나 이상의 회전 구동식 공구(16)를 구비하며,
    상기 공구(16)가 상기 슬라이드(20) 상에서 수평의 C-축(27)을 중심으로 선회 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
  5. 기어링부(gearing)들을 제작 및/또는 가공하기 위한 제 4 항에 따른 공작 기계(1)로서,
    공작물(15)과 공구(16) 사이에서는 롤링 운동이 수행되고,
    공작물 중심축을 중심으로 한 상기 공작물(15)의 회전 운동과 공구의 길이 방향 축을 중심으로 한 상기 공구(16)의 회전 운동이 제어 측면에서 서로 커플링 되어 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공구(16)가 호브(hob)로 구현되어 있으며, 상기 슬라이드(20)와 관련한 시프트 운동을 실행하기 위하여 시프트 축(28) 방향으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 공작물(15)들의 지지를 위하여 심압대(tail stock)(25)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
  8. 서로 맞물려지는 공작물(15)들을 정밀 가공하기 위한 제 4 항에 따른 공작 기계(1)로서,
    내부에서 서로 맞물려지는 호닝 휠(honing wheel)이 공구(16)로 제공되어 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
  9. 공구 매거진(tool magazine)(24) 및 공구 슬라이드(20)에 수직으로 배치된 공작물 스핀들(22)을 구비한 제 3 항에 따른 공작 기계(1)로서,
    상기 모터 스핀들(9)이 회전 구동될 수 있는 공구(16)들을 수용하기 위한 공구 수용부를 구비하며,
    상기 모터 스핀들(9)이 상기 가공 위치(18)로부터 공구 교체 위치(23)로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    공작 기계.
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