KR102649620B1 - 톱니부들을 제조 및 디버링하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2개의 공작물 스핀들(3, 3'), 호빙 공구(12) 및 디버링 장치(10)를 이용하여 공작물(6)들에서 톱니부들을 제조하고 디버링하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이 경우 상기 공작물(6)들은 자동으로 상기 공작물 스핀들(3, 3')에 클램핑되고, 이때 상기 공작물(6)들은 상기 호빙 공구(12)에 의해 톱니가 형성된 다음 디버링되며, 그리고 상기 방법은
a. 제1 공작물 스핀들(3)을 통해 제1 로딩 위치(19)에서 미가공 공작물(6)을 수용하고, 상기 공작물(6)을 상기 호빙 공구(12)로 이송하는 단계,
b. 밀링 컷을 수행하는 단계,
c. 상기 공작물(6)을 상기 제1 로딩 위치(19)에 배치하고, 추가의 미가공 공작물(6)을 수용하는 단계,
d. 상기 밀링 컷으로 가공된 공작물(6)을 제2 로딩 위치(19')로 이송하는 단계,
e. 제2 공작물 스핀들(3')을 통해 제2 로딩 위치(19')에서 상기 공작물(6)을 수용하고, 상기 공작물(6)을 상기 디버링 공구(10)로 이송하는 단계, 그리고
f. 상기 공작물(6)을 디버링하는 단계를 포함하며,
이 경우 상기 제1 로딩 위치(19)와 제2 로딩 위치(19') 사이에 적어도 하나의 공작물(6)을 위한 중간 저장 장치(14)가 제공되어 있으며, 이때 상기 공작물(6)은 상기 중간 저장 장치(14)로부터 상기 로딩 위치(19')로 이동되고, 그리고 이 경우 상기 방법 단계 b.가 수행되는 것과 동일한 시간 간격으로 상기 방법 단계 e. 및 f.가 수행된다.
a. 제1 공작물 스핀들(3)을 통해 제1 로딩 위치(19)에서 미가공 공작물(6)을 수용하고, 상기 공작물(6)을 상기 호빙 공구(12)로 이송하는 단계,
b. 밀링 컷을 수행하는 단계,
c. 상기 공작물(6)을 상기 제1 로딩 위치(19)에 배치하고, 추가의 미가공 공작물(6)을 수용하는 단계,
d. 상기 밀링 컷으로 가공된 공작물(6)을 제2 로딩 위치(19')로 이송하는 단계,
e. 제2 공작물 스핀들(3')을 통해 제2 로딩 위치(19')에서 상기 공작물(6)을 수용하고, 상기 공작물(6)을 상기 디버링 공구(10)로 이송하는 단계, 그리고
f. 상기 공작물(6)을 디버링하는 단계를 포함하며,
이 경우 상기 제1 로딩 위치(19)와 제2 로딩 위치(19') 사이에 적어도 하나의 공작물(6)을 위한 중간 저장 장치(14)가 제공되어 있으며, 이때 상기 공작물(6)은 상기 중간 저장 장치(14)로부터 상기 로딩 위치(19')로 이동되고, 그리고 이 경우 상기 방법 단계 b.가 수행되는 것과 동일한 시간 간격으로 상기 방법 단계 e. 및 f.가 수행된다.
Description
본 발명은 톱니부들을 제조 및 디버링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
DE 10 2006 019 325 B3호에는 2개의 공작물 스핀들이 있는 회전 홀더를 구비 한 호빙 기계(hobbing machine)가 공지되어 있다. 상기 공작물 스핀들의 스핀들 축들은 수평 선회 축에 평행하게 정렬되어 있다. 상기 회전 홀더의 회전에 의해 상기 2개의 공작물 스핀들은 그들의 위치를 변경한다. 하나의 스핀들에서 공작물이 가공되는 동안, 다른 하나의 스핀들은 로딩될 수 있다. 또한, 디버링 장치가 제공되어 있다. 이러한 어레인지먼트는, 로딩과 디버링이 메인 타임과 병렬로(main time parallel) 수행됨으로써 부차적인 처리 시간을 절약하기 위해 사용된다. 단점은, 서로 다른 길이의 로딩 공정들 또는 가공 단계들이 발생할 경우 항상 2개의 공작물 스핀들의 고정 커플링(rigid coupling)이다. 예를 들어, 밀링 컷(milling cut)이 긴 경우 호빙 헤드가 항상 효율적으로 이용되지만, 로딩 위치에 있는 공작물 스핀들은 평행 스핀들 상에서 가공이 끝날 때까지 대기해야 한다.
본 발명의 과제는 톱니부들을 제조하기 위한 사이클 타임(cycle time)을 단축하는 것이다. 본 발명의 과제는 또한, 이에 상응하는 호빙 기계를 제시하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 방법 및 청구항 5에 따른 호빙 기계에 의해서 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속항들의 대상이다.
본 발명에 따른 호빙 기계는 2개의 공작물 스핀들을 포함하며, 이들 공작물 스핀들은 공작물들을 자동으로 수용하고, 가공 공정에 공급한 다음 다시 배치한다. 상기 2개의 공작물 스핀들에는 호빙 공구를 구비한 가공 스테이션 그리고 하나 이상의 디버링 장치가 할당되어 있다. 상기 하나의 공작물 스핀들에서 공작물에 톱니가 형성(gear tooth forming)되는 시간 동안에, 다른 공작물 스핀들은 로딩되고 공작물을 디버링할 수 있다. 선택적으로 2개의 밀링 컷을 갖는 톱니부들도 제조될 수 있다. 바람직한 추가 실시예에는, 공작물들의 제조 품질을 메인 타임과 병렬로 모니터링할 수 있는 측정 장치가 제공되어 있다. 필요한 경우 센서들을 사용하여 공작물들의 각 위치(angular position)를 검출할 수 있다. 2개의 공구 스핀들이 서로 독립적으로 움직일 수 있으므로, 상이한 길이의 가공 단계들이 스핀들에 유연하게 분할될 수 있다. 이러한 방식으로 개별 가공 유닛의 효율적 이용이 증가될 수 있을 뿐만 아니라 사이클 타임이 눈에 띄게 감소된다.
후속해서 본 발명은 실시예들을 참조하여 더 상세히 설명된다. 도면부에서:
도 1은 호빙 기계를 개략적으로 도시하고,
도 2는 측정 장치에 의한 공작물의 스캐닝을 나타내며,
도 3은 디버링 장치(10)를 위에서부터 바라보고 단면도로 도시하고,
도 4는 부분적으로 개방된 호빙 기계의 측면도를 도시하며,
도 5는 대안적인 디버링 장치를 도시하고, 그리고
도 6은 2개의 호빙 장치를 구비한 도 1에 따른 호빙 기계를 도시한다.
도 1은 호빙 기계를 개략적으로 도시하고,
도 2는 측정 장치에 의한 공작물의 스캐닝을 나타내며,
도 3은 디버링 장치(10)를 위에서부터 바라보고 단면도로 도시하고,
도 4는 부분적으로 개방된 호빙 기계의 측면도를 도시하며,
도 5는 대안적인 디버링 장치를 도시하고, 그리고
도 6은 2개의 호빙 장치를 구비한 도 1에 따른 호빙 기계를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 호빙 기계를 개략적으로 정면도도 도시한다. 기계 프레임(1)에서 2개의 수평 슬라이드(4, 4')는 수직 정면 벽(7)에 있는 수평 가이드(2)들 상에서 X-축 방향으로 이동 가능하게 제어되는 방식으로 안내된다. 상기 수평 슬라이드(4, 4')들 상에서 2개의 공작물 스핀들(3, 3')은 Z-축 방향으로 수직으로 이동 가능하다. 상기 공작물 스핀들(3, 3')은 그의 하부면에 공작물(6)들을 독자적으로 수용하여, 구동 및 저장하기 위한 척(5, 5')들을 갖는다. 가이드(2) 들 아래에는 공구 홀더(9)가 호빙 공구(12)와 함께 배치되어 있다. 상기 호빙 공구는 구동 모터(13)에 의해 회전 설정된다. 상기 공구 홀더(9)는 본 도면에서는 가려진 가공 헤드(8) 상에서 이동 가능하고, 호빙 공구(12)를 그의 회전축을 따라 변환 이동(shift movement)을 수행하도록 이동시킬 수 있다. 공작물(6)을 지지하기 위해 심압대(16)가 제공되어 있다. 디버링 장치(10)는 나선형으로 배치된 절삭 톱니들을 갖는 사이드 밀링 커터(side milling cutter)형 절삭 공구(24)들을 구비한다. 이들 절삭 공구는 가공물(6)들의 단부 에지들과 맞물리게 된다. 상기와 같은 가공 유형은 호빙과 유사하다. 공급은 수평 슬라이드(4, 4')들을 X-방향으로 이동시킴으로써 수행된다. 추가로 디버링 장치(10)는 X-Z 평면에 수직인(Y-방향으로) 선형 가이드(20)들을 따라 이동될 수 있다. 호빙 기계의 양측에는, 로딩 위치(19, 19')들을 갖는 이송 장치(11, 11')들이 배치되어 있다. 공작물들을 일 로딩 위치로부터 다른 로딩 위치로 이동시키기 위해, 이송 장치(11, 11')는 기계의 후면 상에서 컨베이어 벨트(15) 및 중간 저장 장치(14)를 통해서 서로 연결되어 있다. 본 발명에 따른 제1 방법에 따르면, 밀링 컷을 갖는 톱니부가 제조되고, 이어서 사이드 밀링 커터형 절삭 공구(24)들에 의해 디버링된다. 가공 사이클은 예를 들면, 공작물 스핀들(3)이 로딩 위치(19)에서 미가공 공작물(6)을 수용하여 호빙 도구(12)로 이송하는 것으로부터 시작한다. 그런 다음 밀링 컷이 수행된다. 이어서 공작물(6)들은 기계의 후면을 통해 로딩 위치(19)로부터 임시 저장 장치(14)로 이어지는 로딩 위치로 이송된 다음, 그곳에서 로딩 위치(19')로 이송된다. 이렇게 함으로써 기계 후면을 따라 수행되는 공작물 이송이 사이클 시간을 연장하는 것이 방지된다. 공작물 스핀들(3)에서 밀링 컷이 수행되는 것과 동일한 시간 동안, 공작물 스핀들(3')은 나선형으로 배치된 절삭 톱니들을 갖는 절삭 공구(24)로 공작물(6)을 디버링하기 위해 로딩될 수 있다.
본 발명에 따른 제2 방법에서는, 맨 먼저 제1 밀링 컷이 수행된다. 그 다음 공작물은 가압 디버링되고, 이어서 제2 밀링 컷이 수행된다. 가공 사이클은 제1 방법에서와 같이, 예를 들어, 공작물 스핀들(3)이 로딩 위치(19)에서 미가공 공작물(6)을 수용하여 호빙 공구(12)로 이송하는 것에서부터 시작한다. 그런 다음 상기 위치에서 제1 밀링 컷이 수행된다. 제1 밀링 컷이 끝나면 공작물(6)들은 기계의 후면을 통해 로딩 위치(19)로부터 임시 저장 장치(14)를 거쳐 로딩 위치(19')로 이송된다. 공작물 스핀들(3)에서 제1 밀링 컷이 수행되는 것과 동일한 시간 동안, 공작물 스핀들(3')은 제1 밀링 컷으로 이미 가공된 공작물(6)을 디버링하기 위해 로딩될 수 있다. 공작물 스핀들(3)이 로딩 위치(19)에서 가공되지 않은 또 다른 공작물을 수용하는 동안, 공작물 스핀들(3')은 호빙 공구(12)로 이동하여 그곳에서 제2 밀링 컷을 수행한다. 바람직하게 공작물 스핀들(3)은 공작물 스핀들(3') 내 공작물(6)에서 제2 밀링 컷이 수행되는 시간 동안 본 발명에 따른 방법에 의해서 로딩될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 공작물(6)들은 필요에 따라 측정 장치(18, 18')에 의해 개별적으로 또는 주기적인 간격으로 측정될 수 있다. 이러한 측정은 수평 슬라이드(4, 4')들을 수평 가이드(2)들을 따라서 개별 측정 장치(18 또는 18')들로 이동시킴으로써 이루어진다. 이 경우 측정 헤드는 톱니 홈(21) 내로 반경 방향으로 공급된다. 그런 다음, 공작물(6)은 예를 들어 피치 원(pitch circle)(23) 상에서 측정 포인트(22, 22')들의 정확한 위치를 결정하기 위해 그의 축을 중심으로 회전된다. 필요할 경우 공작물(6)의 각 위치는 도면에 도시되지 않은 유도성 또는 용량성 센서들에 의해서도 검출될 수 있고 후속 가공 시에 고려될 수 있다.
도 3은 디버링 장치(10)를 평면도로 도시한다. 상기 디버링 장치는 2개의 회전 구동식 절삭 공구(24)를 포함한다. 상기 절삭 공구의 절삭 톱니들은 반사 대칭으로 배치되어 있으며, 그 결과 공작물(6)들의 단부 에지들이 상부면 및 하부면에서 클램핑 시에 가공될 수 있다. 상부면에서 하부면으로 전환하기 위해, 절삭 공구(24)들은 선형 가이드(20)들을 따라 이동된다. 디버링 장치(10)의 오른쪽에는 공작물 스핀들(3')이 도시되어 있다. 완성된 공작물(6)을 미가공 공작물과 교체하기 위해 상기 공작물 스핀들(3')은 수평 가이드(2)들을 따라 이송 장치(11') 위쪽 위치로 이동되었다. 상기 공작물 스핀들(3)이 로딩 위치(19)와 호빙 공구(12) 사이에서 이동 가능하고, 그리고 상기 공작물 스핀들(3')이 로딩 위치(19'), 상기 디버링 장치(10) 및 상기 호빙 공구(12) 사이에서 왕복 이동 가능하다.
바람직하게 공작물(6)들은 제2 밀링 컷이 수행되는 것과 동일한 포지셔닝 정확도로 측정될 수 있다. 특별한 장점은, 2개의 공작물 스핀들(3, 3')에 각 하나의 로딩 위치(19, 19')가 할당되어 있긴 하지만, 톱니부를 제조하기 위한 단 하나의 호빙 공구(12)와 단 하나의 디버링 장치(10)도 할당되었다는 것이다.
도 4는 호빙 기계를 부분적으로 개방된 측면도로 도시한다. 기계 프레임(1) 내에는 가공 헤드(8)가 지지되어 있는 리세스(25)가 제공되어 있다. 상기 가공 헤드는 기계 프레임(1) 내로 돌출되기 때문에, 정면 벽(7)에 대한 간격이 특히 작다. 공구(12)를 반경 방향으로 공작물(6)에 공급하기 위해, 가공 헤드(8)는 공급 모터(29)에 의해 이동된다. 이를 위해, 가공 헤드(8)는 레일(28)들의 일 측면 상에서 이동 가능하게, 그리고 추가로 고정밀 정수압 가이드(26) 내에 지지되어 있다. 헬리컬 톱니부들 가공 시 공구(12)는 톱니부의 헬리컬 각에 상응하게 기울어진다. 이 목적을 위해 가공 헤드(8)는 선회 모터(27)와 함께 선회될 수 있다. 임시 저장 장치(14)를 갖는 컨베이어 벨트(32)는 본 단면도에서 보이지 않는 로딩 위치(19, 19')들을 서로 연결한다.
도 5는 챔퍼용 공구(30)를 구비한 대안적인 디버링 장치(10)를 도시한다. 따라서 공작물(6)의 2개의 단부 에지는 톱니들을 따라서 이루어지는 변형 및/또는 언롤링에 의해 형성된다. 이때 생성되는 평면측 2차 버(burr)들은 디버링 공구(31)에 의해 마찬가지로 언롤링되어 전단된다.
도 6은 제2 디버링 장치(15)를 구비한 도 1에 따른 호빙 기계를 도시한다. 이로 인해 공작물 스핀들(3) 내에 공작물(6)은, 톱니부가 생성되는 동일한 클램핑 시에 디버링될 수 있다. 도 1에 따른 호빙 기계와 달리, 공작물(6)이 디버링을 위해 공작물 스핀들(3')로 이송될 필요가 없다. 상기 공작물 스핀들(3)이 상기 제2 디버링 장치(15)의 작동 영역 내로 이동할 수 있다.
1: 기계 프레임
2: 수평 가이드
3, 3': 공작물 스핀들
4, 4': 수평 슬라이드
5, 5': 척
6: 공작물
7: 정면 벽
8: 가공 헤드
9: 공구 홀더
10: 제1 디버링 장치
11, 11': 이송 장치
12: 호빙 공구
13: 구동 모터
14: 임시 저장 장치
15: 제2 디버링 장치
16: 심압대
17: 수직 가이드
18, 18': 측정 장치
19, 19': 로딩 위치
20: 선형 가이드
21: 톱니 홈
22, 22': 측정 포인트
23: 피치 원
24: 절삭 공구
25: 리세스
26: 정수압 베어링
27: 선회 모터
28: 레일
29: 공급 모터
30: 챔퍼용 공구
31: 디버링 공구
32: 컨베이어 벨트
2: 수평 가이드
3, 3': 공작물 스핀들
4, 4': 수평 슬라이드
5, 5': 척
6: 공작물
7: 정면 벽
8: 가공 헤드
9: 공구 홀더
10: 제1 디버링 장치
11, 11': 이송 장치
12: 호빙 공구
13: 구동 모터
14: 임시 저장 장치
15: 제2 디버링 장치
16: 심압대
17: 수직 가이드
18, 18': 측정 장치
19, 19': 로딩 위치
20: 선형 가이드
21: 톱니 홈
22, 22': 측정 포인트
23: 피치 원
24: 절삭 공구
25: 리세스
26: 정수압 베어링
27: 선회 모터
28: 레일
29: 공급 모터
30: 챔퍼용 공구
31: 디버링 공구
32: 컨베이어 벨트
Claims (10)
- 2개의 공작물 스핀들(3, 3'), 호빙 공구(12) 및 제1 디버링 장치(10)를 이용하여 공작물(6)들에서 톱니부들을 제조하고 디버링하기 위한 방법으로서,
이 경우 상기 공작물(6)들은 자동으로 상기 공작물 스핀들(3, 3')에 클램핑되고, 이때 상기 공작물(6)들은 상기 호빙 공구(12)에 의해 톱니가 형성(gear tooth forming)된 다음 디버링되며, 그리고 상기 방법은
a. 제1 공작물 스핀들(3)을 통해 제1 로딩 위치(19)에서 미가공 공작물(6)을 수용하고, 상기 공작물(6)을 상기 호빙 공구(12)로 이송하는 단계,
b. 밀링 컷(milling cut)을 수행하는 단계,
c. 상기 공작물(6)을 상기 제1 로딩 위치(19)에 배치하고, 추가의 미가공 공작물(6)을 수용하는 단계,
d. 상기 밀링 컷으로 가공된 공작물(6)을 제2 로딩 위치(19')로 이송하는 단계,
e. 제2 공작물 스핀들(3')을 통해 제2 로딩 위치(19')에서 상기 공작물(6)을 수용하고, 상기 공작물(6)을 상기 제1 디버링 장치(10)로 이송하는 단계, 그리고
f. 상기 공작물(6)을 디버링하는 단계를 포함하며,
상기 방법 단계 b.가 수행되는 것과 동일한 시간 간격으로 상기 방법 단계 e. 및 f.가 수행되고,
상기 방법 단계 b.에서, 제1 밀링 컷이 수행되고, 그리고 상기 방법 단계 f. 이후에
g. 상기 공작물(6)을 상기 호빙 공구(12)로 이송하는 단계,
h. 제2 밀링 컷을 수행하는 단계, 그리고
i. 상기 공작물(6)을 상기 제2 로딩 위치(19')에 배치하는 단계를 포함하며,
상기 방법 단계 a.가 수행되는 것과 동일한 시간 간격으로 상기 방법 단계 h.가 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 방법 단계 e. 이전에 상기 공작물(6)의 각 위치(angular position)가 검출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 방법 단계 a. 및 h.가 시간적으로 병렬로 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
- 제1항, 제2항, 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 호빙 기계(hobbing machine)로서,
상기 호빙 기계는 기계 프레임(1), 공작물(6)들을 자동으로 수용, 이송, 구동 및 배치하기 위한 2개의 공작물 스핀들(3, 3'), 공구 홀더(9) 및 회전 구동 가능한 호빙 공구(12), 하나 이상의 제1 디버링 장치(10)를 구비한 가공 헤드(8)를 포함하고, 이 경우 상기 가공 헤드(8)는 반경 방향으로 상기 공작물(6)에 공급될 수 있으며, 그리고 상기 공작물 스핀들(3, 3')은 수평 슬라이드(4, 4') 상에서 상기 기계 프레임(1)에 상대적으로 X-축 방향으로 상기 호빙 공구(12)의 작동 영역(operating area) 내로 그리고 Z-축 방향으로 이동 가능하며,
상기 공작물 스핀들(3)이 로딩 위치(19)와 호빙 공구(12) 사이에서 이동 가능하고, 그리고 상기 공작물 스핀들(3')이 로딩 위치(19'), 상기 제1 디버링 장치(10) 및 상기 호빙 공구(12) 사이에서 왕복 이동 가능한 것을 특징으로 하는, 호빙 기계.
- 제5항에 있어서,
제2 디버링 장치(15)가 제공되어 있고, 그리고 상기 공작물 스핀들(3)이 상기 제2 디버링 장치(15)의 작동 영역 내로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는, 호빙 기계.
- 제5항에 있어서,
상기 2개의 공작물 스핀들(3, 3')에 하나의 심압대(16)가 할당되어 있는 것을 특징으로 하는, 호빙 기계.
- 제5항에 있어서,
상기 로딩 위치(19)로부터 상기 로딩 위치(19')로 공작물(6)들을 이송하기 위한 컨베이어 벨트(32)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 호빙 기계.
- 제6항에 있어서,
상기 디버링 장치(10, 15)들이 절삭 톱니(24)들에 갖는 회전 구동식 디버링 공구들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 호빙 기계.
- 제6항에 있어서,
상기 디버링 장치(10, 15)들이 챔버용 공구(30)들과 디버링 공구(31)들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 호빙 기계.
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