KR20030031844A - 공구와 공구홀더 및 공작기계 - Google Patents

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KR20030031844A
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사카시 아다치
타카주미 와타나베
요시아키 카이
야수후미 카와고
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Abstract

본 발명은 통상의 공구와 마찬가지로 공작기계의 주축에 자동공구교환장치에 의해서 탈착되고, 외부의 전원 등과 연결되지 않고 구동가능하여, 외부로부터 전력을 공급받지 않고서 공작기계의 주축과 다른 회전수로 회전가능한 공구에 관한 것으로, 소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 공작기계의 주축으로부터 회전력이 전달되어 상기 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기를 갖추고서, 상기 주축의 회전력을 발전기에 전달하는 전달부재 및 상기 전동기의 발생된 회전력을 상기 가공공구에 전달하는 구동축을 자유로이 회전되게 지지하는 각 베어링으로 윤활제가 밀봉된 밀봉베어링이 사용되고 있다.

Description

공구와 공구홀더 및 공작기계{Tool, toolholder, and machine tool}
본 발명은 공작기계의 주축에 장착되어 소재를 가공하는 공구에 관한 것이다.
예컨대, 머시닝센터 등과 같이 주축을 구비한 공작기계에서는 주축의 최대회전수(단위시간 당)는 주축을 자유로이 회전하도록 유지하는 주축베어링의 구조나 윤활방식에 의해 결정되기 때문에, 이 최대회전수보다 증가된 회전수로 공구를 회전시키고자 하는 경우에는 예컨대 증속(增速)장치를 사용하고 있다.
상기 증속장치로는 예컨대 공구를 보유지지한 주축에 탈착가능하게 되고서 주축의 회전력을 유성기어기구 등의 기어기구에 의해서 증속시켜 공구의 회전수를 증가시키는 것이 알려져 있다.
예컨대, 머시닝센터에서 일반적으로 주축의 최대회전수보다도 공구의 회전수를 증가시키고자 하는 경우에는, 상기 증속장치를 주축에 대하여 통상의 공구와 마찬가지로 장착하고, 공구를 높은 회전수로 회전시키고 있다.
그런데, 상기 기어기구에 의한 증속장치로 공구를 주축의 회전수보다도 증속시키는 경우에, 수만 내지 수십만의 회전수로 초고속회전시키면 증속장치의 발열이 증대되고, 공구의 열팽창 때문에 가공정밀도에 영향을 끼칠 수 있다. 또한, 수만 내지 수십만의 회전수로 초고속회전될 때에는, 증속장치로부터의 소음도 증대된다. 더구나, 증속장치는 예컨대 수만 내지 수십만의 회전수로 회전하는 것을 견딜 수 있는 신뢰성이 높은 구조로 되기 위해서, 비교적 제조비용이 많이 들게 된다고 하는 문제점도 있게 된다.
또한, 기어기구에 의한 증속장치인 경우에, 기어나 베어링의 윤활이 필요하게 되고, 윤활유의 공급경로 및 배출경로를 증속장치내에 설치하기 위해서는 장치가 대형화되며, 자동공구교환장치에 의한 자동교환이 어렵게 되는 불이익도 있다.
다른 증속방법으로서는, 공구를 구동하는 모터에 고주파모터를 사용하고, 이 고주파모터에 특별하게 적용된 제어장치로부터 구동전류를 공급하여, 공구를 고속회전시키는 방법이 채택되는 경우가 있다. 그런데, 이 방법에서는 전력을 외부로부터 공급하는 케이블이 있어야 하기 때문에, 공구의 자동교환을 통상의 공구와 마찬가지로 교환하기가 어렵고, 설비비용이 비교적 높게 되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 통상의 공구와 마찬가지로 공작기계의 주축에 자유로이 탈착가능하게 장착되고, 외부로부터 전력을 공급받지 않으면서 공작기계의 주축보다도 높은 회전수를 얻을 수 있으며, 외부의 전원 등과 연결되지 않고 구동가능함과 더불어, 자동공구교환이 가능하도록 소형화시킨 공구 및 공구홀더를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 공구 및 공구홀더를 구비한 공작기계를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1양상에 따른 공구는, 공작기계의 주축에 탈착가능하게 장착되는 공구에서, 소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 상기 공작기계의 주축으로부터 회전력이 전달되어 상기 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기를 갖추고서, 이 발전기에 상기 주축의 회전력을 전달하는 전달부재 및 상기 전동기의 발생된 회전력을 상기 가공공구에 전달하는 구동축을 자유로이 회전되게 지지하는 각 베어링으로 윤활제가 밀봉된 밀봉베어링이 사용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1양상에 따른 공구홀더는, 소재를 가공하는 가공공구를 보유지지할 수 있고 공작기계본체의 주축에 탈착가능하게 장착되는 공구홀더에서, 상기 가공공구를 자유로이 회전되게 보유지지하는 공구지지부와, 이 공구지지부를 회전시키는 전동기, 상기 공작기계의 주축으로부터 회전력이 전달되어 상기 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기를 갖추고서, 이 발전기에 상기 주축의 회전력을 전달하는 전달부재 및 상기 전동기의 발생된 회전력을 상기 공구지지부에 전달하는 구동축을 지지하는 각 베어링으로 윤활제가 밀봉된 밀봉베어링이 사용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1양상에 따른 공작기계는, 주축과, 이 주축을 구동시키는 구동수단, 상기 주축과 소재의 상대위치를 변경시키는 적어도 하나의 제어축을 구비하는 공작기계본체, 소재를 가공하는 가공공구와 이 가공공구를 구동시키는 전동기 및 상기 주축으로부터 회전력이 전달되어 상기 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기를 구비하면서 상기 주축에 탈착가능한 공구, 상기 구동수단 및 제어축을 가공프로그램에 따라서 구동제어하는 제어장치를 갖춘 공작기계에서, 상기 공구에는 상기 발전기에 상기 주축의 회전력을 전달하는 전달부재 및 상기 전동기의 발생된 회전력을 상기 공구에 전달하는 구동축을 자유로이 회전되게 지지하는 각 베어링으로 윤활제가 밀봉된 밀봉베어링이 사용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2양상에 따른 공구는, 공작기계의 주축에 탈착가능하게 장착되는 공구에서, 소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 이 발전기에 상기 주축으로부터 회전력을 전달하고 상기 주축에 장착되는 장착부, 상기 전동기 및 발전기를 보유지지함과 동시에 상기 장착부를 자유로이 회전되게 보유지지하고 상기 전동기 및 발전기를 냉각하기 위한 냉매를 통과시키는 냉각홈이 형성된 케이스, 이 케이스에 설치되고서 상기 주축의 근처에 있는 비회전부에 끼워맞춰져 회전을 규제하며 상기 냉매를 비회전부로부터 공급하기 위한 중공부가 형성된 회전방지부로 구성되어서, 이 회전방지부로부터 상기 공구로 냉매를 공급하고 이 냉매를 상기 냉각홈으로 흐르게 하여, 상기 공구 자체를 냉각시킴과 더불어 상기 발전기 및 전동기를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2양상에 따른 공구홀더는, 소재를 가공하는 가공공구를 보유지지할 수 있고 공작기계본체의 주축에 탈착되는 공구홀더에서, 상기 가공공구를 자유로이 회전되게 보유지지하는 공구지지부와, 이 공구지지부를 회전시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 이 발전기에 상기 주축으로부터 회전력을 전달하고 상기 주축에 장착되는 장착부, 상기 전동기 및 발전기를 보유지지함과 동시에 상기 장착부를 자유로이 회전되게 보유지지하고 상기 전동기 및 발전기를 냉각하기 위한 냉매를 통과시키는 냉각홈이 형성된 케이스, 이 케이스에 설치되고서 상기 주축의 근처에 있는 비회전부에 끼워맞춰져 회전을 규제하며 상기 냉매를 비회전부로부터 공급하기 위한 중공부가 형성된 회전방지부로 구성되어서, 이 회전방지부로부터 상기 공구홀더에 냉매를 공급하고 이 냉매를 상기 냉각홈으로 흐르게 하여, 상기 공구홀더 자체를 냉각시킴과 더불어 상기 발전기 및 전동기를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2양상에 따른 공작기계는, 주축과, 이 주축을 구동시키는 구동수단, 상기 주축과 소재의 상대위치를 변경시키는 적어도 하나의 제어축을 구비하는 공작기계본체, 상기 주축에 탈착되는 공구, 상기 구동수단 및 제어축을 가공프로그램에 따라서 구동제어하는 제어장치를 갖춘 공작기계에서, 상기 공구는 소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 공구 자체를 냉각시킴과 더불어 상기 전동기 및 발전기를 냉각시키는 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3양상에 따른 공구는, 공작기계의 주축에 탈착되는 공구에서, 소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 중심부에 상기 공구를 냉각시키는 냉매를 통과시키기 위한 제 1유로를 갖추고 이 제 1유로의 중간에서 상기 발전기 근처의 외경부쪽으로 개방되어 상기 제 1유로에 이어진 제 2유로를 갖추고서 상기 발전기에 상기 주축으로부터 회전력을 전달하고 상기 주축에 장착되는 장착부, 상기 발전기쪽의 공간과 전동기쪽의 공간을 접속하도록 설치되어 냉매를 통과시키기 위한 상기 제 2유로에 이어진 제 3유로를 갖추고서 상기 전동기 및 발전기를 보유지지함과 동시에 상기 장착부를 자유로이 회전되게 보유지지하는 케이스, 이 케이스에 설치되고서 상기 주축의 근처에 있는 비회전부에 끼워맞춰져 회전을 규제하는 회전방지부를 갖추는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3양상에 따른 공구홀더는, 소재를 가공하는 가공공구를 보유지지하고 공작기계본체의 주축에 탈착되는 공구홀더에서, 상기 가공공구를 자유로이 회전되게 보유지지하는 공구지지부와, 이 공구지지부를 회전시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 중심부에 상기 공구를 냉각시키는 냉매를 통과시키기 위한 제 1유로를 갖추고 이 제 1유로의 중간에서 상기 발전기근처의 외경부쪽으로 개방되어 상기 제 1유로에 이어진 제 2유로를 갖추고서 상기 발전기에 상기 주축으로부터 회전력을 전달하고 상기 주축에 장착되는 장착부, 상기 발전기쪽의 공간과 전동기쪽의 공간을 접속하도록 설치되어 냉매를 통과시키기 위한 상기 제 2유로에 이어진 제 3유로를 갖추고서 상기 전동기 및 발전기를 보유지지함과 동시에 상기 장착부를 자유로이 회전되게 보유지지하는 케이스, 이 케이스에 설치되고서 상기 주축의 근처에 있는 비회전부에 끼워맞춰져 회전을 규제하는 회전방지부를 갖추는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3양상에 따른 공작기계는, 주축과, 이 주축을 구동시키는 구동수단, 상기 주축과 소재의 상대위치를 변경시키는 적어도 하나의 제어축을 구비하는 공작기계본체, 상기 주축에 탈착되는 공구, 상기 구동수단 및 제어축을 가공프로그램에 따라서 구동제어하는 제어장치를 갖춘 공작기계에서, 상기 공구는 소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 상기 주축쪽으로부터 장착부의 후부중심에서 냉매를 통과시키기 위한 유로를 갖추어 공구 자체를 냉각시킴과 더불어 상기 전동기 및 발전기를 냉각시키는 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1양상에서는, 주축에 탈착되는 공구에 발전기 및 전동기가 구비되고, 주축의 회전력을 이용하여 발생된 전력으로 전동기를 구동시켜 가공공구를 회전시킨다. 이로써, 외부의 전원 등과 연결되지 않고 공구의 구동이 가능하게 되며, 자동공구교환도 가능하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 공구는 주축이나 외부기기로부터 완전히 독립적으로되는데, 여기서 본 발명의 공구에 사용되는 베어링의 윤활을 예컨대 주축이나 외부로부터의 윤활제의 공급 등으로 하게 되면, 윤활제의 공급로와 배출로가 필요하게 되면서, 공구가 주축이나 외부기기로부터 완전하게 독립적으로 되는 장점을 잃어버리게 됨과 더불어 공구가 대형으로 되어 버린다.
그래서, 본 발명에서는 윤활제의 보충이 불필요한 밀봉베어링을 공구의 회전부분에 사용함으로써, 공구가 주축이나 외부기기로부터 완전히 독립될 수 있게 됨과 더불어, 소형화가 가능하게 된다.
본 발명의 제 2양상에서는, 주축에 탈착되는 공구에 발전기 및 전동기가 구비되고, 주축의 회전력을 이용하여 발생된 전력으로 전동기를 구동시켜 가공공구를 회전시킨다. 이로써, 외부의 전원 등과 연결되지 않고 공구의 구동이 가능하게 되며, 자동공구교환도 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 공구는 이 공구에 설치된 냉각홈에 냉매를 흐르게 하여 공구 자체를 냉각시킴과 더불어 발전기 및 전동기를 냉각시키기 때문에, 열팽창을 억제하고 가공정밀도의 저하를 제어하게 된다.
본 발명의 제 3양상에서는, 주축에 탈착되는 공구에 발전기 및 전동기가 구비되고, 주축의 회전력을 이용하여 발생된 전력으로 전동기를 구동시켜 가공공구를 회전시킨다. 이로써, 외부의 전원 등과 연결되지 않고 공구의 구동이 가능하게 되며, 자동공구교환도 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 공구는 이 공구의 중심으로부터 냉매를 흐르게 하여 공구 자체를 냉각시킴과 더불어 발전기 및 전동기를 냉각시키기 때문에, 열팽창을 억제하고 가공정밀도의 저하를 제어하게 된다.
도 1은 본 발명이 적용된 공작기계의 일례로서, 머시닝센터의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 공구의 구성을 도시한 단면도,
도 3은 밀봉앵귤러볼베어링의 일례를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 공구의 구성을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 공구의 구성을 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조로 하여 설명한다.
제 1실시예
도 1은 본 발명이 적용되는 공작기계의 한 예로서, 머시닝센터의 구성도이다. 더욱이, 이 머시닝센터는 이른바 복합가공이 가능한 수치제어공작기계이다.
머시닝센터(1)는 공작기계본체(2)와, 수치제어장치(이하 NC장치:250), 프로그램가능제어기(이하 PLC:150)를 구비하고 있다.
도 1에서, 공작기계본체(2)는 문(門)형상인 기둥(38)의 각 축에 의해 양단부가 이동가능하게 지지된 횡단레일(37)을 구비하고 있으며, 이 횡단레일(37)상을 이동가능하게 지지되는 새들(44)을 매개로 하여 램(45)이 수직방향(Z축방향)으로 이동가능하게 설치되어 있다.
상기 새들(44)에는 수평방향으로 횡단레일(37)안을 통과하는 도시되지 않은 나사부가 형성되어 있으며, 여기서 외주에 나사부가 형성된 이송축(41)이 나사결합되어 있다.
이 이송축(41)의 한쪽 단부에는 서보모터(19)가 접속되어 있고, 이송축(41)은 상기 서보모터(19)에 의해 회전구동된다.
상기 이송축(41)의 회전구동에 의해서, 새들(44)은 Y축방향으로 이동가능하게 되고, 이에 의해서 램(45)의 Y축방향의 이동 및 위치결정이 이루어진다.
더구나, 새들(44)에는 수직방향으로 도시되지 않은 나사부가 형성되어 있고, 여기에는 외주에 나사부가 형성된 이송축(42)이 끼워져 있다. 이송축(42)의 단부에는 서보모터(20)가 접속되어 있다.
이 서보모터(20)에 의해서 이송축(42)이 회전구동되고, 이로써 새들(44)에 이동가능하게 설치된 램(45)의 Z축방향의 이동 및 위치결정이 이루어진다.
상기 램(45)의 안에는 주축모터(31)가 내장되어 있고, 이 주축모터(31)는 램(45)에 자유로이 회전되게 보유지지된 주축(46)을 회전구동시킨다.
이 주축(46)의 선단에는 엔드밀 등의 가공공구와, 이 가공공구를 보유지지하는 공구홀더로 된 공구(T)가 장착되고, 주축(46)의 회전으로 공구(T)가 구동된다.
상기 램(45)의 아래쪽에는, 가공될 소재가 고정되는 테이블(35)이 X축방향으로 이동가능하게 설치되어 있다. 테이블(35)에는 도시되지 않은 나사부가 형성되어 있고, 여기에 X축방향을 따라 설치된 도시되지 않은 이송축이 나사결합되어 있으며, 이 도시되지 않은 이송축에 서보모터(18)가 접속되어 있다.
상기 테이블(35)은 서보모터(18)의 회전구동에 의해 X축방향의 이동 및 위치결정이 이루어진다.
또한, 2개의 문형상인 기둥(38)에는 도시되지 않은 나사부가 각각 형성되어 있고, 이에 나사결합되는 이송축(32a)을 횡단레일승강용 서보모터(32)에 의해서 회전구동시킴으로써 횡단레일(37)이 승강된다.
자동공구교환장치(ATC:39)는 주축(46)에 대하여 각종 공구(T)를 자동교환한다.
이 자동공구교환장치(39)는 예컨대 도시되지 않은 매거진(magazine)에 엔드밀이나 드릴 등의 각종 가공공구를 공구홀더에 의해 보유지지한 공구(T)를 수납하고 있으며, 주축(46)에 장착된 공구(T)를 도시되지 않은 공구교환아암에 의해서 매거진에 수납하고, 필요한 공구(T)를 공구교환아암에 의해 주축(46)에 장착한다.
상기 NC장치(250)는 서보모터(18,19,20) 및 횡단레일승강용 서보모터(32)를 구동제어하게 된다.
상기 NC장치(250)는, 구체적으로는 미리 가공프로그램에 규정된 소재의 가공순서에 따라서 서보모터(18,19,20,32)에 의해 공구(T)와 소재 사이의 위치 및 속도를 제어하게 된다. 또한, NC장치(250)는 가공프로그램에서, 예컨대 S코드로 규정된 주축모터(31)의 회전수(단위시간 당 회전수)를 해독함으로써 주축(46)의 회전수를 제어하게 된다.
더구나, NC장치(250)는 NC프로그램에서, 예컨대 M코드로 규정된 공구(T)의 교환동작을 해독함으로써, 각종 공구(T)의 자동교환을 실행하게 된다.
상기 PLC(150)는 NC장치(250) 및 조작반(200)을 접속시킨다. 이 PLC(150)는 미리 결정된 시퀀스프로그램에 따라서 머시닝센터(1)를 기동 또는 정지시키고, 조작반(200)의 표시부를 점등 또는 소등하는 신호를 출력하는 등의 각종 시퀀스제어를 할 수 있다.
또한, PLC(150)는 주축모터(31)를 구동제어하는 주축모터 드라이버(157)와 접속되어 있다. 이 PLC(150)는 주축모터(31)의 기동과 정지 및 속도제어를 하기 위한 제어명령을 주축모터 드라이버(157)로 출력한다. 또, PLC(150)는 각종 시퀀스제어를 한다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 공구의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2에서, 공구(60)는 절인공구(100)와, 이 절인공구(100)를 보유지지하는 공구홀더(61)로 구성된다. 또, 상기 절인공구(100)는 본 발명에 따른 가공공구의 한 실시예이다. 또한, 본 실시예에 따른 공구(60)는 상기한 통상의 공구(T)와 마찬가지로 자동공구교환장치(39)에 의해서 주축(46)에 탈착된다.
상기 공구홀더(61)는 장착부(62)와, 케이스부재(66,67,68)로 된 케이스(65), 발전기(70), 전동기(80), 공구지지부(90), 회전방지부(85)를 구비하고 있다.
상기 장착부(62)는 파지되는 파지부(62a)와, 상기 주축(46)의 선단부에 형성된 경사진 슬리브(46a)에 장착되는 경사진 자루부(62b), 이 경사진 자루부(62b)의 선단부에 형성된 당김못(62c), 케이스부재(66)에 자유로이 회전되게 보유지지되는 축부(62d)를 구비하고 있다.
상기 장착부(62)의 파지부(62a)는 상기 자동공구교환장치(39)의 공구교환아암에 의해서, 자동공구교환장치(39)의 매거진으로부터 주축(46)에 장착될 때와, 주축(46)으로부터 자동공구교환장치(39)의 매거진으로 반송될 때에 파지된다.
상기 장착부(62)의 경사진 자루부(62b)는 주축(46)의 경사진 슬리브(46a)에 장착됨으로써 그 중심축이 주축(46)의 중심축과 동심으로 된다.
상기 장착부(62)의 당김못(62c)은 장착부(62)가 주축(46)의 경사진 슬리브(46a)에 장착되면, 주축(46)에 내장된 도시되지 않은 조임기구의 콜릿(collet)에 의해서 조여진다. 또, 주축(46)에 내장된 조임기구는 공지된 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
상기 장착부(62)의 축부(62d)는 케이스부재(66)의 내주에 복수의 베어링(72)을 매개로 하여 자유로이 회전되게 보유지지되어 있다. 베어링(72)으로는 후술하는 바와 같이 밀봉앵귤러볼베어링이 사용된다.
상기 케이스부재(67)의 내주에는 지지부재(73)를 매개로 발전기(70) 및 전동기(80)가 보유지지되어 있다.
상기 발전기(70)는 입력축(71)이 장착부(62)의 축부(62d)와 동심적으로 연결되어 있고, 이 발전기(70)에는 주축(46)의 회전력이 장착부(62)를 매개로 하여 전달된다.
발전기(70)로는 예컨대 3상동기발전기가 사용된다.
상기 전동기(80)는 도시되지 않은 도전케이블에 의해 발전기(70)에서 발생된 전력이 공급된다. 이 전동기(80)는 발전기(70)로부터 공급되는 전력으로 구동된다.
전동기(80)로는 예컨대 3상유도전동기를 사용할 수 있다.
상기 공구지지부(90)는 회전축(91)과, 이 회전축(91)과 전동기(80)의 회전축(81)을 연결하는 커플링(93), 상기 회전축(91)의 선단부에 고정된 공구장착부(95)를 갖춘다. 또, 상기 회전축(91) 및 회전축(81)은 본 발명에 따른 구동축의 한 실시예이다.
상기 전동기(80)의 회전축(81)은 도시되지 않은 베어링에 의해서 자유로이 회전되게 보유지지되어 있는데, 이 전동기(80)의 회전축(81)을 지지하는 도시되지 않은 베어링도 본 발명에 따른 베어링의 하나이다. 또한, 이 베어링으로는 후술하는 바와 같이 밀봉앵귤러볼베어링이 사용된다.
상기 회전축(91)은 케이스부재(68)의 내주에 복수의 베어링(92)을 매개로 하여 자유로이 회전되게 보유지지되어 있다. 베어링(92)으로는 후술하는 바와 같이 밀봉앵귤러볼베어링이 사용된다.
상기 회전축(91)의 선단쪽은 빠짐방지부재(94)에 의해 케이스부재(68)에서 빠지지 않게 되어 있다.
절인공구(100)는 상기 공구장착부(95)에 보유지지되어 있고, 상기 절인공구(100)가 소재를 가공한다. 또, 공구장착부(95)는 본 발명에 따른 공구지지부의 한 실시예이다. 절인공구(100)는, 구체적으로는 드릴이나 엔드밀 등의 각종 절인공구이다. 또 다른 가공공구로서는 연마나 숫돌 등이 알려져 있다.
상기 케이스부재(66,67,68)는 예컨대 볼트 등의 체결수단에 의해서 연결되어 있고, 이들 케이스부재(66,67,68)가 케이스(65)를 구성하고 있다.
케이스부재(66)의 외주에는 회전방지부(85)가 설치되어 있다.
상기 회전방지부(85)는 장착부(62)가 주축(46)의 경사진 슬리브(46a)에 장착됨으로써, 주축(46)쪽의, 예컨대 램(45) 등과 같은 비회전부(47)에 형성된 끼움구멍(47a)에 선단(85a)이 삽입된다.
이에 의해, 케이스부재(66), 즉 케이스(65)는 주축(46)이 회전하여도 회전이 규제된다.
상기 축부(62d)의 베어링(72)과, 회전축(91)의 베어링(92) 및, 전동기(80)의 회전축(81)에 있는 베어링으로는 밀봉앵귤러볼베어링이 사용된다.
이 밀봉앵귤러볼베어링은 특별한 부품인데, 일반적으로 밀봉볼베어링은 일본공업표준(JIS)이나 국제표준기구(ISO)에서 캡베어링으로 불리우는 것으로, 실드(sealed)형, 비접촉시일(seal)형, 접촉시일형 등이 알려져 있다.
도 3에 도시된 밀봉앵귤러볼베어링(300)은 접촉시일형의 것이다.
도 3에서, 구름운동체인 복수의 볼(301)은 보유기(340)에 의해서 서로 접촉하지 않도록 배치되고, 내륜(330)의 궤도홈(330a)과 외륜(320)의 궤도홈(320a) 사이에 배치되어 있다. 내륜(330)과 외륜(320)의 양측면쪽에는 환형상의 시일부재(310,311)가 설치되어 있다.
이 시일부재(310,311)에 의해 밀봉된 공간내에는 그리스(G)가 채워넣어져 있다.
상기 그리스(G)로는 예컨대 마찰력이 가능한 한 작고 고속회전시에도 장시간에 걸쳐 그리스(G)가 베어링내에 균등하게 분배되어 그리스(G)의 손실이 적은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 에프에이지(FAG)사의 상품명 "알카놀 L75" 등이 알려져 있다.
다음으로, 본 실시예에 따른 공구(60)의 동작의 한 예에 대해서 설명한다.
우선, 자동공구교환장치(39)에 의해서 공구장착부(95)에 절인공구(100)를 보유지지한 공구(60)를 공작기계본체(2)의 주축(46)에 장착한다.
상기 공구(60)는 회전방지부(85)의 선단부(85a)가 비회전부(47)의 끼움구멍(47a)에 끼워맞춰지고 삽입되어서, 케이스(65)의 회전이 규제된다.
이 상태에서, 주축(46)을 회전수(N0)로 회전시키면, 공구(60)의 장착부(62)가 회전하고, 주축(46)의 회전력이 발전기(70)로 전달된다.
이에 의해, 발전기(70)는 예컨대 3상동기발전기를 이용한 경우에 3상교류전력을 발생시키게 된다.
3상동기발전기의 발생된 3상교류전력의 주파수(f)는, 3상동기발전기의 극수를 P1으로 하고 주축(46)의 회전수를 N0[분-1]로 하면, 다음 식(1)으로 나타낼 수 있다.
f = P1× N0/ 120 [Hz]
따라서, 주축(46)을 회전수(N0)로 회전시키면, 위의 식(1)으로 표시되는 주파수(f)의 3상교류전력이 전동기(80)에 공급된다.
여기서, 전동기(80)로 3상유도전동기를 사용한다고 하면, 이 3상유도전동기의 극수를 P2로 하고, 3상유도전동기가 3상교류의 1사이클에서 2/P2회전하는 것으로부터, 미끄러지지 않을 때의 3상유도전동기의 동기속도(N1)는 다음 식(2)으로 나타낼 수 있다.
N1= 120 × f / P2[분-1]
따라서, 주축(46)의 회전수(N0)에 대한 공구(60)의 회전수(N1)는 다음 식(3)으로 나타낼 수 있다.
N1= N0× P1/ P2[분-1]
식(3)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 주축(46)의 회전수(N0)는 상기 식(3)에서 표시된 회전수(N1)로 변속된다.
식(3)에 나타낸 바와 같이, 3상동기발전기의 극수(P1)와 3상유도전동기의 극수(P2)의 비를 적절하게 설정함으로써, 주축(46)의 회전수(N0)에 대한 공구(60)의 회전수(N1)의 변속비를 임의로 설정할 수 있음을 알 수 있다.
즉, 주축(46)의 회전수(N0)를 증속시킬 경우에는 극수비(P1/P2)를 1 보다 크게 하고, 감속할 경우에는 극수비(P1/P2)를 1 보다 작게 되도록, 3상동기발전기의 극수(P1)와 3상유도전동기의 극수(P2)를 미리 선택하면 좋다.
예컨대, 주축(46)의 최대회전수(Nmax)가 3000[분-1]으로 하면, 통상의 공구를 사용한 소재의 가공에서 주축(46)의 회전수는 상기 최대회전수(Nmax)의 범위에서 충분한 경우가 많다.
한편, 주축(46)의 최대회전수(Nmax)가 3000[분-1]인 머시닝센터(1)를 사용하고, 예컨대 소재로 알루미늄합금재를 사용하여 이를 고속으로 가공한 경우에는, 공구(60)의 회전수를 예컨대 3000[분-1]으로 증속시키고자 하는 경우가 있다.
이와 같은 경우를 위해서, 머시닝센터(10)의 자동공구교환장치(39)의 매거진에 공구(60)가 미리 수용되어 있다. 또, 공구(60)는 증속비가 10으로 되도록 상기 극수비(P1/P2)가 10인 3상동기발전기 및 3상유도전동기를 내장하고 있다.
상기 자동공구교환장치(39)에 의해서, 주축(46)에 통상의 공구와 마찬가지로 공구(60)가 자동장착된다.
주축(46)을 주축모터(31)를 구동하여 회전시키는데, 공구(60)에 보유지지된 절인공구(100)의 회전수는 주축(46)의 회전수에 의해서 제어된다. 즉, NC장치(250)에 설치된 NC프로그램에서, 주축(46)의 회전수를 S코드로 지정함으로써 공구(60)의 절인공구(100)의 회전수를 규정하고 있다. 다시 말해서, NC장치(250)는 주축(46)의 회전수를 제어함으로써 공구(60)의 절인공구(100)의 회전수를 제어한다.
예컨대, 공구(60)의 절인공구(100)를 3000[분-1]으로 회전시킨 경우에는, NC프로그램에서 S코드로 주축(46)의 회전수를 예컨대 3000[분-1]으로 지정한다.
상기 주축(46)을 3000[분-1]으로 회전시키면, 발전기(70)는 주축(46)의 회전수 및 극수(P1)에 상응한 주파수의 3상교류를 발생시킨다.
상기 전동기(80)는 발전기(70)로부터 공급되는 3상교류에 의해 구동되고, 공구(60)의 절인공구(100)는 약 3000[분-1]의 회전수로 회전한다.
전술한 바와 같이, 절인공구(100)가 증속된 상태에서, 테이블(35)에 고정된 소재와 절인공구(100:주축(46))를 가공프로그램에 따라서 상대이동시킴으로써, 소재의 절삭가공이 이루어진다.
이로써, 예컨대 주축(46)의 최대회전수가 제한되는 머시닝센터(10)를 사용한 경우에는, 주축(46)의 최대회전수를 초월하는 회전수로 절인공구(100)를 회전시켜서 소재의 고속가공이 가능하게 된다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면 통상의 공구와 마찬가지로 유니트화시킨 공구홀더(61)에 발전기(70) 및 전동기(80)를 내장하고, 발전기(70)에서 발생된 전력으로 전동기(80)를 구동시킴으로써, 주축(46)에 대한 공구(60)의 회전속도를 증대시키기 때문에, 주축(46)을 고속회전시켜도 기어장치와 같이 발열이 증대되지 않고, 공구(60)의 열팽창이 억제되어 가공정밀도의 저하가 억제된다.
더욱이, 본 실시예에 의하면 전동기(80)의 관성을 주축(46)의 관성보다 작게 할 수 있기 때문에, 주축(46)을 직접 고속회전시키는 경우에 비해서 절인공구(100)의 응답성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면 주축(46)의 회전속도를 증대시키는 공구(60)를 주축(46)에 대하여 자유로이 탈착함과 동시에, 자동공구교환장치(39)에 의해서 통상의 공구와 마찬가지로 교환가능하게 되어 있기 때문에, 통상의 회전속도의 범위에서 가공이 이루어지면서 고속가공의 요구에 대하여 즉각 대응할 수 있게 된다.
또, 본 실시예에 의하면 주축(46)의 회전에 의해서 발생된 전력에 의해서 절인공구(100)를 구동시키기 때문에, 외부로부터 구동전류를 공급받을 필요가 없고, 그 결과 전원공급을 위한 배선이 필요없게 된다.
더구나, 본 실시예에 의하면 공구(60)내에 사용된 베어링으로 밀봉앵귤러볼베어링을 이용함으로써, 윤활제를 공구(60)의 외부로부터 공급할 필요가 없고, 윤활제의 공급로나 배출로를 공구(60)내에 설치할 필요가 없다. 이 때문에, 공구(60)를 소형화하는 것이 가능하게 되고, 그 결과 공구(60)는 자동공구교환장치(39)에 의한 자동교환에 바람직한 것으로 된다.
제 2실시예
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 공구의 구성을 도시한 단면도이다.
도 4에서, 공구(601)는 절인공구(100)와, 이 절인공구(100)를 보유지지하는 공구홀더(61)로 구성된다. 또, 상기 절인공구(100)는 본 발명에 따른 가공공구의 한 실시예이다. 또한, 본 실시예에 따른 공구(601)는 상기한 통상의 공구(T)와 마찬가지로 자동공구교환장치(39)에 의해서 주축(46)에 탈착된다.
상기 공구홀더(61)는 장착부(62)와, 케이스부재(66,68)로 된 케이스(65), 발전기(70), 전동기(80), 공구지지부(90), 회전방지부(85)를 구비하고 있다.
상기 장착부(62)는 파지되는 파지부(62a)와, 상기 주축(46)의 선단부에 형성된 경사진 슬리브(46a)에 장착되는 경사진 자루부(62b), 이 경사진 자루부(62b)의 선단부에 부착된 당김못(62c), 케이스부재(66)에 자유로이 회전되게 보유지지되는 축부(62d)를 구비하고 있다.
상기 장착부(62)의 파지부(62a)는 상기 자동공구교환장치(39)의 공구교환아암에 의해서, 자동공구교환장치(39)의 매거진으로부터 주축(46)에 장착될 때와, 주축(46)으로부터 자동공구교환장치(39)의 매거진으로 반송될 때에 파지된다.
상기 장착부(62)의 경사진 자루부(62b)는 주축(46)의 경사진 슬리브(46a)에 장착됨으로써 그 중심축이 주축(46)의 중심축과 동심으로 된다.
상기 장착부(62)의 당김못(62c)은 장착부(62)가 주축(46)의 경사진 슬리브(46a)에 장착되면, 주축(46)에 내장된 도시되지 않은 조임기구의 콜릿에 의해서 조여진다. 또, 주축(46)에 내장된 조임기구는 공지된 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
상기 장착부(62)의 축부(62d)는 케이스부재(66)의 내주에 복수의 베어링(72)을 매개로 하여 자유로이 회전되게 보유지지되어 있다. 베어링(72)으로는 앵귤러볼베어링이 사용되고 있다.
케이스부재(68)의 내주에는 발전기(70)와 전동기(80) 및 공구지지부(90)가 보유지지되어 있다. 이 케이스부재(68)의 외주부와 발전기(70) 및 전동기(80)의 고정자 근처에는 냉각수단으로서의 냉각홈(107,108)이 형성되어 있고, 각각의 냉각홈(107,108)은 연속적으로 접속되어 있다.
상기 냉각홈(108)의 선단부에는 이 냉각홈(108)과 접속되고 커버(111)의 안쪽으로 개방되는 배출구멍(109)이 뚫려 있다.
상기 커버(111)는 케이스부재(66)의 선단부에 부착되도록 구성되고, 배출구멍(110)은 커버(111)의 안쪽에서부터 대기쪽으로 통하도록 뚫려 있다.
상기 발전기(70)는 장착부(62)의 축부(62d)와 동심적으로 연결되어 있고, 이 발전기(70)에는 주축(46)의 회전력이 장착부(62)를 매개로 하여 전달된다.
발전기(70)로는 예컨대 3상동기발전기가 사용된다.
상기 전동기(80)는 발전기(70)로부터 공급되는 전력에 의해서 구동된다. 전동기(80)로는 예컨대 3상유도전동기를 사용할 수 있다.
상기 공구지지부(90)는 회전축(91)과, 이 회전축(91)과 전동기(80)의 회전축(81)을 연결하는 커플링(93), 상기 회전축(91)의 선단부에 고정된 공구장착부(95)를 갖춘다. 또, 상기 회전축(91) 및 회전축(81)은 본 발명에 따른 구동축의 한 실시예이다.
상기 전동기(80)의 회전축(81)은 베어링(113)에 의해서 자유로이 회전되게 보유지지되어 있다. 이 베어링으로는 밀봉볼베어링이 사용된다.
상기 회전축(91)은 케이스부재(68)의 내주에 복수의 베어링(92)을 매개로 하여 자유로이 회전되게 보유지지되어 있다. 베어링(92)으로는 앵귤러볼베어링이 사용된다.
상기 회전축(91)의 선단쪽은 빠짐방지부재(94)에 의해 케이스부재(68)에서 빠지지 않게 되어 있다.
상기 절인공구(100)는 상기 공구장착부(95)에 보유지지되어 있고, 이 절인공구(100)가 소재를 가공한다. 또, 공구장착부(95)는 본 발명에 따른 공구지지부의 한 실시예이다. 절인공구(100)는, 구체적으로는 드릴이나 엔드밀 등의 각종 절인공구이다.
상기 케이스부재(66,68)는 예컨대 볼트 등의 체결수단에 의해서 연결되어 있고, 이들 케이스부재(66,68)가 케이스(65)를 구성하고 있다.
케이스부재(66)는 회전방지부(85)를 자유로이 이동가능하게 안내하는 가이드(115)를 형성하며, 더구나 케이스부재(68)를 보유지지하도록 되어 있다.
또한, 케이스부재(66)는 회전방지부(85)에 형성된 유로(103)와 접속가능하고, 공구(601)의 중심방향으로 뚫려 있는 유로(104)가 형성되어 있으며, 케이스부재(68)의 냉각홈(107)에 접속하고 있다.
상기 회전방지부(85)는 장착부(62)가 주축(46)의 경사진 슬리브(46a)에 장착됨으로써, 주축(46)쪽의, 예컨대 램(45) 등과 같은 비회전부(47)에 형성된 끼움구멍(47a)에 선단(85a)이 삽입된다.
이에 의해, 케이스부재(66), 즉 케이스(65)는 주축(46)이 회전하여도 회전이 규제된다.
상기 회전방지부(85)의 중심부에는 축중심방향으로 유로(102)가 열려 있고, 회전방지부(85)의 돌출부 둘레의 유로(85)는 개방되어 있으며, 가이드(115)쪽은 축중심방향과 직각으로 뚫려 있는 유로(103)와 접속되어 있다. 그리고, 이 유로(103)는 케이스부재(66)쪽으로 형성된 유로(104)와 접속된다.
주축(46)이 회전하면, 발전기(70)와 전동기(80) 및 베어링(72,92,113)이 발열하기 때문에, 공구(601)가 열팽창하여 가공정밀도가 저하되게 된다. 이 때문에 냉각은 중요한 과제이다.
따라서, 비회전부(47)로부터 흐르는 냉매(101)는 끼워맞춰진 회전방지부(85)의 유로(102,103)를 흘러서 케이스부재(66)의 유로(104)를 통과하고, 상기 케이스부재(68)의 외부에 형성된 냉각홈(107)으로 흘러 발전기(70)의 외부를 냉각시킨다.
냉각홈(107)을 통과한 냉매(101)는 냉각홈(108)으로 흐르고, 전동기(80)의 고정자쪽을 냉각한다.
그리고, 냉각시킨 후 냉매(101)는 배출구멍(109)을 통과하여 커버(111)로 배출된 다음에, 상기 배출구멍(109)에서부터 대기로 배출된다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면 통상의 공구와 마찬가지로 유니트화시킨 공구홀더(61)에 발전기(70) 및 전동기(80)를 내장하고, 발전기(70)에서 발생된 전력으로 전동기(80)를 구동시킴으로써, 주축(46)에 대한 공구(601)의 회전속도를 증대시키기 때문에, 주축(46)을 고속회전시켜도 기어장치와 같이 발열이 증대되지 않고, 게다가 냉매로 냉각시키도록 되어 있기 때문에 공구(601)의 열팽창이 억제되어 가공정밀도의 저하가 억제된다.
제 3실시예
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 공구의 구성을 도시한 단면도인데, 도 5에서 제 2실시예에 따른 공구와 동일한 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.
본 실시예에 따른 공구(602)에서, 장착부(62)의 경사진 자루부(62b)에는 중심부에 유로(120)가 형성되어 있다. 이 유로(120)는 축부(62d)의 발전기(70) 근처에서 축중심에 대해 직각방향으로 형성된 유로(121)와 접속되어 있다. 유로(121)는 발전기(70)와 베어링(72) 사이에 뚫려 있고, 예컨대 공기와 같은 냉매(101)를 발전기(70)의 회전쪽과 고정쪽의 틈새로 흐르게 하여 냉각하도록 되어 있다.
케이스부재(68)의 발전기(80)쪽의 베어링(72)에는 발전기(70)쪽의 공간과 전동기(80)쪽의 공간을 접속시키도록 유로(123)가 형성되어 있다. 이 유로(123)에 냉매(101)가 흘러 통과한다.
또한, 케이스부재(68)의 절인공구(100)쪽에는 냉매(101)를 배출하기 위한 배출구멍(128)이 설치되어 있다.
케이스부재(66)의 절인공구(100)쪽의 선단부에는 상기 배출구멍(128)과 접속되고, 커버(111)의 안쪽으로 개방되는 배출구멍(109)이 뚫려 있다.
주축(46)이 회전하면, 발전기(70)와 전동기(80) 및 베어링(72,92,113)이 발열하기 때문에, 공구(602)가 열팽창하여 가공정밀도가 저하되게 된다. 이 때문에 냉각은 중요한 과제이다.
주축(46)에서부터 당김못(62c)에 의해 흐르는 냉매(101)는 장착부(62)의 중심부에 형성된 유로(120)를 흐르게 되고, 축부(62d)의 발전기(70) 근처에서 축중심에 대해 직각방향으로 형성된 유로(121)를 통과하며, 발전기(70)의 회전쪽과 고정쪽의 틈새로 흘러 발전기(70)를 냉각시킨다.
냉매(101)는 발전기(70)를 냉각한 후에, 유로(123)를 통과하고 전동기(80)쪽으로 흐른다. 그리고, 전동기(80)의 회전쪽과 고정쪽의 틈새로 흘러 전동기(80)를 냉각시킨다.
그리고, 냉매(101)는 배출구멍(128,109)을 통과하여 커버(111)로 배출된 다음에, 상기 커버(111)의 배출구멍(109)에서부터 대기로 배출된다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면 통상의 공구와 마찬가지로 유니트화시킨 공구홀더(61)에 발전기(70) 및 전동기(80)를 내장하고, 발전기(70)에서 발생된 전력으로 전동기(80)를 구동시킴으로써, 주축(46)에 대한 공구(602)의 회전속도를 증대시키기 때문에, 주축(46)을 고속회전시켜도 기어장치와 같이 발열이 증대되지 않고, 게다가 냉매로 냉각시키도록 되어 있기 때문에 공구(602)의 열팽창이 억제되어 가공정밀도의 저하가 억제된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 통상의 공구와 마찬가지로 공작기계의 주축에 자유로이 탈착가능하게 장착되고, 외부로부터 전력을 공급받지 않으면서 공작기계의 주축보다도 높은 회전수를 얻을 수 있으며, 외부의 전원 등과 연결되지 않고 구동가능함과 더불어, 자동공구교환이 가능하도록 소형화시킨 공구 및 공구홀더, 그리고 이들을 구비한 공작기계를 제공하게 되는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 공작기계의 주축에 탈착가능하게 장착되는 공구에 있어서,
    소재를 가공하는 가공공구와,
    이 가공공구를 구동시키는 전동기,
    상기 공작기계의 주축으로부터 회전력이 전달되어 상기 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기를 갖추고서,
    상기 주축의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 전달부재 및 상기 전동기의 발생된 회전력을 상기 가공공구에 전달하는 구동축을 자유로이 회전되게 지지하는 각 베어링으로 윤활제가 밀봉된 밀봉베어링이 사용되는 것을 특징으로 하는 공구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 주축에 탈착가능하게 장착되고 이 주축의 회전력을 상기 발전기로 전달하는 상기 전달부재로서의 장착부와,
    이 장착부와 상기 전동기의 구동축을 상기 베어링을 매개로 하여 자유로이 회전되게 보유지지하고 상기 공작기계의 비회전부분에 걸어맞춰지며 회전이 규제되는 케이스를 추가로 갖추는 공구.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 발전기는 상기 주축의 회전수에 따른 주파수의 전압을 전동기에 공급하는 교류발전기이고,
    상기 전동기는 상기 주파수에 따른 회전수로 회전하는 유도전동기인 공구.
  4. 소재를 가공하는 가공공구를 보유지지할 수 있고 공작기계본체의 주축에 탈착가능하게 장착되는 공구홀더에 있어서,
    상기 가공공구를 자유로이 회전되게 보유지지하는 공구지지부와,
    이 공구지지부를 회전시키는 전동기,
    상기 공작기계의 주축으로부터 회전력이 전달되어 상기 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기를 갖추고서,
    상기 주축의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 전달부재 및 상기 전동기의 발생된 회전력을 상기 공구지지부에 전달하는 구동축을 지지하는 각 베어링으로 윤활제가 밀봉된 밀봉베어링이 사용되는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 주축에 탈착가능하게 장착되고 이 주축의 회전력을 상기 발전기로 전달하는 상기 전달부재로서의 장착부와,
    이 장착부와 상기 전동기의 구동축을 상기 베어링을 매개로 하여 자유로이 회전되게 보유지지하고 상기 공작기계의 비회전부분에 걸어맞춰지며 회전이 규제되는 케이스를 추가로 갖추는 공구홀더.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 발전기는 상기 주축의 회전수에 따른 주파수의 전압을 전동기에 공급하는 교류발전기이고,
    상기 전동기는 상기 주파수에 따른 회전수로 회전하는 유도전동기인 공구홀더.
  7. 주축과, 이 주축을 구동시키는 구동수단, 상기 주축과 소재의 상대위치를 변경시키는 적어도 하나의 제어축을 구비하는 공작기계본체, 소재를 가공하는 가공공구와 이 가공공구를 구동시키는 전동기 및 상기 주축으로부터 회전력이 전달되어 상기 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기를 구비하면서 상기 주축에 탈착되는 공구, 상기 구동수단 및 제어축을 가공프로그램에 따라서 구동제어하는 제어장치를 갖춘 공작기계에 있어서,
    상기 공구에는, 상기 발전기에 상기 주축의 회전력을 전달하는 전달부재 및 상기 전동기의 발생된 회전력을 상기 가공공구에 전달하는 구동축을 자유로이 회전되게 지지하는 각 베어링으로 윤활제가 밀봉된 밀봉베어링이 사용되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 공구를 상기 주축에 대해 탈착시키는 자동공구교환장치를 추가로 갖추는 공작기계.
  9. 공작기계의 주축에 탈착가능하게 장착되는 공구에 있어서,
    소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 이 발전기에 상기 주축으로부터 회전력을 전달하고 상기 주축에 장착되는 장착부, 상기 전동기 및 발전기를 보유지지함과 동시에 상기 장착부를 자유로이 회전되게 보유지지하고 상기 전동기 및 발전기를 냉각하기 위한 냉매를 통과시키는 냉각홈이 형성된 케이스, 이 케이스에 설치되고서 상기 주축의 근처에 있는 비회전부에 끼워맞춰져 회전을 규제하며 상기 냉매를 비회전부로부터 공급하기 위한 중공부가 형성된 회전방지부로 구성되어서,
    이 회전방지부로부터 상기 공구로 냉매를 공급하고 이 냉매를 상기 냉각홈으로 흐르게 하여, 상기 공구 자체를 냉각시킴과 더불어 상기 발전기 및 전동기를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 공구.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 케이스는 냉매를 상기 냉각홈으로 흐르게 한 후, 냉각홈의 종단에서 상기 공구의 밖으로 배출하도록 된 공구.
  11. 소재를 가공하는 가공공구를 보유지지할 수 있고 공작기계본체의 주축에 탈착되는 공구홀더에 있어서,
    상기 가공공구를 자유로이 회전되게 보유지지하는 공구지지부와, 이 공구지지부를 회전시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 이 발전기에 상기 주축으로부터 회전력을 전달하고 상기 주축에 장착되는 장착부, 상기 전동기 및 발전기를 보유지지함과 동시에 상기 장착부를 자유로이 회전되게 보유지지하고 상기 전동기 및 발전기를 냉각하기 위한 냉매를 통과시키는 냉각홈이 형성된 케이스, 이 케이스에 설치되고서 상기 주축의 근처에 있는 비회전부에 끼워맞춰져 회전을 규제하며 상기 냉매를 비회전부로부터 공급하기 위한 중공부가 형성된 회전방지부로 구성되어서,
    이 회전방지부로부터 상기 공구홀더에 냉매를 공급하고 이 냉매를 상기 냉각홈으로 흐르게 하여, 상기 공구홀더 자체를 냉각시킴과 더불어 상기 발전기 및 전동기를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
  12. 주축과, 이 주축을 구동시키는 구동수단, 상기 주축과 소재의 상대위치를 변경시키는 적어도 하나의 제어축을 구비하는 공작기계본체, 상기 주축에 탈착되는 공구, 상기 구동수단 및 제어축을 가공프로그램에 따라서 구동제어하는 제어장치를 갖춘 공작기계에 있어서,
    상기 공구에는, 소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 공구 자체를 냉각시킴과 더불어 상기 전동기 및 발전기를 냉각시키는 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  13. 공작기계의 주축에 탈착되는 공구에 있어서,
    소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 중심부에 상기 공구를 냉각시키는 냉매를 통과시키기 위한 제 1유로를 갖추고 이 제 1유로의 중간에서 상기 발전기 근처의 외경부쪽으로 뚫려 있어 상기 제 1유로에 이어진 제 2유로를 갖추고서 상기 발전기에 상기 주축으로부터 회전력을 전달하고 상기 주축에 장착되는 장착부, 상기 발전기쪽의 공간과 전동기쪽의 공간을 접속하도록 설치되어 냉매를 통과시키기 위한 상기 제 2유로에 이어진 제 3유로를 갖추고서 상기 전동기 및 발전기를 보유지지함과 동시에 상기 장착부를 자유로이 회전되게 보유지지하는 케이스, 이 케이스에 설치되고서 상기 주축의 근처에 있는 비회전부에 끼워맞춰져 회전을 규제하는 회전방지부를 갖추는 것을 특징으로 하는 공구.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 케이스는 냉매를 상기 공구로 흐르게 한 후, 상기케이스의 선단부에서 공구의 밖으로 배출하도록 된 공구.
  15. 소재를 가공하는 가공공구를 보유지지하고 공작기계본체의 주축에 탈착되는 공구홀더에 있어서,
    상기 가공공구를 자유로이 회전되게 보유지지하는 공구지지부와, 이 공구지지부를 회전시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 중심부에 상기 공구를 냉각시키는 냉매를 통과시키기 위한 제 1유로를 갖추고 이 제 1유로의 중간에서 상기 발전기 근처의 외경부쪽으로 뚫려 있어 상기 제 1유로에 이어진 제 2유로를 갖추고서 상기 발전기에 상기 주축으로부터 회전력을 전달하고 상기 주축에 장착되는 장착부, 상기 발전기쪽의 공간과 전동기쪽의 공간을 접속하도록 설치되어 냉매를 통과시키기 위한 상기 제 2유로에 이어진 제 3유로를 갖추고서 상기 전동기 및 발전기를 보유지지함과 동시에 상기 장착부를 자유로이 회전되게 보유지지하는 케이스, 이 케이스에 설치되고서 상기 주축의 근처에 있는 비회전부에 끼워맞춰져 회전을 규제하는 회전방지부를 갖추는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
  16. 주축과, 이 주축을 구동시키는 구동수단, 상기 주축과 소재의 상대위치를 변경시키는 적어도 하나의 제어축을 구비하는 공작기계본체, 상기 주축에 탈착되는공구, 상기 구동수단 및 제어축을 가공프로그램에 따라서 구동제어하는 제어장치를 갖춘 공작기계에 있어서,
    상기 공구에는, 소재를 가공하는 가공공구와, 이 가공공구를 구동시키는 전동기, 이 전동기를 구동시키는 전력을 발생시키는 발전기, 상기 주축쪽으로부터 장착부의 후부중심에서 냉매를 통과시키기 위한 유로를 갖추어 공구 자체를 냉각시킴과 더불어 상기 전동기 및 발전기를 냉각시키는 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
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