KR20100090801A - 틸트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이렉트 드라이브 모터에 의해 틸트 테이블을 회전시킴으로써 공구와 공작물 사이의 상대 각위치를 제어하고, 가공 도중의 소정 기간에 공작물로부터 칩을 흔들어 탈락시키기 위해서 다이렉트 드라이브 모터에 의해 틸트 테이블을 고속 회전시키는 틸트 장치를 제공하는데 있다.
공작물(W)을 공구(T)로 가공하는 도중에 있어서, 드라이브 스핀들(12)은 다이렉트 드라이브 모터(25)에 의해 회전되어 공구(T)와 공작물(W) 사이의 상대 각위치를 제어하고, 가공 도중의 소정 기간 내에, 스핀들 헤드(4) 및 워크 테이블(11)이 이격된 상태로 다이렉트 드라이브 모터(25)가 고속 회전되어, 드라이브 스핀들(12) 및 나아가서는 틸트 테이블(17)을 고속 회전시켜 칩을 공작물로부터 흔들어 탈락시킨다.

Description

틸트 장치 {TILT DEVICE}

본 발명은 부착된 공작물을 소정의 각위치로 회전시키기 위해 공작 기계에 장착된 틸트 장치에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 틸트 장치로서는, 예를 들어 특허문헌1에 개시된 것이 알려져 있다. 특허문헌1에 기재된 틸트 장치에서는, 공통 피벗 축선(O)을 갖는 1쌍의 피벗축(21A, 21B)이 U자 형상을 취하는 틸트 테이블(20)의 대향측에 있는 기립부에 외향적으로 고정되고, 피벗축(21A, 21B)은 지지 테이블 상에 직립하는 1쌍의 지지부(11a, 11b)에 의해 베어링(14A, 14B)을 통해 지지된다. 틸트 테이블(20) 상에는, 공작물(W)을 부착하는 팰릿(26)을 착탈 가능하게 지지하고 피벗 축선(O)과 직교하는 축선 주위로 회전하는 턴 테이블(25)이 구비되어 있다. 피벗축(21A, 21B)은 서보 모터(33A, 33B)에 의해 웜(32) 및 웜 휠(31)을 통해 회전되고, 회전 각도는 피벗축(21B)의 선단에 부착된 엔코더(27)에 의해 검출되어 피드백 제어된다.

특허문헌1 : JP2001-9653([0012] 내지 [0016] 단락 및 도 1 내지 도 4 참조)

상술한 종래의 틸트 장치에서는, 피벗축(21A, 21B)이 서보 모터(33A, 33B)에 의해 웜(32) 및 웜 휠(31)을 통해 회전 구동되기 때문에, 장치 자체가 커지게 되고, 특히 반경 방향으로 크기가 커지게 되어 공구와 간섭하게 됨으로써, 가공 영역이 제한된다. 또한, 공구를 이용하여 공작물을 가공한 결과로 발생된 칩이 공작물 및 틸트 테이블 상에 축적되기 때문에 가공 정확성이 떨어지고, 또는 가공된 공작물이 칩 및 냉각제를 접착한 상태로 틸트 장치로부터 반출되기 때문에 칩 제거에 많은 시간과 수고가 요구되고, 냉각제가 분산되는 문제가 있다. 또한, 틸트 테이블(20) 상에 설치된 공작물을 보유 지지하는 지그에 대해 유압을 공급 및 배출하기 위한 분배기가 피벗축(21A, 21B)의 축선 상에 설치되면, 장치는 반경 방향으로 더욱 커지게 된다.

본 발명은 그러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 다이렉트 드라이브 모터에 의해 틸트 테이블을 회전시켜 공구와 공작물 사이의 상대 위치를 제어하고, 가공 도중의 소정 기간에 공작물로부터 칩을 흔들어 탈락시키도록 틸트 테이블을 다이렉트 드라이브 모터에 의해 고속 회전시키는 틸트 장치를 제공하는 것이다.

상술한 문제를 해결하기 위한, 청구항 제1항에 따른 발명의 구성상의 특징은 공구 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 스핀들 헤드와 공작물이 착탈 가능하게 부착되는 워크 테이블이 상대 이동되어 공구 스핀들에 부착된 공구로 공작물을 가공하는 공작 기계의 워크 테이블 상에 고정되는 틸트 장치에 있어서, 워크 테이블 상에 고정되는 지지대와, 지지대에 전방 베어링 및 후방 베어링에 의해 피벗 축선 주위로 회전 가능하게 지지되는 드라이브 스핀들과, 유압의 분배를 위해 드라이브 스핀들의 축선 상에 설치된 분배기와, 지지대에 전방 베어링과 후방 베어링 사이에 피벗 축선과 동축으로 형성된 보유 지지 구멍에 고정적으로 끼워 맞추어지는 고정자 및 드라이브 스핀들 상에 고정적으로 끼워 맞추어지는 회전자를 구비하는 다이렉트 드라이브 모터와, 드라이브 스핀들에 고정되어 공작물을 착탈 가능하게 부착하는 틸트 테이블과, 다이렉트 드라이브 모터의 작동에 의해 드라이브 스핀들을 회전시킴으로써 공구와 공작물 사이의 상대 각위치를 제어하고, 공작물이 틸트 테이블에 부착되어 있는 상태에서 소정 기간에 스핀들 헤드와 워크 테이블을 이격시킨 상태로 다이렉트 드라이브 모터를 고속 회전시킴으로써 틸트 테이블을 고속 회전시켜 칩을 흔들어 탈락시키는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸트 장치이다.

청구항 제2항에 따른 발명의 구성상의 특징은, 공구 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 스핀들 헤드와 공작물이 착탈 가능하게 부착되는 워크 테이블이 상대 이동되어 공구 스핀들에 부착된 공구로 공작물을 가공하는 공작 기계의 워크 테이블 상에 고정되는 틸트 장치에 있어서, 워크 테이블 상에 고정되는 지지대와, 대경부, 중경부 및 소경부가 순차적으로 형성되고 지지대에 전방 베어링 및 후방 베어링에 의해 대경부 및 소경부에서 피벗 축선 주위로 회전 가능하게 지지되는 드라이브 스핀들과, 유압의 분배를 위해 드라이브 스핀들의 축선 상에 설치된 분배기와, 지지대에 전방 베어링과 후방 베어링 사이에 피벗 축선과 동축으로 형성된 보유 지지 구멍에 고정적으로 끼워 맞추어지는 고정자 및 드라이브 스핀들의 중경부에 끼워 맞추어지는 회전자를 구비하는 다이렉트 드라이브 모터와, 회전이 키에 의해 방지되도록 드라이브 스핀들의 중경부에 끼워 맞추어지고 회전자의 전단면에 고정되는 환형 부재와, 드라이브 스핀들의 전단면으로부터 대경부를 통해 분배기와 전방 베어링 사이로 축선 방향으로 삽입되어 환형 부재를 대경부와 중경부 사이의 계단부에 압착시키는 고정 수단과, 드라이브 스핀들에 고정되는 틸트 테이블과, 다이렉트 드라이브 모터의 작동에 의해 드라이브 스핀들을 회전시킴으로써 공구와 공작물 사이의 상대 각위치를 제어하고, 공작물을 가공하는 도중의 소정 기간에 스핀들 헤드와 워크 테이블을 이격시킨 상태로 다이렉트 드라이브 모터를 고속 회전시킴으로써 틸트 테이블을 고속 회전시켜 칩을 흔들어 탈락시키는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸트 장치이다.

청구항 제3항에 따른 본 발명의 구성상의 특징은 청구항 제2항에 기재된 틸트 장치에 있어서, 지지대는 기부에 고정되어 전방 베어링의 외륜 및 다이렉트 드라이브 모터의 고정자가 끼워 맞추어지는 전방 베어링 외륜 구멍 및 보유 지지 구멍이 형성되는 전방 지지부와, 후방 베어링의 외륜이 끼워 맞추어지는 후방 베어링 외륜 구멍이 형성되고 전방 지지부에 고정되는 후방 지지부로 구성되고, 전방 지지부의 전단면으로부터 전방 베어링의 외륜의 외경 근방에 축선 방향으로 삽입되는 고정 수단에 의해 고정자가 보유 지지 구멍의 하부 계단부에 압착되고, 후방 지지부의 후단면으로부터 축선 방향으로 삽입되는 고정 수단에 의해 후방 지지부로부터 돌출되어 보유 지지 구멍에 끼워 맞추어지는 끼움부의 전단면이 고정자의 후단면에 압착됨으로써, 후방 지지부는 전방 지지부에 고정되고, 전방 지지부의 후단면과 후방 지지부의 끼움부의 기부 단부로부터 반경 방향으로 연장되는 견부면 사이에, 전방 지지부의 후단면 및 후방 지지부의 견부면과 접촉하여 스페이서가 액밀하게 개재되어 있는 것이다.

청구항 제4항에 따른 본 발명의 구성상의 특징은, 청구항 제3항에 기재된 틸트 장치에 있어서, 분배기는 후방 지지부의 후단면에 고정되는 캡 부재에 고정되어 드라이브 스핀들의 축선 상으로 연장되는 고정측 부재 및 드라이브 스핀들의 전단면에 고정되어 드라이브 스핀들의 축선 상으로 연장되고 고정측 부재 상의 분배 구멍에 끼워 맞추어지는 회전측 부재를 구비하고, 고정측 부재에는 외부와 접속되는 복수의 고정 유체 통로가 구멍 형성되어 있고, 드라이브 스핀들의 전단면과 동일 평면으로 형성된 회전측 부재의 전단면에는 분배 구멍 내에서 복수의 고정 유체 통로와 각각 연통하는 복수의 회전 유체 통로가 개방되어 있는 것이다.

청구항 제5항에 따른 본 발명의 구성상의 특징은, 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 틸트 장치에 있어서, 지지부의 후단면에 피벗 축선 상에서 고정된 클램핑 링과, 상대 회전을 규제하지만 피벗 축선의 방향으로 상대 이동 가능하게 드라이브 스핀들의 후단에 동축으로 고정되는 환형판과, 환형판을 클램핑 링에 압접 또는 해제시키는 실린더 장치와, 실린더 장치의 피스톤을 가압하여 환형판을 클램핑 링에 압접시키는 압축 스프링과, 압축 스프링의 탄성력에 저항하여 피스톤을 후퇴시키는 후퇴 수단을 포함한다.

청구항 제6항에 따른 본 발명의 구성상의 특징은, 청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 틸트 장치에 있어서, 소정 기간은 공작 기계가 공구 교환 장치에 의해 공구 스핀들에 부착된 공구를 교환하는 공구 교환 기간 내에 설정되는 것이다.

상술한 바와 같이 구성된 청구항 제1항 발명에 있어서는, 다이렉트 드라이브 모터에 의해 드라이브 스핀들을 회전시킴으로써 공구와 공작물 사이의 상대 각위치가 제어되고, 공작물이 틸트 테이블에 부착된 상태에서 소정 기간에 스핀들 헤드와 워크 테이블을 이격시킨 상태로 다이렉트 드라이브 모터를 고속 회전시킴으로써 틸트 테이블을 고속 회전시켜 칩을 흔들어 탈락시킨다. 따라서, 공구로 공작물을 가공하는 것에 의해 발생된 칩을 공작물 및 틸트 테이블로부터 흔들어 탈락시키는 것이 가능하여 가공 정밀도가 향상될 수 있는 동시에, 가공 후 공작물에 칩이 접착되지 않은 상태로 틸트 장치로부터 공작물을 반출하는 것이 가능하여 칩 제거에 드는 시간과 노동을 줄이는 것이 가능하다. 또한, 드라이브 스핀들이 다이렉트 드라이브 모터에 의해 구동되므로, 웜 및 웜 휠을 통해 드라이브 스핀들을 회전 구동하는 것과 비교하여 덜걱거림이 없어, 틸트 테이블의 회전 위치 정확성이 향상되고 틸트 테이블이 고속으로 원활하게 회전될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 청구항 제2항 발명에 있어서는, 대경부, 중경부 및 소경부가 순차적으로 형성된 드라이브 스핀들이 지지대에 전방 베어링 및 후방 베어링에 의해 대경부 및 소경부에서 지지되어 피벗 축선 주위로 회전 가능하다. 유압의 분배를 위한 분배기가 드라이브 스핀들의 축선 상에 제공된다. 다이렉트 드라이브 모터의 고정자는 지지대에 전방 베어링과 후방 베어링 사이에 동축으로 형성되는 보유 지지 구멍에 고정적으로 끼워 맞추어지고, 회전자는 드라이브 스핀들의 중경부에 끼워 맞추어진다. 회전이 키에 의해 방지되도록 드라이브 스핀들의 중경부에 끼워 맞추어지는 환형 부재가 회전자의 전단면에 고정된다. 환형 부재는 드라이브 스핀들의 전단면으로부터 대경부를 통해 분배기와 전방 베어링 사이에 축선 방향으로 삽입되는 고정 수단에 의해 드라이브 축의 대경부와 중경부 사이의 계단부에 압착된다. 틸트 테이블은 드라이브 스핀들에 고정된다.

따라서, 청구항 제1항에 따른 본 발명에 의해 얻어지는 효과에 더하여, 분배기가 축선 상에 설치된 드라이브 스핀들을 지지하는 지지대의 상단부의 치수를 드라이브 스핀들을 회전 구동하는 다이렉트 드라이브 모터의 외경보다 약간 크게 설정하는 것에 의해 소형화하는 것이 가능하고, 분배기를 통해 공급 및 배출되는 유압에 의해 작동되는 지그에 의해 틸트 테이블에 고정되는 공작물을 공구와 틸트 장치 사이의 간섭 발생 없이 넓은 가공 영역에서 가공하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 구성된 청구항 제3항 발명에 있어서는, 전방 베어링의 외륜 및 다이렉트 드라이브 모터의 고정자를 끼우는 전방 베어링 외륜 구멍 및 보유 지지 구멍이 형성된 전방 지지부가 기부에 고정되고, 후방 베어링의 외륜을 끼우는 후방 베어링 외륜 구멍이 형성된 후방 지지부가 전방 지지부에 고정되는 방식으로 지지대가 구성된다. 전방 지지부의 전단면으로부터 전방 베어링의 외륜의 외경 근방에 축선 방향으로 삽입되는 고정 수단에 의해 고정자가 보유 지지 구멍의 하부 계단부에 압착된다. 후방 지지부의 후단면으로부터 축선 방향으로 삽입되는 고정 수단에 의해 후방 지지부로부터 돌출되는 끼움부의 전단면이 고정자의 후단면에 압착되어, 후방 지지부는 전방 지지부에 고정된다. 전방 지지부의 후단면 및 후방 지지부의 견부면과 접촉하는 스페이서가 전방 지지부의 후단면과 후방 지지부의 끼움부의 기부 단부로부터 반경 방향으로 연장되는 견부면 사이에 액밀하게 개재된다.

따라서, 전방 지지부, 고정자 및 후방 지지부를 반경 방향으로 작은 공간 내에 액밀하고 견고하게 일체화하는 것이 가능하고, 드라이브 스핀들을 전방 베어링 및 후방 베어링에 의해 정밀하게 지지하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 구성된 청구항 제4항 발명에 있어서는, 분배기의 고정측 부재는 후방 지지부의 후단면에 고정된 캡 부재에 고정되고 드라이브 스핀들의 축선 상으로 연장되며, 분배기의 회전측 부재는 드라이브 스핀들의 축선 상으로 연장되도록 드라이브 스핀들의 전단면에 고정되고 고정측 부재 상의 분배 구멍에 끼워 맞추어진다. 고정측 부재에는 외부에 접속되는 복수의 고정 유체 통로가 구멍 형성되어 있고, 드라이브 스핀들의 전단면과 동일 평면으로 형성된 회전측 부재의 전단면에는 복수의 고정 유체 통로와 분배 구멍 내에서 각각 연통하는 복수의 회전 유체 통로가 개방되어 있다. 따라서, 예를 들어, 틸트 테이블에 부착된 지그에 용이하고 컴팩트하게 관(piping)을 제공하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 구성된 청구항 제5항 발명에 있어서는, 지지부의 후단면에 클램핑 링이 피벗 축선 상에 고정되고, 상대 회전을 규제하지만 피벗 축선의 방향으로 상대 이동 가능하게 드라이브 스핀들의 후단에 동축으로 고정되는 환형판이 실린더 장치에 의해 클램핑 링으로 압축 및 해제되어, 드라이브 스핀들 및 나아가서는 틸트 테이블의 회전을 규제하거나 또는 가능하게 한다. 실린더 장치의 비작동시에는, 피스톤이 압축 스프링의 탄성력에 의해 가압되어 환형판이 클램핑 링에 압착되므로, 틸트 장치의 운전이 정지된 상태에 있어서도 드라이브 스핀들의 회전이 규제되어, 틸트 테이블이 갑자기 회전하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 피스톤을 압축 스프링의 탄성력에 저항하여 후퇴시키는 것이 가능하므로, 틸트 장치의 운전이 정지된 상태에서도 드라이브 스핀들을 회전시키는 것에 의해, 예를 들어 틸트 테이블의 부착/분리 및 드라이브 스핀들의 주연의 유지 보수 등을 용이하게 행하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 구성된 청구항 제6항 발명에 있어서는, 공작 기계가 공구 교환 장치에 의해 공구 스핀들에 부착된 공구를 교환하는 공구 교환 기간 내에 설정된 소정 기간에, 스핀들 헤드 및 워크 테이블을 이격시킨 상태에서 다이렉트 드라이브 모터를 고속으로 회전시킴으로써 드라이브 스핀들 및 나아가서는 틸트 테이블이 고속으로 회전된다. 따라서, 사이클 타임을 길게 하지 않고도, 공구를 자동 교환하는 시간 내에 칩 및 냉각제를 공작물 및 틸트 테이블로부터 흔들어 탈락시키는 것이 가능하다. 따라서, 특히, 많은 공구를 사용하여 공작물(W)을 가공하는 경우에도, 칩 및 냉각제가 공작물(W) 등에 축적되지 않고, 모든 가공이 종료되었을 때, 최종 공구(T)에 의한 가공 동안 발생된 칩과 냉각제를 흔들어 탈락시키는 것만으로 충분하므로 칩 및 냉각제가 부착되지 않은 상태에서 공작물(W)을 용이하게 꺼내는 것이 가능하게 된다.

도 1은 일 실시예에 따른 틸트 장치를 구비한 머시닝 센터를 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 틸트 장치의 윤곽을 도시하는 도면이다.
도 3은 틸트 장치의 드라이브 장치의 종단면도이다.
도 4는 종동 장치의 종단면도이다.
도 5는 가공 프로그램을 도시하는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예의 틸트 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 틸트 장치(10)는 수직형 머시닝 센터(1) 등과 같은 공작 기계의 워크 테이블(11) 상에 고정된다. 머시닝 센터(1)에는, 칼럼(3)이 베드(2) 상에 직립 설치되고, 스핀들 헤드(4)가 칼럼(3)에 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되어 서보 모터(5Y)에 의해 회전 구동되는 볼 나사에 의해 이동된다. 공구 스핀들(6)이 스핀들 헤드(4)에 수직 축선 주위로 회전 가능하게 지지되어, 내장형 모터(도시 생략)에 의해 회전 구동된다. 공구 스핀들(6)에는 공구 스핀들(6)의 하단에 형성된 공구 부착 구멍 내에 삽입된 공구(T)를 착탈 가능하게 보유 지지하는 공구 부착 장치가 설치되어 있다. 베드(2) 상에는, 새들(saddle, 7)이 수평 전후 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 서보 모터(5Z)에 의해 회전 구동되는 볼 나사에 의해 Z축 방향으로 이동된다. 새들(7) 상에는, 워크 테이블(11)이 수평 좌우 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 서보 모터(5X)에 의해 회전 구동되는 볼 나사에 의해 X축 방향으로 이동된다. 칼럼(3)에는 복수의 공구(T)를 저장하고 다음에 사용될 공구(T)를 공구 교환 위치에 인덱싱하는 공구 매거진(8)과, 공구 교환 위치에 인덱싱된 다음 공구와 가공 완료 시 공구 스핀들(6)에 부착된 상태로 남겨진 사용된 공구(T)를 교환하는 공구 교환 장치(9)가 설치되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 틸트 장치(10)에는 워크 테이블(11)에 고정되어 피벗 축선(O) 주위로 드라이브 스핀들(12)을 회전 구동하는 드라이브 장치(13)와, 드라이브 장치(13)와 대향 관계로 워크 테이블(11)에 고정되어 피벗 축선(O) 주위로 종동 스핀들(14)을 회전 가능하게 지지하는 종동 장치(15)와, 드라이브 스핀들(12)의 선단 및 종동 스핀들(14)의 선단에 그 대향 단부가 각각 고정되어 공작물(W)을 보유 지지하는 지그(16)를 그 상부면에 부착하는 틸트 테이블(17)과, 반입/반출 장치(도시 생략)에 의해 반입된 공작물(W)을 임시 지지 상태로 하강시켜, 지그 상에 제공된 기준 핀에 공작물(W) 상에 제공된 기준 구멍을 끼워 맞춤으로써 공작물(W)을 위치 결정하는 리프트 장치(19)가 설치되어 있다. 지그(16) 등에 대해 유체를 공급 및 배출하는 유체 분배를 위한 분배기(18, 81)가 드라이브 스핀들(12) 및 종동 스핀들(14)의 축선 상에 설치되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 드라이브 장치(13)는 드라이브 스핀들(12)을 전방 베어링(23) 및 후방 베어링(24)을 통해 회전 가능하게 지지하고 워크 테이블(11)에 고정되는 제1 지지대(20)를 갖는다. 제1 지지대(20)는 드라이브 스핀들(12)을 회전 가능하게 지지하는 원통형부가 상부에 설치되어 있고 워크 테이블(11)에 고정되는 레그부가 하부에 설치되어 있는 전방 지지부(21)와, 드라이브 스핀들(12)의 후단부를 회전 가능하게 지지하고 전방 지지부(21)의 원통형부에 고정되는 원통형 후방 지지부(22)로 구성된다.

전방 지지부(21)에는, 전방 베어링(23)의 외륜 및 다이렉트 드라이브 모터(25)의 고정자(26)가 끼워 맞추어지는 전방 베어링 외륜 구멍(28) 및 보유 지지 구멍(29)이 형성되어 있다. 후방 지지부(22)에는, 후방 베어링(24)의 외륜이 끼워 맞추어지는 후방 베어링 외륜 구멍(30)이 형성되어 있다. 보유 지지 구멍(29)에 고정자(26)가 끼워지고, 전방 지지부(21)의 전단면으로부터 전방 베어링(23)의 외륜의 외측 근방에 축선 방향으로 삽입된 복수의 볼트(31)(고정 수단)가 고정자(26)의 전단면에 나사 고정되는 것에 의해, 고정자(26)가 보유 지지 구멍(29)의 하부 계단부(32)에 압착된다. 후방 지지부(22)에는, 후방 지지부(22)의 후단면으로부터 축선 방향으로 삽입된 볼트(33)(고정 수단)가 고정자(26)의 후단면에 나사 고정되는 것에 의해, 후방 지지부(22)로부터 돌출되어 보유 지지 구멍(29)에 끼워 맞추어지는 끼움부(22a)의 전단면이 고정자(26)의 후단면에 압착됨으로써, 후방 지지부(22)는 전방 지지부(21)에 고정된다. 전방 지지부(21)의 후단면과 후방 지지부(22)의 끼움부(22a)의 기부 단부로부터 반경 방향으로 연장되는 견부면 사이에는, 전방 지지부(21)의 후단면 및 후방 지지부(22)의 견부면에 접촉하도록 그 두께가 현장 조정에 기초하여 조정되는 스페이서(34)가 개재되어 있다. 전방 지지부(21)의 후단면 및 후방 지지부(22)의 견부면과 스페이서(34)의 대향 단부면 사이에는 시일 부재(35)가 개재되어, 내부를 외부로부터 액밀하게 격리시킨다. 따라서, 전방 지지부(21), 다이렉트 드라이브 모터(25)의 고정자(26) 및 후방 지지부(22)가 반경 방향으로 감소된 공간을 이용하여 액밀하고 견고하게 일체화되고, 고정자(26)가 전방 베어링(23)과 후방 베어링(24)의 사이에 피벗 축선(O)과 동축으로 제1 지지대(20)에 형성된 보유 지지 구멍(29)에 고정적으로 끼워 맞추어진다. 후방 지지부(22)에는, 다이렉트 드라이브 모터(25)에 전선을 연결하기 위한 소켓(65)이 액밀하게 부착된다.

드라이브 스핀들(12)에는 대경부(12a), 중경부(12b) 및 소경부(12c)가 순차적으로 형성되어, 드라이브 스핀들(12)은 대경부(12a)가 전방 베어링(23)의 내륜에 끼워 맞추어지고 소경부(12c)가 후방 베어링(24)의 내륜에 끼워 맞추어진 상태로 제1 지지대(20)에 피벗 축선(O) 주위로 정확하게 회전 가능하게 지지된다. 드라이브 스핀들(12)의 중경부(12b)에는 다이렉트 드라이브 모터(25)의 회전자(27) 및 환형 부재(36a, 36b)가 끼워 맞추어진다. 환형 부재(36a)는 중경부(12b)에 대해 회전하는 것이 키(37a)에 의해 방지되며, 볼트(38a)에 의해 회전자(27)의 전단면에 고정된다. 환형 부재(36b)는 중경부(12b)에 대해 회전하는 것이 키(37b)에 의해 방지되고, 볼트(38b)에 의해 회전자(27)의 후단면에 고정된다. 환형 부재(36a)는 드라이브 스핀들(12)의 전단면으로부터 대경부(12a)를 통해 분배기(18)와 전방 베어링(23) 사이로 삽입되는 볼트(39)(고정 수단)에 의해 나사 고정됨으로써 대경부(12a)와 중경부(12b) 사이의 계단부에 압착된다.

드라이브 스핀들(12)의 전단은 대경부(12a)의 전방부에 형성된 플랜지(12d)를 갖고, 오일 시일(61)이 전방 지지부(21)의 전단면에 고정된 부착 부재(60)의 계단식 구멍의 대경부 내부면과 플랜지(12d)의 외부면 사이에 개재되어, 부착 부재(60)의 전단에 고정된 환형 보유 지지 부재(62)에 의해 부착 부재(60)의 계단식 구멍의 대경부에 보유 지지된다. 보유 지지 부재(62)에는 보유 지지 부재(62)의 내부면에 형성된 계단식 구멍의 소경부 내부면에 라비린스가 형성되어, 플랜지(12d)와 작은 간격을 갖고 끼워 맞추어진다. 보유 지지 부재(62)에 형성된 계단식 구멍의 대경부에 의해 보유 지지 부재(62)의 후면측과 오일 시일(61)의 전면측 사이에 환형 공기 퍼지 챔버(63)가 형성된다. 공장용 압축 공기 공급원에 연결된 공기 통로(64)가 전방 지지부(21)에 보유 지지 되고, 공기 통로(64)가 공기 퍼지 챔버(63)에 대해 개방되어 있다. 따라서, 공기 통로(64)를 통해 공기 퍼지 챔버(63)로 유입된 압축 공기는 보유 지지 부재(62)의 계단식 구멍의 소경부 내부면의 라비린스를 통해 외부로 유출되므로, 절삭유 등이 드라이브 장치(13)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

너트(40)가 드라이브 스핀들(12)의 소경부(12c)의 후단부에 나사 고정되어, 전방 베어링(23) 및 후방 베어링(24)에 작용하는 프리로드를 조절하도록 링 부재(41)를 통해 후방 베어링(24)의 내륜에 압착된다. 링 부재(41)는 소경부(12c)에 끼워 맞추어지고, 회전 각센서(43)의 자석(44)이 그 외주연부에 고정된 상태로 키(42)에 의해 회전이 방지된다. 회전 각센서(43)의 검출부(45)는 후방 지지부(22)의 후방 베어링 외륜 구멍(30)의 개구 단면에 환형 부재(46)를 통해 고정되고, 자석(44)과 대향한다. 후방 지지부(22)에는 회전 각센서(43)에 전선을 연결하기 위한 소켓(66)이 액밀하게 부착된다.

후방 지지부(22)의 후단부에는 계단식 실린더 구멍(47)이 피벗 축선(O) 상에 형성되고, 계단식 실린더 구멍(47)의 소경부 및 대경부에는 계단식 피스톤(48)의 전방 소경부 및 대경부가 각각 끼워 맞추어져 있다. 후방 지지부(22)의 후단면에는 캡 부재(49)가 고정되고, 계단식 실린더 구멍(47)의 대경부 및 계단식 피스톤(48)의 후방 소경부에는 캡 부재(49)의 전단면으로부터 환형으로 돌출되는 환형 돌출부(49a)의 외부면 및 내부면이 각각 끼워 맞추어져 있다. 그 후, 클램핑 장치(50)의 클램핑 링(51)이 계단식 실린더 구멍(47)의 소경 구멍의 바닥면에 고정된다. 계단식 피스톤(48)의 전방 소경부의 단면과 클램핑 링(51)의 단면 사이에는 환형판(52)이 배치되고, 이 환형판(52)은 얇은 가요성부(52a)를 통해 플랜지부에서 드라이브 스핀들(12)의 후단부에 고정된다. 이러한 방식으로, 환형판(52)은 상대 회전 가능하지 않지만, 피벗 축선의 방향으로 상대 이동 가능하게 드라이브 축(12)의 후단에 동축으로 고정된다.

계단식 실린더 구멍(47)은 계단식 피스톤(48)의 대경부에 의해 전후방 실린더 챔버(47a, 47b)로 구획되는데, 전후방 실린더 챔버(47a, 47b)는 절환 밸브(도시 생략)를 통해 유압원에 접속된다. 전방 실린더 챔버(47a)로 유압을 공급하는 것에 의해 계단식 피스톤(48)이 후퇴됨으로써, 환형판(52)이 클램핑 링(51)으로부터 해제되어 드라이브 스핀들(12)이 회전 가능하게 된다. 후방 실린더 챔버(47b)로 유압을 공급하는 것에 의해 계단식 피스톤(48)이 전진됨으로써, 환형판(52)이 클램핑 링(51)에 대해 압착되어 드라이브 스핀들(12)의 회전을 유압으로 규제한다.

캡 부재(49)의 내측 단면과 계단식 피스톤(48)의 후단면 사이에는 복수의 압축 스프링(53)이 개재되어, 압축 스프링(53)의 탄성력에 의해 계단식 피스톤(48)이 전방으로 가압된다. 따라서, 틸트 장치(10)의 운전 정지 상태에 있어서도, 압축 스프링(53)의 탄성력에 의해 환형판(52)이 클램핑 링(51)에 대해 가압되어 드라이브 스핀들(12)의 회전을 규제한다.

계단식 피스톤(48)에는 피벗 축선(O) 방향으로 연장되는 2개의 나사 축(54)이 결합되고, 각각의 나사 축(54)에는 너트(57)가 캡 부재(49)의 외측에 나사 결합되어 있다. 클램핑 장치(50)가 수동으로 해제되는 경우, 너트(57)가 캡 부재(49)의 외측 단면과 접촉한 상태로 너트(57)를 회전시킴으로써 나사 축(54) 및 나아가서는 계단식 피스톤(48)이 압축 스프링(53)의 탄성력에 저항하여 후퇴되어, 환형판(52)이 클램핑 링(51)으로부터 해제되고, 그에 따라 드라이브 스핀들(12)이 회전 가능하게 된다. 계단식 피스톤(48)에 결합된 나사 축(54), 너트(57) 등이 압축 스프링(53)의 탄성력에 저항하여 계단식 피스톤(48)을 후퇴시키는 후퇴 수단을 구성한다.

분배기(18)의 고정측 부재(55)는 캡 부재(49)에 피벗 축선(O) 상으로 고정되고 드라이브 스핀들(12)의 전단 근방까지 연장되도록 드라이브 스핀들(12)의 축선 구멍(12e)의 소경부를 통해 통과한다. 분배기(18)의 회전측 부재(56)는 드라이브 스핀들(12)의 전단면에 고정되어 축선 상으로 후방으로 연장되고, 드라이브 스핀들(12)의 축선 구멍(12e)의 대경부에 끼워 맞추어지고, 고정측 부재(55)의 외부면에 대해 분배 구멍(56a)에서 끼워 맞추어진다. 예를 들어, 6개의 고정 유체 통로(58)가 원주 방향으로 등각 간격으로 피벗 축선(O)의 방향으로 연장되도록 구멍이 형성되어 있고, 고정측 부재(55)의 외부면에는 6개의 환형 홈(55a)이 분배 구멍(56a) 내에서 축선 방향으로 다른 위치에 형성되고, 각각의 고정 유체 통로(58)는 각각의 환형 홈(55a)과 연통하도록 굴곡되어 있다. 회전측 부재(56)에는, 6개의 회전 유체 통로(59)가 원주 방향으로 등각 간격으로 피벗 축선(O)의 방향으로 연장되도록 구멍이 형성되고, 각각의 회전 유체 통로(59)의 후단은 각각의 환형 홈(55a)과 대향 관계로 분배 구멍(56a)에 개방되도록 굴곡되는 것에 의해 각각의 고정 유체 통로(58)와 연통한다. 각각의 회전 유체 통로(59)의 전단은 드라이브 스핀들(12)의 전단면과 동일 평면으로 형성된 회전측 부재(56)의 전단면에 개방되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, L자 형상의 각도대(86)가 그 부착면(86a)을 드라이브 스핀들(12)의 전단면(12f)과 접촉시킨 상태로 드라이브 스핀들(12)의 전단에 고정되기 때문에, 부착면(86a)에 대해 개방되도록 각도대(86)에 구멍이 형성된 각도대 유체 통로(87)가 분배기(18)의 회전측 부재(56)의 전단면에 개방되는 회전 유체 통로(59)와 연통한다. 2개의 각도대 유체 통로(87)가 틸트 테이블(17)에 부착된 지그(16)의 보유 지지 아암(98)을 수직 이동시키는 실린더 장치(94)의 상하부 챔버(95a, 95b)와 연통한다. 2개의 회전 유체 통로(59)와 연통하는 2개의 고정 유체 통로(58)는 유압 공급 장치 또는 오일 탱크에 절환 밸브를 통해 접속된다. 따라서, 보유 지지 아암(98)을 수직 이동시키는 실린더 장치(94)에 대해 유압을 공급 및 배출하기 위한 유압 회로가 용이하고 컴팩트하게 구성될 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 차단 밸브를 통해 절삭유 공급 장치에 접속된 절삭유 구멍(67)은 고정측 부재(55)의 축선 상을 통과하고 회전측 부재(56)의 분배 구멍(56a)의 선단 개구부에서 개방되어 있다. 따라서, 각도대(86)가 드라이브 스핀들(12)의 선단에 고정된 상태로, 각도대 유체 통로(87)가 회전측 부재(56)의 분배 구멍(56a)의 선단 개구부에 대해 개방되어 절삭유 공급 장치와 연통한다. 이러한 일 각도대 유체 통로(87)는 지그(16)의 기준면에 접착된 칩을 씻어내기 위해서 기준면(92a) 등을 향해 절삭유를 공급하는 절삭유 노즐(100)에 접속된다. 또한, 상술한 일 각도대 유체 통로(87)는 지그(16)에서 칩이 축적되기 쉬운 부분 또는 공작물(W)과 지그(16) 사이에서 칩이 축적되기 쉬운 공간 등을 향해 절삭유를 공급하여 칩을 씻어내도록 절삭유 노즐에 연결된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 종동 장치(15)는 전방 베어링(71) 및 후방 베어링(72)을 통해 종동 스핀들(14)을 회전 가능하게 지지하고 워크 테이블(11)에 고정되는 제2 지지대(70)를 갖는다. 제2 지지대(70)에는, 그 상부에 종동 스핀들(14)을 회전 가능하게 지지하는 원통형부가 형성되고, 그 하부에 워크 테이블(11)에 고정되는 레그부가 형성된다. 제2 지지대(70)의 상부에는, 베어링 구멍(73)이 피벗 축선(O)의 상부를 통과하도록 형성되고, 전방 베어링(71) 및 후방 베어링(72)의 외륜이 축선 방향으로 이동 가능하도록 베어링 구멍(73) 내에 기밀하게 끼워 맞추어진다.

전방 베어링(71) 및 후방 베어링(72)의 내륜은 종동 스핀들(14)에 끼워 맞추어지고, 종동 스핀들(14)은 피벗 축선(O) 주위로 정확하게 회전 가능하게 제2 지지대(70)에 지지된다. 종동 스핀들(14)의 전단에는 플랜지(14a)가 형성되고, 오일 시일(75)이 제2 지지대(70)의 전단면에 고정된 부착 부재(74)의 계단식 구멍의 대경부 내부면과 플랜지(14a)의 외부면 사이에 개재되고, 부착 부재(74)의 전단에 고정된 환형 보유 지지 부재(76)에 의해 부착 부재(74)의 계단식 구멍의 대경부 내에 보유 지지된다. 보유 지지 부재(76)는 그 내부면에 형성된 계단식 구멍의 소경부 내부면에 라비린스가 형성되고, 플랜지(14a)와 약간의 간극을 가진 상태로 끼워 맞추어진다. 보유 지지 부재(76)의 후면측과 오일 시일(75)의 전면측 사이에는 보유 지지 부재(76)에 형성된 계단식 구멍의 대경부에 환형 공기 퍼지 챔버(77)가 형성된다. 제2 지지대(70)에는 공장의 압축 공기 공급원에 접속된 공기 통로(78)가 구멍 형성되어 있고, 공기 통로(78)는 공기 퍼지 챔버(77)에 대해 개방되어 있다. 따라서, 공기 통로(78)를 통해 공기 퍼지 챔버(77)로 유입된 압축 공기는 보유 지지 부재(76)의 계단식 구멍의 소경부 내부면의 라비린스를 통해 외부로 유출되므로, 절삭유 등이 종동 장치(15)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

너트(79)가 종동 스핀들(14)의 후단부에 나사 고정되고, 회전하는 것이 키에 의해 방지되도록 종동 스핀들(14)에 끼워 맞추어지는 링 부재(80)를 통해 후방 베어링(72)의 내륜에 압착되므로, 전방 베어링(71) 및 후방 베어링(72)에 대한 프리로드를 조절할 수 있다.

제2 지지대(70)의 후단부에는 클램핑 부재(120)의 플랜지부(121)가 볼트에 의해 고정되고, 플랜지부(121)의 후단면에는 제2 지지대(70)의 후단 개방부를 액밀하게 폐쇄하는 캡 부재(84)가 볼트에 의해 고정된다. 클램핑 부재(120)의 전방으로 연장되는 클램핑부(122)는 제2 지지대(70)의 베어링 구멍(73)에 끼워 맞추어지고, 링 부재(80)의 외부면에 약간의 간극을 두고 끼워 맞추어진다. 클램핑부(122)의 외부면에는 환형 클램핑 오일 챔버(123)가 형성되고, 외부면과 베어링 구멍(73)의 사이에는 O-링(124)이 클램핑 오일 챔버(123)의 양측에 개재된다. 유압이 클램핑 오일 챔버(123)에 공급되는 경우, 클램핑 오일 챔버(123)의 바닥부가 휘어져 링 부재(80)의 외부면에 압접되어, 종동 스핀들(14)의 회전을 규제한다. 클램핑 부재(120)의 클램핑부(122) 및 클램핑 오일 챔버(123), 링 부재(80) 등은 종동 스핀들(14)을 위한 클램핑 장치(125)를 구성한다. 클래핑 장치(125)는 클램핑 오일 챔버(123)에 유압이 공급되는 경우 종동 스핀들(14)의 회전을 규제하지만, 클램핑 오일 챔버(123)에서 유압이 배출되는 경우 종동 스핀들(14)을 해제한다.

도면 부호 81은 종동 장치(15) 측의 분배기를 나타내는 것으로서, 분배기(81)의 원통형 회전측 부재(82)는 종동 스핀들(14)의 축선 구멍(14b)에 끼워 맞추어지고, 그 전단 플랜지부가 종동 스핀들(14)의 전단면에 고정된다. 분배기(81)의 고정측 부재(83)는 캡 부재(84)에 피벗 축선(O) 상으로 고정되고, 회전측 부재(82)의 분배 구멍(82a)에 끼워 맞추어진 상태로 종동 스핀들(14)의 전단 근방으로 연장된다. 고정측 부재(83)에는 12개의 고정 유체 통로(84)가 원주 방향으로 등각 간격으로 피벗 축선(O) 방향으로 연장되도록 구멍이 형성되어 있고, 고정측 부재(83)의 외부면에는 12개의 환형 홈(83a)이 분배 구멍(82a) 내에서 축방향으로 다른 위치에 형성되는데, 여기서 각각의 고정 유체 통로(84)는 구부러져 각각의 환형 홈(83a)과 연통한다. 회전측 부재(82)에는, 예를 들어 12개의 회전 유체 통로(85)가 원주 방향으로 등각 간격으로 피벗 축선(O)의 방향으로 연장되도록 구멍이 형성되어 있고, 각각의 회전 유체 통로(85)의 후단은 굴곡되어 각각의 환형 홈(83a)과 대향 관계로 분배 구멍(82a) 내로 개방되는 것에 의해 각각의 고정 유체 통로(84)와 연통한다. 각각의 회전 유체 통로(85)의 전단은 종동 스핀들(14)의 전단면과 동일 평면으로 형성된 회전측 부재(82)의 전단면에 개방되어 있다.

도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, L자 형상의 각도대(88)의 부착면(88a)이 종동 스핀들(14)의 전단면(14f)과 접촉한 상태로 L자 형상의 각도대(88)가 종동 스핀들(14)의 전단에 고정되기 때문에, 각도대(88)에 구멍이 형성되어 부착면(88a)에 개방되는 각도대 유체 통로(89)는 분배기(81)의 회전측 부재(82)의 전단면에 개방되는 회전 유체 통로(85)와 연통한다. 2개의 각도대 유체 통로(89)는 틸트 테이블(17)에 부착된 지그(16)의 보유 지지 아암(98)을 수직 이동시키는 실린더 장치(94)의 상하부 챔버(95a, 95b)와 연통한다. 이들 2개의 회전 유체 통로(85)와 연통하는 2개의 고정 유체 통로(84)는 절환 밸브를 통해 유압 공급 장치 또는 오일 탱크에 접속된다.

또한, 1개의 고정 유체 통로(84)에는 압축 공기 공급원 및 압력 검출 장치가 병렬로 접속되고, 1개의 고정 유체 통로(84)와 연통하는 회전 유체 통로(85)가 각도대 유체 통로(89)와의 연통을 통해 지그(16)의 기준면(92d)에 개방되는 공기 노즐(130)에 접속되는 것에 의해, 공작물(W)이 기준면(92d)에 장착되는 것을 검출하는 장착 검출 장치가 구성된다. 차단 밸브를 통해 절삭유 공급 장치에 접속되는 절삭유 구멍(68)도 고정측 부재(83)의 축선 상을 통과하도록 형성되고, 드라이브 스핀들측 상의 절삭유 구멍(67)과 같이, 지그(16)의 기준면에 접착된 칩을 씻어내도록 절삭유를 기준면에 공급하여, 지그(16)에서 칩이 축적되기 쉬운 부분 또는 공작물(W)과 지그(16) 사이에서 칩이 축적되기 쉬운 공간 등을 향해 절삭유를 공급하여 칩을 씻어내도록 한다.

피벗 축선(O)과 평행한 지지면(86b, 88b)이 피벗 축선(O)과 직각인 방향으로 연장되도록 각도대(86, 88) 상에 형성되고, 판 형상을 취하는 틸트 테이블(17)은 볼트(99)에 의해 지지면(86b, 88b)에 그 배면을 접촉하여 고정된다. 틸트 테이블(17)의 배면이 각도대(86, 88)의 지지면(86b, 88b)에 접촉된 상태로 고정되기 때문에, 틸트 테이블(17)에 형성된 테이블 유체 통로(90, 91)는 지지면(86b, 88b)과 틸트 테이블(17)의 배면과의 접촉을 통해 각도대(86, 88)에 형성된 각도대 유체 통로(87, 89)와 연통하게 된다. 따라서, 분배기(18, 81)의 고정측 부재(55, 83)의 절삭유 구멍(67, 68)을 통해 절삭유 공급 장치와 연통되는 각도대 유체 통로(87, 89)는 지그(16)의 기준면(92a, 92d)에 접착된 칩을 씻어내기 위해 기준면(92a, 92d)을 향해 절삭유를 공급하는 절삭유 노즐(100)에 테이블 유체 통로(90, 91)를 통해 연결된다. 도 2에는 기준면(92a)을 향해 절삭유를 공급하는 절삭유 노즐(100)만이 도시되어 있다. 또한, 절삭유 공급 장치와 연통하는 각도대 유체 통로(87, 89)는 지그(16)에서 칩이 축적되기 쉬운 부분 또는 공작물(W)과 지그(16) 사이에서 칩이 축적되기 쉬운 공간 등을 향해 절삭유를 공급하여 칩을 씻어내는 절삭유 노즐(도시 생략)에 테이블 유체 통로(90, 91)를 통해 연결된다. 또한, 압축 공기 공급원 및 압력 검출 장치가 분배기(18, 81)를 통해 병렬로 접속되는 각도대 유체 통로(87, 89)는, 공작물(W)이 기준면(92a, 92d)에 장착되는 것을 검출하도록 지그(16)의 기준면(92a, 92d)에 개방되는 공기 노즐(130)에 테이블 유체 통로(90, 91)를 통해 접속된다. 도 2에는 기준면(92d)에 대해 개방되는 공기 노즐(130)만이 도시되어 있다.

틸트 테이블(17)에는, 반입/반출 장치(도시 생략)에 의해 반입된 공작물(W)을 임시 지지 테이블(101) 상에서 임시 지지하고 공작물(W)을 수직 방향으로 이동시키는 승강 장치(19)가 설치되어 있다. 하방으로 돌출하는 한 쌍의 안내 로드(102)가 임시 지지 테이블(101)의 하면에 고정되어 틸트 테이블(17)에 고정된 안내 부재(103)에 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞추어진다. 틸트 테이블(17)의 하면에는 실린더 장치(104)가 고정되고, 실린더 장치(104)의 피스톤 로드(105)는 틸트 테이블(17)을 관통하여 임시 지지 테이블(101)에 고정되어 있다.

수치 제어 장치(90)는 머시닝 센터(1)의 서보 모터(5X, 5Y, 5Z) 및 틸트 장치(10)의 다이렉트 드라이브 모터(25) 등을 회전 제어하는 것에 의해 공구 스핀들(6)을 회전 가능하게 지지하는 스핀들 헤드(4) 및 공작물(W)이 탈착 가능하게 부착된 워크 테이블(11)을 상대 이동시켜 공구 스핀들(6)에 부착된 공구(T)로 공작물(W)을 가공하고, 드라이브 스핀들(12) 및 나아가서는 틸트 테이블(17)을 회전시키는 것에 의해 공구(T)와 공작물(W) 사이의 상대 각위치를 제어한다. 또한, 수치 제어 장치(90)는 머시닝 센터(1)의 서보 모터(5X, 5Y, 5Z)를 회전 제어하는 것에 의해 공구(T)로 공작물(W)을 가공하는 도중의 소정의 기간 동안 스핀들 헤드(4)와 워크 테이블(11)을 이격시키고, 틸트 장치(10)의 다이렉트 드라이브 모터(25)를 고속으로 회전시키는 것에 의해 드라이브 스핀들(12) 및 틸트 테이블(17)을, 예를 들어 50rpm 이상, 바람직하게는 200rpm 정도로 고속으로 회전시켜 공작물(W) 및 틸트 테이블(17) 등에 축적된 칩 및 냉각제를 흔들어 탈락시킨다.

다음, 상기 실시예의 작동에 대해 설명한다. 수치 제어 장치(90)는 도 5에 도시한 가공 프로그램을 실행시켜 공구(T)로 공작물(W)을 가공한다. 반입/반출 장치에 의해 미가공 공작물(W)을 임시 지지 테이블(101) 상에 장착시키면, 임시 지지 테이블(101)은 실린더 장치(104)에 의해 하방으로 이동되어 공작물(W)에 설치된 기준 구멍을 틸트 테이블(17) 상에 설치된 기준 핀(93a, 93b)에 삽입시켜 공작물(W)을 공작물 장착 평면에서 위치 결정하여 공작물(W)을 기준면(92a, 92d) 상에 배치시킨다. 이때, 절삭유가 절삭유 노즐(100)로부터 절삭유 구멍(67), 각도대 유체 통로(87) 및 테이블 유체 통로(90)를 통해 유출되어 지그(16)의 기준면(92a)에 접착된 칩을 씻어낸다. 기준면(92d)에 접착된 칩도 동일한 방식으로 씻어내어 진다.

전원이 투입되면(스텝 S1), 차단 밸브가 개방되어 압축 공기가 공기 통로(64, 78)를 통해 공기 퍼지 챔버(63, 77)로 유입되고, 압축 공기는 보유 지지 부재(62, 76)의 계단식 구멍의 소경부 내부면의 라비린스를 통해 외부로 유출되므로, 절삭유 등이 드라이브 장치(13) 및 종동 장치(15)의 내부로 유입되는 것이 방지될 수 있다(스텝 S2). 공작물(W)이 기준면(92a, 92d) 상에 배치되면, 유압이 분배기(18, 81)를 통해 각각의 실린더(95)의 상부 챔버(95a)에 공급되고, 각각의 보유 지지 아암(98)은 각각의 실린더 장치(94)에 의해 하방으로 이동되어 기준면(92a, 92d)을 향해 공작물(W)의 상부면을 가압함으로써 공작물(W)을 지그(16) 상에 고정시킨다. 기준면으로의 공작물(W)의 장착은 기준면(92a, 92d)에 개방되는 공기 노즐(130)이 공작물(W)의 바닥면에 의해 폐쇄되어 배압이 상승한 것이 압력 검출 장치에 의해 검출되기 때문에 확인된다(스텝 S3).

공작물(W)이 기준면(92a, 92d) 상에 장착되어 지그(16)에 보유 지지된 것이 확인된 후, 공구(T)와 공작물(W) 사이의 상대 각위치의 설정이 변경될 필요가 있는 경우, 클램핑 장치(50, 125)가 드라이브 스핀들(12) 및 종동 스핀들(14)을 해제하여, 드라이브 스핀들(12)이 공구 스핀들(6)에 대해 틸트 테이블(17)을 회전시키도록 다이렉트 드라이브 모터(25)에 의해 회전되고, 그 후 클램핑 장치(50, 125)는 드라이브 스핀들(12) 및 종동 스핀들(14)의 회전을 규제하도록 작동된다(스텝 S4). 즉, 절환 밸브가 절환되어 유압을 전방 실린더 챔버(47a)에 공급하는 동시에, 후방 실린더 챔버(47b)는 탱크와 연통된다. 따라서, 계단식 피스톤(48)이 압축 스프링(53)의 탄성력에 저항하여 후퇴되고, 환형판(52)이 클램핑 장치(50)를 해제하도록 클램핑 링(51)으로부터 분리되는 것에 의해, 드라이브 스핀들(12)이 회전 가능하게 된다. 동시에, 클램핑 오일 챔버(123)로부터 유압이 배출되고, 클램핑 오일 챔버(123)의 바닥부가 링 부재(80)의 외부면으로부터 후퇴되어 종동 스핀들(14)이 회전 가능하게 된다. 그 후, 다이렉트 드라이브 모터(25)는 회전자(27)를 회전시키도록 구동되고, 드라이브 스핀들(12)이 회전자(27)의 전후방 단면에 고정된 환형 부재(36a, 36b) 및 키(37a, 37b)를 통해 회전된다. 드라이브 스핀들(12)의 회전 각도, 즉 틸트 테이블(17)이 소정 각도 위치로 회전된 것이 회전각 센서(43)에 의해 검출되면, 다이렉트 드라이브 모터(25)가 정지되고, 절환 밸브는 절환되어 유압을 후방 실린더 챔버(47b)에 공급하고 전방 실린더 챔버(47a)가 탱크와 연통하게 된다. 그 결과, 계단식 피스톤(48)이 전진되고, 환형판(52)이 클램핑 링(51)에 대해 압접되도록 클램핑 장치(50)가 작동되어 드라이브 스핀들(12)의 회전이 유압력에 의해 규제된다. 동시에, 클램핑 오일 챔버(123)에 유압이 제공되고, 클램핑 오일 챔버(123)의 바닥부가 구부러져 링 부재(80)의 외부면에 압착되어 종동 스핀들(14)의 회전을 규제한다. 따라서, 절삭력으로 인해 틸트 테이블(17)이 회전 이동되는 일은 발생하지 않는다.

그 후, 서보 모터(5X, 5Y, 5Z)가 회전 제어되어 워크 테이블(11), 스핀들 헤드(4) 및 새들(7)을 이동시키고, 이에 따라 회전 구동되는 공구 스핀들(6) 및 워크 테이블(11)이 상대 이동되는 것에 의해 공작물(W)은 공구 스핀들(6)에 부착된 공구(T)에 의해 가공된다(스텝 S5). 공작물(W)이 공구(T)로 가공되는 동안, 지그(16)에서 칩이 축적되기 쉬운 부분 또는 공작물(W)과 지그(16) 사이에서 칩이 축적되기 쉬운 공간 등을 향해 절삭유가 절삭유 노즐로부터 공급되어 칩을 씻어낸다.

제1 공구(T)에 의한 가공 완료시, 공구 교환을 행하기 위해서, 서보 모터(5X, 5Y, 5Z)가 회전 제어되어 스핀들 헤드(4) 및 공구 스핀들(6)을 공구 교환 위치에 위치 결정시키고, 워크 테이블(11) 및 새들(7)이 이동되어 워크 테이블(11)이 스핀들 헤드(4)로부터 이격된다. 공구 매거진(8)은 다음에 사용될 다음 공구(T)가 공구 교환 위치에 제공되도록 회전 인덱싱된다. 공구 교환 장치(9)는 공구 교환 위치에 위치 결정되는 공구 스핀들(6)에 부착된 공구(T)와, 공구 매거진(8)에 의해 공구 교환 위치에 제공되는 다음 공구를 파지(把持)하고, 2개의 공구(T)를 공구 스핀들(6) 및 공구 매거진(8)으로부터 인출하고, 180도로의 회전 후, 후퇴하여 다음 공구(T)를 공구 스핀들(6)에 부착하고 사용한 공구(T)를 공구 매거진(8)에 복귀시킨다(스텝 S6).

공구 스핀들(6)에 부착된 공구(T)가 공구 교환 장치(9)에 의해 교환되는 공구 교환 시간 내에, 스핀들 헤드(4)와 워크 테이블(11)이 이격된 상태로, 다이렉트 드라이브 모터(25)를 소정 기간에만 고속으로 회전시켜 드라이브 스핀들(12) 및 나아가서는 틸트 테이블(17)을 고속으로 회전시킨다(스텝 S7). 따라서, 사이클 타임을 길게 하지 않고도, 공구(T)에 대한 자동 교환 시간 내에, 다음 공구로 가공하는데 악영향을 끼치는 칩 및 냉각제를 공작물(W) 및 틸트 테이블(17)로부터 흔들어 탈락시킬 수 있다.

공구 스핀들(6)로의 다음 공구(T)의 부착 시, 스텝 S2 내지 S5가 반복되므로, 공작물(W)의 가공에 필요한 모든 공구(T)에 의한 가공이 종료될 때까지 동일한 작업이 반복된다(스텝 S8). 따라서, 특히, 공작물(W)이 많은 공구(T)를 사용하여 가공되는 경우, 칩 및 냉각제가 공작물(W) 등에 축적되지 않게, 전체 가공의 종료시, 마지막 공구(T)로 가공하는 동안 발생된 칩 및 냉각제를 흔들어 탈락시키는 것으로 충분하여, 칩 및 냉각제가 접착되지 않는 상태로 공작물(W)을 용이하게 반출시킬 수 있다. 따라서, 머시닝 센터 간에 공작물(W)을 이송하는 컨베이어를 청결하게 유지하는 것이 가능하고, 나아가 다음 스텝의 머시닝 센터에 반입된 공작물의 정확한 위치 결정이 기준면과 공작물(W) 사이의 칩의 개재에 의해 방해되는 것이 방지될 수 있다.

일반적으로, 수직형 머시닝 센터에서는 칩 및 냉각제가 공작물 상에 축적되기 쉽기 때문에, 통상, 비용면 및 공간면에서의 희생을 감수하더라도 수평형 머시닝 센터를 선택하곤 했다. 본 틸트 장치(10)에 따르면, 칩 및 냉각제가 공작물(W) 상에 축적되지 않기 때문에, 수직형 머시닝 센터를 적소에 선택 및 배치하는 것을 실현할 수 있다.

본 실시예에 따른 드라이브 장치(13)에 있어서는, 예를 들어, 작업 종료 후에 전원이 차단되면, 압축 스프링(53)의 탄성력에 의해 계단식 피스톤(48)이 전진되고, 클램핑 링(51)에 환형판(52)이 압착되어, 드라이브 스핀들(12)의 회전을 규제한다. 따라서, 중량 불균형으로 인해 틸트 테이블(17)이 갑자기 회전되는 일이 없다.

또한, 너트(57)를 캡 부재(49)의 외측 단면과 접촉한 상태로 회전시키는 것에 의해 나사 축(54) 및 나아가서는 계단식 피스톤(48)을 압축 스프링(53)의 탄성력에 저항하여 후퇴시키는 것이 가능하기 때문에, 틸트 장치(10)의 운전 정지 상태에 있어서도 드라이브 스핀들(12)을 용이하게 회전시키는 것이 가능하고, 예를 들어, 틸트 테이블(17)의 부착/분리, 또는 드라이브 스핀들(12)의 주변의 유지 보수 등을 용이하게 행하는 것이 가능하다.

상술한 실시예에 있어서는, 공구 스핀들(6)에 부착된 공구(T)가 공구 교환 장치(9)에 의해 다음 공구로 교환되는 공구 교환 기간 내에, 스핀들 헤드(4)와 워크 테이블(11)을 이격시킨 상태로, 틸트 테이블(17)이 다이렉트 드라이브 모터(25)에 의해 소정 기간에만 회전된다. 그러나, 예를 들어, 1개의 공구로 가공하는데 걸리는 시간이 긴 경우, 스핀들 헤드(4)와 워크 테이블(11)이 그러한 가공 도중의 소정 기간 동안에만 이격될 수도 있고, 틸트 테이블(17)이 다이렉트 드라이브 모터(25)에 의해 고속으로 회전될 수도 있다.

상기 실시예에 있어서는, 드라이브 장치(13)와 종동 장치(15)를 대향 관계로 배치시키는 것에 의해 틸트 장치를 구성하였지만, 틸트 장치는 2개의 드라이브 장치를 대향 관계로 배치시키는 것에 의해 구성될 수도 있는데, 여기서 다이렉트 드라이브 모터는 동기식으로 운전될 수 있다. 또한, 틸트 장치는 1개의 드라이브 장치(13)만으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 틸트 장치는 공작 기계에 설치되어 다이렉트 드라이브 모터에 의해 틸트 테이블을 회전시킴으로써 공구와 공작물 사이의 상대 각위치를 제어하는 틸트 장치로서 이용되는 것이 바람직하다.

1 : 머시닝 센터
2 : 베드
3 : 칼럼
4 : 스핀들 헤드
5X, 5Y, 5Z : 서보 모터
6 : 공구 스핀들
7 : 새들
8 : 공구 매거진
9 : 공구 교환 장치
10 : 틸트 장치
11 : 워크 테이블
12 : 드라이브 스핀들
13 : 드라이브 장치
14 : 종동 스핀들
15 : 종동 장치
16 : 지그
17 : 틸트 테이블
18 : 분배기
20 : 제1 지지대
21 : 전방 지지부
22 : 후방 지지부
23 : 전방 베어링
24 : 후방 베어링
25 : 다이렉트 드라이브 모터
26 : 고정자
27 : 회전자
28 : 전방 베어링 외륜 구멍
29 : 보유 지지 구멍
30 : 후방 베어링 외륜 구멍
31, 33, 38, 39 : 볼트
34 : 스페이서
43 : 회전 각센서
49 : 캡 부재
50, 125 : 클램핑 장치
55 : 고정측 부재
56 : 회전측 부재
70 : 제2 지지대
71 : 전방 베어링
72 : 후방 베어링

Claims (6)

1. 공구 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 스핀들 헤드와 공작물이 착탈 가능하게 부착되는 워크 테이블이 상대 이동되어 공구 스핀들에 부착된 공구로 공작물을 가공하는 공작 기계의 워크 테이블 상에 고정되는 틸트 장치이며,
   워크 테이블 상에 고정되는 지지대와,
   지지대에 전방 베어링 및 후방 베어링에 의해 피벗 축선 주위로 회전 가능하게 지지되는 드라이브 스핀들과,
   유압의 분배를 위해 드라이브 스핀들의 축선 상에 설치된 분배기와,
   지지대에 전방 베어링과 후방 베어링 사이에 피벗 축선과 동축으로 형성된 보유 지지 구멍에 고정적으로 끼워 맞추어지는 고정자 및 드라이브 스핀들 상에 고정적으로 끼워 맞추어지는 회전자를 구비하는 다이렉트 드라이브 모터와,
   드라이브 스핀들에 고정되어 공작물을 착탈 가능하게 부착하는 틸트 테이블과,
   다이렉트 드라이브 모터의 작동에 의해 드라이브 스핀들을 회전시킴으로써 공구와 공작물 사이의 상대 각위치를 제어하고, 공작물이 틸트 테이블에 부착되어 있는 상태에서 소정 기간에 스핀들 헤드와 워크 테이블을 이격시킨 상태로 다이렉트 드라이브 모터를 고속 회전시킴으로써 틸트 테이블을 고속 회전시켜 칩을 흔들어 탈락시키는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 틸트 장치.
2. 공구 스핀들을 회전 가능하게 지지하는 스핀들 헤드와 공작물이 착탈 가능하게 부착되는 워크 테이블이 상대 이동되어 공구 스핀들에 부착된 공구로 공작물을 가공하는 공작 기계의 워크 테이블 상에 고정되는 틸트 장치이며,
   워크 테이블 상에 고정되는 지지대와,
   대경부, 중경부 및 소경부가 순차적으로 형성되고, 지지대에 전방 베어링 및 후방 베어링에 의해 대경부 및 소경부에서 피벗 축선 주위로 회전 가능하게 지지되는 드라이브 스핀들과,
   유압의 분배를 위해 드라이브 스핀들의 축선 상에 설치된 분배기와,
   지지대에 전방 베어링과 후방 베어링 사이에 피벗 축선과 동축으로 형성된 보유 지지 구멍에 고정적으로 끼워 맞추어지는 고정자 및 드라이브 스핀들의 중경부에 끼워 맞추어지는 회전자를 구비하는 다이렉트 드라이브 모터와,
   회전하는 것이 키에 의해 방지되도록 드라이브 스핀들의 중경부에 끼워 맞추어지고, 회전자의 전단면에 고정되는 환형 부재와,
   드라이브 스핀들의 전단면으로부터 대경부를 통해 분배기와 전방 베어링 사이로 축선 방향으로 삽입되어 환형 부재를 대경부와 중경부 사이의 계단부에 압착시키는 고정 수단과,
   드라이브 스핀들에 고정되는 틸트 테이블과,
   다이렉트 드라이브 모터의 작동에 의해 드라이브 스핀들을 회전시킴으로써 공구와 공작물 사이의 상대 각위치를 제어하고, 공작물을 가공하는 도중의 소정 기간 내에 스핀들 헤드와 워크 테이블을 이격시킨 상태로 다이렉트 드라이브 모터를 고속 회전시킴으로써 틸트 테이블을 고속 회전시켜 칩을 흔들어 탈락시키는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 틸트 장치.
3. 제2항에 있어서, 지지대는 기부에 고정되어 전방 베어링의 외륜 및 다이렉트 드라이브 모터의 고정자가 끼워 맞추어지는 전방 베어링 외륜 구멍 및 보유 지지 구멍이 형성된 전방 지지부와, 후방 베어링의 외륜이 끼워 맞추어지는 후방 베어링 외륜 구멍이 형성되고 전방 지지부에 고정되는 후방 지지부로 구성되고,
   전방 지지부의 전단면으로부터 전방 베어링의 외륜의 외경 근방에 축선 방향으로 삽입되는 고정 수단에 의해 고정자가 보유 지지 구멍의 하부 계단부에 압착되고, 후방 지지부의 후단면으로부터 축선 방향으로 삽입되는 고정 수단에 의해 후방 지지부로부터 돌출되어 보유 지지 구멍에 끼워 맞추어지는 끼움부의 전단면이 고정자의 후단면에 압착되는 것에 의해, 후방 지지부는 전방 지지부에 고정되고,
   전방 지지부의 후단면과 후방 지지부의 끼움부의 기부 단부로부터 반경 방향으로 연장되는 견부면 사이에, 전방 지지부의 후단면 및 후방 지지부의 견부면과 접촉하여 스페이서가 액밀하게 개재되어 있는 것을 특징으로 하는, 틸트 장치.
4. 제3항에 있어서, 분배기는 후방 지지부의 후단면에 고정되는 캡 부재에 고정되어 드라이브 스핀들의 축선 상으로 연장되는 고정측 부재와, 드라이브 스핀들의 전단면에 고정되어 드라이브 스핀들의 축선 상으로 연장되고 고정측 부재 상의 분배 구멍에 끼워 맞추어지는 회전측 부재를 구비하고,
   고정측 부재에는 외부에 접속되는 복수의 고정 유체 통로가 구멍 형성되어 있고,
   드라이브 스핀들의 전단면과 동일 평면으로 형성된 회전측 부재의 전단면에는, 분배 구멍 내에서 복수의 고정 유체 통로와 각각 연통하는 복수의 회전 유체 통로가 개방되어 있는 것을 특징으로 하는, 틸트 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   지지부의 후단면에 피벗 축선 상에 고정된 클램핑 링과,
   상대 회전을 규제하지만 피벗 축선의 방향으로 상대 이동 가능하게 드라이브 스핀들의 후단에 동축으로 고정된 환형판과,
   환형판을 클램핑 링에 압접 또는 해체시키는 실린더 장치와,
   실린더 장치의 피스톤을 가압하여 환형판을 클램핑 링에 압접시키는 압축 스프링과,
   압축 스프링의 탄성력에 저항하여 피스톤을 후퇴시키는 후퇴 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 틸트 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 기간은 공작 기계가 공구 교환 장치에 의해 공구 스핀들에 부착된 공구를 교환하는 공구 교환 기간 내에 설정되는 것을 특징으로 하는, 틸트 장치.
   
   
   

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