KR20120014550A - 머신 스핀들, 툴 홀더 및 전류 또는 데이터 전송용 접점을 포함하는 머신 툴 - Google Patents

머신 스핀들, 툴 홀더 및 전류 또는 데이터 전송용 접점을 포함하는 머신 툴 Download PDF

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울프강 비엘
주르겐 프로니우스
헤이코 그라프
에발트 하셀쿠스
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코메트 그룹 게엠베하
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Abstract

본 발명은 스핀들 축(20) 주위에서 회전할 수 있는 모터-구동식 머신 스핀들(12)을 포함한 머신 툴에 관한 것이다. 머신 스핀들은 면에 배열된 툴 홀더(28)를 포함한다. 툴은 머신 스핀들(12) 상에 교체가능하게 배열된다. 툴은 머신 스핀들(12)의 툴 홀더(28)와 협력할 수 있는 커플링 요소(32)를 갖는다. 커플링 요소(32)는 머신 스핀들(12)을 향하는 후방 표면(34)을 갖는다. 툴 홀더(28)는 커플링 요소(32)의 후방 표면(34)에 마주보게 배열된 면(30)을 포함한다. 머신 툴은 전류 또는 데이터 전송을 위한 하나 이상의 갈바닉 접점(38)을 포함하며, 이 접점은 머신 스핀들(12)과 함께 회전하고 툴(36)과 머신 스핀들(12) 상이에 배열된다. 갈바닉 접점(38)은 툴 측 상에서 커플링 요소(32)의 후방 표면(34) 상에 배열되는 접촉 요소(46)와 스핀들 측 상에서 툴 홀더(28)의 면(30)에 배열되는 접촉 요소(44)를 갖는다. 툴 측에 배열되는 접촉 요소(46)와 스핀들 측에 배열되는 접촉 요소(44)는 스핀들 축(20) 주위에서 머신 스핀들(12)의 회전 동안 발생되는 원심력 성분의 작용에 의해 서로에 대해 이동될 수 있으며, 접촉을 이루도록 서로에 대해 압축될 수 있다.

Description

머신 스핀들, 툴 홀더 및 전류 또는 데이터 전송용 접점을 포함하는 머신 툴{MACHINE TOOL COMPRISING A MACHINE SPINDLE, A TOOL HOLDER AND A CONTACT POINT FOR ELECTRIC CURRENT OR DATA TRANSMISSION}
본 발명은 단부-측 툴 홀더를 가지며 스핀들 축 주위에서 회전할 수 있는 모터-구동식 머신 스핀들을 포함하고, 머신 스핀들을 향하는 후방 면을 가지며 머신 스핀들의 툴 홀더와 협력하는 커플링 요소를 가지며 머신 스핀들 상에 교체가능하게 배열된 삽입 툴을 포함하고, 커플링 요소의 후방 면에 마주보게 배열되고 툴 홀더를 포함한 단부 면을 포함하고, 전류 또는 데이터 전송을 위한 하나 이상의 동시회전식 갈바닉 접점을 가지며 이 접점은 머신 스핀들과 삽입 툴 사이에 배열되고 커플링 요소의 후방 면 상에 배열되는 툴-측 접촉 요소와 툴 홀더의 단부 면 상에 배열되는 스핀들-측 접촉 요소를 가지는, 머신 툴에 관한 것이다.
이러한 유형의 머신 툴은 공개되었다. 여기서, 머신 스핀들 내에는 전기 라인이 제공되며, 이러한 전기 라인에 의해 머신 스핀들 상에 수용된 삽입 툴은 전기 에너지가 공급될 수 있다. 삽입 툴은 커플링 요소와 함께 머신 스핀들 상의 툴 홀더 내에 수용된다. 머신 스핀들의 툴 홀더는 평면형 면을 포함한다. 머신 스핀들 상에 수용되는 삽입 툴의 커플링 요소는 평면형 환상 면과 함께 머신 스핀들의 툴 홀더에 대해 지지된다. 평면형 면과 평면형 환상 면은 커플링 기구에 의해 서로에 대해 압축될 수 있다. 이에 따라, 평면형 접촉부가 형성된다. 이 경우, 하나의 전기 라인 접촉부가 툴 홀더의 평면형 환상 면과 머신 스핀들의 평면형 면 상에 제공된다. 삽입 툴이 머신 스핀들에 연결될 때, 이러한 접촉부들은 스프링력으로 인해 서로에 대해 압축된다. 머신 스핀들 내의 전기 라인은 그 뒤 삽입 툴 내의 컨슈머에 연결된다.
본 발명의 목적은 툴 홀더 내에 위치된 삽입 툴 내에서 전류를 효과적인 컨슈머에 공급하기 위하여, 심지어 높은 회전 속도에서도 툴 홀더 내에서 머신 스핀들의 단부 면 또는 평면형 면 상에 형성되는 접점에 의해 전기 에너지 및/또는 데이터를 신뢰성 있게 전송할 수 있는 머신 툴을 제공하는 데 있다.
이 목적은 전술된 유형의 머신 툴에 의해 구현되는데, 스핀들-측 접촉 요소와 툴-측 접촉 요소는 스핀들 축 주위에서 머신 스핀들이 회전하는 동안 발생되는 원심력 성분의 작용 하에서 서로에 대해 이동될 수 있으며, 접촉이 이뤄짐에 따라 서로에 대해 압축될 수 있다.
본 발명은 머신 스핀들로부터 삽입 툴로 전기 에너지를 전송하기 위한 접점 또는 경계면을 찾는 것을 기초로 하며, 이 접점 또는 인터페이스는 삽입 툴 커플링 요소의 샤프트 상에서 그리고 머신 스핀들의 원뿔형 홀더 상에서 접촉하며, 이에 따라 단지 높은 레이아웃에 따라서도 신뢰성 있는 작동이 가능할 수 있다. 이는 머신 섹션 내의 높은 압축력으로 인함이다. 게다가, 머신 섹션 내의 라인 접촉은 이 머신 섹션이 단지 용이하지 못하게 접근가능하기 때문에 상당한 레이아웃에 따라서 교체 또는 수리될 수 있다.
본 발명이 기초로 하는 추가 특징에 따르면, 전기 접촉 요소용 홀더가 바람직하게 스핀들 축에 대해 기울어진 방식으로 삽입 툴의 커플링 요소 상에서 그리고 머신 스핀들 상에 배열된다. 이에 따라 전기 접촉 요소들은 원심력에 의해 보조되는 방식으로 서로에 대해 압축될 수 있다. 홀더의 경사 배열에 따라, 특히 커플링 요소의 후방 면 또는 머신 스핀들의 평면형 면의 기계적 하중지지 능력이 예를 들어, 삽입 툴의 커플링 요소의 평면형 환상 면에서와 같이 취약해지지 않고 머신 스핀들의 평면형 또는 단부 면에서 상대적으로 큰 체적의 접촉 요소를 사용할 수 있으며, 이 커플링 요소는 중공 샤프트 원뿔 경계면과 같이 구성된다. 이는 경사진 전지 접촉 요소와 베어링 장치가 삽입 툴과 함께 툴 홀더와 머신 스핀들에 의해 형성되는 복합 툴의 진동 및 비틀림 거동 및 안정성을 저하시키지 않고 커플링 요소의 평면형 환상 면과 머신 스핀들의 평면형 면 상에 형성될 수 있음을 의미한다.
커플링 요소의 후방 면은, 특히 커플링 요소를 둘러싸는 평면형 환상 면일 수 있다. 머신 스핀들의 툴 홀더의 단부 면은 바람직하게는 평면형 면이다. 커플링 작업 동안, 커플링 요소를 둘러싸는 평면형 환상 면은 그 뒤 평면형 접촉부가 형성됨에 따라 툴 홀더의 평면형 면에 대해 압축될 수 있다.
바람직하게는, 스핀들-측 접촉 요소 또는 툴-측 접촉 요소는 원심력 성분이 작용하는 방향으로 이동가능하고, 이 방향으로 스핀들 축으로부터의 간격이 증가되고 툴-측 또는 스핀들-측 접촉 요소가 위치된다.
바람직하게는, 스핀들-측 접촉 요소는 머신 스핀들의 평면형 면을 향하여 개방되고, 스핀들 축과 예각을 둘러싸는 경사 홀더 내에 배열된다.
바람직하게는, 예각은 5˚ 내지 45˚이며, 바람직하게는 대략 20˚가 선호된다.
머신 스핀들의 평면형 면으로부터 시작하여, 경사 홀더는 스핀들 축으로부터 이격되는 방향으로 신장되고, 이에 따라 보다 접근가능한 툴 홀더 내에 이동식 접촉 요소를 배열하고 머신 스핀들의 단부 면에 강성의 전기 접촉 요소를 제공할 수 있다.
따라서, 바람직하게는 스핀들-측 접촉 요소는 머신 스핀들 내에서 고정되게 배열된다.
이에 따라, 스핀들-측 접촉 요소는 볼록한 오목부로서 구형 캡을 포함한 평면형 접촉 면을 가지며, 스핀들-측 접촉 요소 내로 툴-측 측면 접촉 요소의 신뢰성 있는 맞물림이 보장된다.
스핀들-측 접촉 요소가 머신 스핀들의 평면형 면에 대해 후방에 배열됨에 따라, 또한 접촉 요소 없이 삽입 툴의 종래의 커플링 요소는 머신 스핀들에 연결될 수 있다.
툴-측 접촉 요소는 바람직하게는 커플링 요소의 평면형 환상 면을 향하여 개방되는 경사 가이드 내에 배열된다. 5˚ 내지 45˚, 바람직하게는 20˚의 각도로 머신 스핀들의 스핀들 축에 대한 경사 가이드의 배향은 접촉 요소의 갈바닉 접촉부의 품질에 대해 이롭다. 바람직하게는, 삽입 툴의 커플링 요소의 후방 면으로부터 시작하여, 경사 가이드는 스핀들 축을 향하는 방향 성분으로 스핀들 축에 대해 연장된다.
툴-측 접촉 요소는 바람직하게는 경사 가이드에 대해 이동될 수 있다. 볼과 같은 툴-측 접촉 요소를 구성하는 것이 선호될 수 있다. 볼은 원뿔형 케이지 내에서 안내될 수 있다. 볼은 스프링 요소에 의해 스핀들-측 접촉 요소에 대해 압축된다. 나선형 스프링, 탄성 볼 또는 볼을 부분적으로 둘러싸는 탄성중합체 몸체와 같은 탄성 몸체가 스프링 요소로서 제공될 수 있다.
머신 스핀들의 툴 홀더 상의 경사 홀더는 액체 및 이물질의 침투를 방지하기 위하여 머신 스핀들의 평면형 면에 대해 밀봉된다. 특히, 밀봉을 위해 밀봉 링이 제공될 수 있다. 커플링 요소 내의 경사 가이드는 액체 및 이물질의 침투를 방지하기 위하여 후방 면의 영역에서 밀봉된다. 또한, 경사 가이드 내에 배열되는 밀봉 링은 여기서 밀봉부로서 적합한 것을 입증되었다. 이중 접촉부로서 구성되는 제 2 접촉 요소에 의해 특히 신뢰성 있는 접촉이 가능하다.
커플링 요소의 후방 면에 대해 툴-측 접촉 요소를 후방에 배치시킬 수 있다. 삽입 툴은 그 뒤 갈바닉 접점을 갖지 않는 종래의 머신 스핀들 상에서 작동될 수 있다.
머신 툴 내에서, 추가의 연결 지점이 데이터 전송을 위해 제공될 수 있다. 이 연결 지점은 비접촉식 데이터 전송용으로 설계된다. 따라서, 연결 지점은 마모되기가 쉽지 않도록 제공된다. 비접촉식 데이터 전송을 위한 연결 지점은 예를 들어, 데이터 전송을 위해 유도 또는 용량성 커플링 또는 전자기 파에 의해 또는 데이터 전송을 위해 광, 특히 레이저 광에 의한 것으로 설계된다.
비접촉식 데이터 전송을 위해 머신 스핀들의 툴 홀더의 평면형 면에는 스핀들-측 데이트 전송 요소를 위한 홀더가 제공된다. 툴-측 데이터 전송 요소용 홀더는 예를 들어, 삽입 툴 상의 커플링 요소의 평면형 환상 면에서와 같이 후방 면에 위치된다. 스핀들-측 데이터 전송 요소가 툴 홀더의 평면형 면에 대해 후방에 배열됨에 따라, 머신 툴 내에서 종래의 커플링 요소를 포함한 삽입 툴의 작동이 가능하다. 홀더는 바람직하게는 스핀들 축에 대해 평행하게 연장되고 툴 홀더의 평면형 면 내에 형성되는 홀이다. 툴-측 데이터 전송 요소가 삽입 툴의 커플링 요소의 평면형 환상 면의 영역에서 홀더 내에 배열되고, 바람직하게는 후방에 배열된다. 제 2 데이터 전송 요소용 홀더는 스핀들 축에 대해 평행하게 연장되고 삽입 툴 커플링 요소의 평면형 환상 면 내에 형성된 홀이다.
복수의 갈바닉 접점이 삽입 툴과 머신 스핀들 사이에서 데이터 또는 전류를 전송하기 위해 제공됨에 따라, 특정의 효과적인 컨슈머를 포함한 삽입 툴이 작동될 수 있거나 또는 상당히 많은 양의 데이터가 삽입 툴과 머신 스핀들 사이에서 교환될 수 있다.
스핀들-측 접촉 요소는 머신 스핀들 상에서 교체형 레일 내에 수용될 수 있다. 또한, 커플링 요소 상에 수용되는 대응하는 교체형 홀딩 장치 내에 툴-측 접촉 요소를 일체구성할 수 있다.
데이터 및/또는 전기 에너지의 전송을 위한 접점과 비접촉식 데이터 전송을 위한 연결 지점이 취입 공기를 위한 배출부가 제공됨에 따라, 오염의 경우 접점과 연결 지점의 신뢰성 있는 세척이 가능하다. 머신 스핀들 상의 접점 또는 연결 지점은 오염을 방지하기 위하여, 특히 냉각수로의 오염을 방지하기 위하여 유체를 증발시키기 위한 가열 요소가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 테프론 및/또는 실리콘 및/또는 고무로 적어도 부분적으로 구성된 베어링 장치(bearing device)가 스핀들-측 접촉 요소 및/또는 툴-측 접촉 요소에 대해 제공된다.
스핀들-측 접촉 요소는 머신 스핀들 상에 또는 내에 위치된 케이블에 연결된다. 툴 홀더 상에 또는 내에 배열된 케이블은 툴-측 접촉 요소에 연결된다. 이 케이블은 바람직하게는 나선형 케이블과 같이 구성된다.
머신 스핀들 내로 데이터 및/또는 전기 에너지를 전송하기 위한 경계면(interface)은 머신 스핀들의 후방 섹션에 제공된다.
하기 기술 내용에서, 본 발명은 도면에 예시적인 방식으로 도시된 예시적인 실시예를 이용하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 삽입 툴과 머신 스핀들을 포함하는, 머신 툴의 도면.
도 2는 연결된 삽입 툴 커플링 요소를 포함한 머신 스핀들의 단면도.
도 3은 도 2의 단면도에서 전기 에너지 및/또는 데이터를 전송하기 위한 접점을 도시하는 확대도.
도 4는 머신 스핀들로부터 삽입 툴의 커플링 요소 내로 전기 에너지 및/또는 데이터를 전송하기 위한 접점의 제 2의 대안의 실시예를 도시하는 도면.
도 5 내지 도 7은 머신 스핀들로부터 삽입 툴의 커플링 요소 내로 전기 에너지 및/또는 데이터를 전송하기 위한 접점의 추가 대안의 실시예를 도시하는 도면.
도 8은 도 2의 단면도에서 데이터 전송을 위한 연결 지점의 확대도.
도 9는 연결된 삽입 툴 커플링 요소를 포함한 머신 스핀들 대안의 실시예의 부분적인 단면도.
도 10은 도 9의 선X-X를 따라 절단한 삽입 툴 커플링 요소와 머신 스핀들의 단면도.
도 11은 도 9에 따르는 부분으로부터 전기 에너지 및 데이터를 전송하기 위한 접점과 연결 지점을 도시하는 확대도.
도 12는 연결된 삽입 툴 커플링 요소를 포함한 머신 스핀들 추가 대안의 실시예의 부분적인 단면도.
도 13은 도 12의 선XIII-XIII를 따라 절단한 삽입 툴 커플링 요소와 머신 스핀들의 단면도.
도 14는 도 12에 따르는 부분으로부터 전기 에너지 및 데이터를 전송하기 위한 접점과 연결 지점을 도시하는 확대도.
도 1은 머신 툴(machine tool, 10)의 도면이다. 머신 툴(10)은 머신 스핀들(machine spindle, 12)을 갖는다. 머신 스핀들(12)은 프레임(14) 상에서 회전 베어링(rotary bearing, 16) 내에 회전가능하게 장착된다. 전기 모터(18)는 머신 스핀들(12)을 위한 구동 장치로서 머신 툴(10) 내에 제공된다. 머신 스핀들(12)은 전기 모터(18)에 의해 스핀들 축(20) 주위에서 회전할 수 있다. 머신 스핀들(12)은 전기 에너지를 전달하기 위한 전류용 라인 섹션(22)과 데이터용 라인 섹션(23)을 갖는다. 전류용 라인 섹션(22)은 회전을 위해 머신 스핀들(12)에 고정되게 연결되는 로터(rotor, 24)에 의해 스테이터(stator, 26)로부터 전기 에너지가 공급된다. 게다가, 스테이터(26)와 로터(24)는 머신 스핀들 내에서 스테이터(26)로부터 로터(24)로 그리고 역으로 데이터를 전송하도록 설계된다.
머신 스핀들(12)은 평면형 면(30)을 포함한 툴 홀더(28)를 갖는다. 메카트로식 삽입 툴(mechatronic inserted tool, 36)는 툴 홀더(28) 상에서 머신 스핀들(12)의 툴 홀더(28)와 협력하는 커플링 요소(32)와 연결된다. 커플링 요소(32)는 평면형의 환상 면(34)을 갖는다. 머신 툴(10)은 삽입 툴(36) 내에서 컨슈머(consumer, 40)에 전기 에너지를 공급하기 위하여 전기 에너지를 전달하는 갈바닉 접점(galvanic contact point, 38)을 가지며, 이 컨슈머(40)는 전기 모터로서 구성된다. 삽입 툴 내에서 특정 장치 또는 측정 전자장치는 물론 갈바닉 접점(38)에 의해 전류가 공급될 수 있다. 전류용 갈바닉 접점(38)은 스핀들-측 접촉 요소(spindle-side contact element, 44)와 스핀들-측 접촉 요소(46)를 포함한다. 커플링 요소(32)가 머신 스핀들(12)에 연결 시, 스핀들-측 접촉 요소(44)와 툴-측 접촉 요소(46)는 갈바닉적으로 연결된다. 갈바닉 접점(38)에 의해 100 와트 초과의 전력이 삽입 툴(36) 내로 머신 스핀들(12)로부터 전송될 수 있다. 주요하게, 물론 갈바닉 접점(38)에 의한 데이터 전송도 또한 가능하다.
갈바직 접점에 추가하여, 머신 툴(10)은 데이터용 연결 지점(42)을 가지며, 이 연결 지점(42)에 따라 컨슈머 작동 파라미터를 판독하고 삽입 툴(36) 내에서 컨슈머(40)를 제어할 수 있다. 데이터용 연결 지점(42)은 머신 스핀들(12)로부터 커플링 요소(32)를 통해 삽입 툴(36)로 그리고 역으로 데이터의 비접촉식 전송을 하도록 설계된다. 머신 스핀들(12)과 커플링 요소(32) 간의 비접촉식 데이터 전송의 경우, 바람직하게 몇몇의 mW 또는 μW 범위의 전력이 연결 지점(42)에 의해 전송된다.
냉각제 및 취입 공기(blown air)용 라인 시스템(45)이 머신 툴(10)의 머신 스핀들(12) 내에 제공된다. 라인 시스템(45)은 로터(24)에 의해 스테이터(26)에 연결된다. 이에 따라 냉각제와 취입 공기는 커플링 요소(32)에 의해 삽입 툴(36)로 공급될 수 있다. 이로 인해 평면형 면(30)과 평면형 환상 면(34) 및 갈바닉 접점(38)의 접촉 요소(44, 46)와 연결 지점(42)은 오염 없이 불어넣을 수 있다. 이는 특히 중요한데, 툴를 교체하는 동안 단지 갈바닉 접점(38)과 연결 지점(42)이 세척되고 건조될 때만 수행될 수 있기 때문이다. 따라서, 특히 단락이 방지된다.
단락을 방지하고 갈바닉 접점(38)과 연결 지점(42)에서 오염을 제거하기 위하여, 접점(38)과 연결 지점(42)의 영역에서 액체를 증발시키기 위해 제공되는 가열 장치가 또한 제공된다. 게다가, 연잎 효과(lotus effect)의 원리에 따라서 액체를 배출시키는 재료와의 경계면에 절연 면을 코팅하는 것이 선호된다.
도 2는 연결된 커플링 요소(32)를 포함한 머신 스핀들(12)의 단면을 도시한다. 커플링 요소(32)는 중공 샤프트 원뿔 경계면을 갖는다. 이는 풀 로드(pull rod, 48)에 의해 머신 측에서 작동될 수 있는 클램핑 기구에 의해 머신 스핀들(12)에 결합된다. 이를 위해, 풀 로드(48)는 커플링 요소(32)의 샤프트(52) 상에서 공동(50) 내로 계합된다.
머신 스핀들(12)은 전기 라인으로 구성된 전기 공급 섹션(54)을 수용한다. 전기 공급 섹션(54)은 100 W이상의 전력을 전송하도록 설계된다. 공급 섹션(54)은 삽입 툴(36) 내에서 컨슈머(40)에 전기 에너지를 공급하기 위해 제공된다. 전기 공급 섹션(54)은 머신 스핀들(12)의 주변 영역에서 종방향 요홈(56) 내에서 안내된다. 이에 대한 대안으로, 공급 섹션(54)은 또한 머신 스핀들(12) 내의 종방향 홀을 통해 배열될 수 있다. 머신 스핀들(12)이 회전하는 동안 공급 섹션(54)의 기계적 하중을 줄이기 위해, 공급 섹션(54)은 플라스틱, 바람직하게는 합성 수지로 머신 스핀들(12) 상에서 밀봉된다.
머신 스핀들(12)은 평면형 면(30)으로 구성된 단부 면을 포함한 툴 홀더(28)를 갖는다. 커플링 요소(32)는 평면형 면(30)에 대해 평면형 환상 면(34)의 형태로 후방 면을 지지한다. 커플링 요소(32)와 머신 스핀들(12)이 결합되는 동안, 평면형 환상 면(34)은 평면형 접촉부의 생성에 따라 평면형 면(30)에 대해 압축된다.
주요하게, 또 다른 인터페이스 원리(interface principle)에 따라서, 예를 들어, ABS 인터페이스 원리, 중공 샤프트 단일 실린더 인터페이스 원리(hollow shaft single cylinder interface principle), 스티프 테이퍼 인터페이스 원리(steep taper interface principle) 또는 캡토(Capto) 인터페이스 원리에 따라서 머신 스핀들(12)과 커플링 요소(32)의 연결도 또한 가능하다.
그러나, 커플링 요소(32)는 툴 홀더(28)가 머신 스핀들(12)에 연결될 때 머신 스핀들(12)의 툴-측 단부 면(30)에 마주보게 배열되는 후방 면을 갖는 것이 중요하다.
경사 홀(inclined hole, 62)의 형태인 경사 홀더가 머신 스핀들(12)의 평면형 측면(30) 상에서 스핀들-측 접촉 요소(44)에 대해 제공된다. 경사 홀(62)은 머신 스핀들(12)의 축(20)에 대해 기울어진 방식으로 20˚의 예각으로 연장된다. 접촉 요소(44)를 위한 베어링 장치(64)는 경사 홀(62) 내에 배열된다. 접촉 요소(44)는 전기 공급 섹션(54)에 연결된다. 전기 공급 섹션(54)은 평면형 면(30)을 향하는 섹션 내에서 나선 케이블(66)과 같이 구성된다. 이에 따라, 연결 접촉부(44)를 포함하는 베어링 장치(64)는 공급 섹션(54)과 접촉 요소(44)의 연결을 해제할 필요 없이 보수 작업을 위해 경사 홀(62)로부터 제거될 수 있다.
도 3은 도 2의 III로부터의 확대도이다. 머신 스핀들(12) 상에서 커플링 요소(32)를 위한 평면형 환상 면(34) 상의 경사 홀(68)로서 구성되는 경사 홀더가 있다. 경사 홀(68)은 접촉 요소(46)를 위한 베어링 장치(70)를 수용한다. 전도성 볼로서 구성된 전기 연결 접촉부(46)는 베어링 장치(70) 내에 수용된다. 전기 에너지는 접촉 요소(46)를 통해 삽입 툴(36)의 커플링 요소(32) 내에서 전기 공급 섹션(72)에 전송될 수 있다. 경사 홀(68) 내의 베어링 장치(70)는 접촉 요소(46)를 위한 경사 가이드로서 기능을 한다.
커플링 요소(32)가 머신 스핀들(12)에 연결될 때, 경사 홀(62)은 커플링 요소(32)의 환상 면(34) 내의 경사 홀(68)과 머신 스핀들(12)의 평면형 접촉부(30)에서 동일 높이에 위치된다. 평면형 접촉부(30)와 환상 면(34)에 의해서, 삽입 툴(36)이 작동 중에 상당히 큰 비틀림 모멘트가 포지티브 및 논포지티브 연결을 통하여 머신 스핀들(12)로부터 커플링 요소(32)를 경유하여 삽입 툴(36) 내로 유입될 수 있다. 여기서, 평면형 접촉부(30) 또는 평면형 환상 면(34) 내에서 홀(62, 68)의 경사진 배열은 스핀들 축(20)에 대한 홀의 평행한 배향과 비교하여 머신 스핀들(12)과 툴 홀더(32)의 강성을 증가시킨다. 경사진 배열에 따라, 즉 재료 브리지(material bridge)는 평면형 환상 면(34)의 영역에서 커플링 요소(32)와 평면형 접촉부(30)의 영역에 있는 머신 스핀들(12)의 안정성이 높아진다.
툴-측 접촉 요소(46)와 베어링 장치(70) 상에서 보수 작업을 가능하도록 하기 위하여, 공급 섹션(72)은 커플링 요소(32) 내에 나선 케이블 섹션을 갖는다. 그 뒤, 머신 스핀들(12) 상에서 홀딩 장치(70)와 접촉 요소(46)는 이를 위해 전기적 접촉부가 분리되지 않고 경사 홀(68)로부터 제거될 수 있다.
스핀들-측 접촉 요소(44)는 베어링 장치와 같이 기능을 하는 원통형 플라스틱 몸체의 단부 섹션 내로 삽입되는 디스크-형 전기 전도체이다. 접촉 요소(44)는 플라스틱 몸체(64)의 단부 측에서 원형 리세스(65) 내에 위치된다. 플라스틱 몸체(64)는 경사 홀(62) 내에서 밀봉 링(76)에 의해 보유된다. 밀봉 링(76)은 또한 냉각 매체가 머신 툴(10)이 작동 중에 경사 홀(78)을 통해 접촉 요소(44)로 이동하는 것을 방지한다. 전기 공급 섹션(54)은 플라스틱 몸체(64) 내의 중심 홀(67)을 통해 배열되고, 머신 스핀들(12)의 평면형 면(30) 상의 경사 홀(78)에 의해 머신 스핀들(12)의 종방향 요홈(56)으로 안내된다. 전기 접촉 요소(44)와 함께 베어링 장치(64)는 평면형 면(30)에 대해 머신 스핀들(12) 상에서 후방에 배열된다. 즉, 접촉 요소(44)는 평면형 면(30)으로부터 돌출되지 않는다. 연결 요소(46)에 적합한 오목 구형 캡(47)은 접촉 요소(44) 상에 형성된다. 이에 따라 경계면 없이 에너지 및/또는 데이터를 전송하기 위한 종래의 툴 홀더는 머신 스핀들(12)에 용이하게 연결될 수 있다.
접촉 요소(46)는 전기 전도성 재료로 구성된 볼이다. 볼(46)은 슬리브-형의 원뿔형 케이지(80) 상에서 안내된다.
볼(46)이 수용되고 슬리브-형 원뿔형 케이지(80)에 의해 형성된 공동의 횡단면 영역은 커플링 요소(32)의 평면형 환상 면(34)을 향하는 원뿔형 케이지(80)의 섹션에서 테이퍼구성된다.
볼(46)은 나선 스프링(84)에 의해 원뿔형 케이지(80)의 테이퍼 영역 내로 압축된다. 원뿔형 케이지(80)이 테이퍼구성됨에 따라 볼(46)은 스프링력이 이에 작용함에도 불구하고 원뿔형 케이지(80)로부터 외부로 빠져나가지 않는다.
원뿔형 케이지(80)의 테이퍼구성은 볼(46)이 원뿔형 케이지(80)의 단부 영역(88)을 넘어서 구형 캡 섹션(86)에 따라 돌출되는 방식으로 설계된다. 따라서, 볼(46)은 툴 홀더(32)가 머신 스핀들(12)에 연결될 때 머신 스핀들(12) 내에서 전기 접촉 요소(44)와 접촉한다. 이에 따라, 전기 접촉 요소(46)로서 기능을 하는 볼은 홀딩 장치(64)가 머신 스핀들(12) 상에서 후방에 배열됨에도 불구하고 전기 접촉 요소(44) 상에 배열된다.
원뿔형 케이지(80)는 전기적 절연 재료로 구성된다. 이는 툴 홀더(32)의 경사 홀(68) 내에서 밀봉 링(82)과 함께 보유된다. 밀봉 링(82)에 따라, 특히 냉각제가 공급 섹션(72)을 위한 채널(71)에 의해 원뿔형 케이지(80) 내로 침투되는 것이 방지된다.
원뿔형 케이지(80) 내에서 스프링(84)은 전기적 전도성 재료로 구성된다. 이는 원뿔형 케이지(80) 내에서 가이드(90) 내에 배열된다. 스프링(84)은 툴 홀도(32) 내에서 공급 섹션(72)에 연결되는 전기 연결 부분(92)에 대해 지지된다.
머신 툴(10)이 작동 중에, 머신 스핀들(12)과 커플링 요소(32)는 스핀들 축(20) 주위에서 고속으로 빈번하게 회전한다. 원뿔형 케이지(80)의 테이퍼구성은 볼(46)이 접촉 요소(44)의 방향으로 이동할 수 있도록 설계된다. 여기서, 스핀들 축(20)으로부터 볼(46)의 간격이 증가된다. 따라서, 원뿔형 케이지(80) 내에는 볼(46)을 위한 작은 유극이 있다. 이에 따라, 볼(46)은 이에 작용하는 원심력 또는 원심력 성분으로 인해 접촉 요소(44)에 대해 가압된다. 따라서, 볼(46)을 노출시키는 스프링력은 원심력에 의해 증대된다. 그 뒤, 볼(46)은 압력으로 연결 접촉부(44)에 대해 지지된다.
머신 툴(10) 내에서, 접점(38)은 하나의 스핀들-측 갈바닉 접촉 요소(44)와 하나의 툴-측 접촉 요소(46)를 갖는다. 이 접점에 의해, 삽입 툴(36) 내에서 컨슈머(40)의 상 연결이 머신 스핀들 내의 전기 공급 섹션(54)에 연결된다. 역으로, 컨슈머(40) 내에서 전기 그라운드(electric ground)는 회전 베어링에 의해 접지된 머신 스핀들(12)에 대한 머신 스핀들(12)의 평면형 면(30)과 삽입 툴 커플링 요소(32)의 환형 면을 통해 배열된다. 이에 대한 대안으로서, 물론 삽입 툴 내에 하나 이상의 대응하는 동시회전식 갈바닉 접점을 제공할 수 있으며, 이 접점은 스핀들-측 및 툴-측 접촉 요소에 의해 각각의 경우 삽입 툴 내의 컨슈머에 대하여 상 연결 및 지면 연결을 한다.
도 4는 머신 스핀들(12)로부터 전기 에너지를 커플링 요소(32) 내로 전송하기 위한, 도 1로부터의 접점(38)의 대안의 실시예를 도시한다. 접점(38)의 머신 스핀들-측 섹션은 도 2 및 도 3에 따라 설명된 바와 같이 구성된다. 나선 스프링 대신에, 그러나 접점의 툴-측 섹션은 전기 전도성 재료로 구성된 탄성 볼(94)을 갖는다. 도 2 및 도 3에 따라 설명된 접점의 실시예에서, 탄성 볼(94)은 접촉 요소(44)에 대한 접촉 요소로서 기능을 하는 볼(46)을 압축한다. 머신 스핀들(12)이 회전하는 동안 이는 원심력(FZ)의 원심력 성분(FN)에 의해 보조된다.
도 5는 머신 스핀들(12)로부터 커플링 요소(32) 내로 전기 에너지를 전송하기 위하여 도 1로부터의 접점(38)의 추가 대안의 실시예를 도시한다. 접점의 머신 스핀들-측 섹션은 도 2 및 도 3에 따라 설명된 바와 같이 재차 구성된다. 커플링 요소(32) 상에서, 이 접점은 스프렁 이중 접촉부(sprung double contact, 96)로 구서되는 전기 접촉 요소를 갖는다. 스프링 이중 접촉부(96)는 차례로 슬리브(98)와 같이 설계되는 지지 또는 홀딩 장치 내에 수용된다. 접촉 요소(44)에 대한 이중 접촉부(96)의 지지는 여기서 원심력에 의해 보조된다.
머신 스핀들(12)로부터 커플링 요소(32) 내로 전기 에너지를 전송하기 위한 접점의 도 6에서 도시된 실시예에서, 경사 홀(68)은 커플링 요소(32)의 평면형 환상 면(34)을 향하여 개방된 원뿔(99)을 포함하도록 구성된다. 탄성중합체 몸체(100)는 이 원뿔(99) 상에 배열된다. 구형 캡 섹션(104)으로부터 이격된, 탄성중합체 몸체(100)는 툴-측 접촉 요소(46)로서 기능을 하는 볼을 둘러싼다. 볼(46)은 전기 공급 섹션(72)에 연결된다. 공급 섹션(72)의 섹션은 탄성중합체 몸체(100)에 의해 둘러싸인다. 탄성중합체 몸체(100)는 O-링(106)에 위해 커플링 요소(32) 내에 보유된다. 이는 물결모양의 외측 컨투어(undulating outer contour, 108)를 가지며, 이 컨투어에 의해 추가 밀봉 작용이 구현된다. 탄성중합체 몸체(100)는 커플링 요소(32)가 머신 스핀들(12)에 연결될 때 스핀들-측 접촉 요소(44)에 대해 볼(46)을 압축하고, 스프링 기능을 갖는다. 접촉 요소(44)에 대한 볼(46)의 지지는 또한 여기서 원심력(FZ)의 원심력 성분(FN)에 의해 보조된다. 동시에, 탄성중합체 몸체(100)는 툴-측 접촉 요소로서 기능을 하는 볼(46)을 안정화시킨다. 툴 홀더-측 부분은 접점의 실시예의 경우 상당히 단순하게 장착되는 것이 선호되며, 무엇보다도 볼(46)은 탄성중합체 몸체(100) 내로 매립된다. 탄성중합체 몸체(100)는 그 뒤 경사 홀(68) 내로 삽입되거나 압축된다. 압축된 위치에서, 그 뒤 클램핑되거나 또는 래칫고정된다. 탄성중합체 몸체(100)는 예를 들어, 실리콘과 같은 고무 재료로 궝되며, 이의 경도는 정해질 수 있다. 대안으로, 또한 테프론 재료로부터 탄성중합체 몸체(100)를 구성할 수도 있다. 탄성중합체 몸체는 그 뒤 상당히 높은 작동 온도를 견딜 수 있다. 또한, 테프론의 이물질-배출 특성은 머신 툴의 사용 분야에서 선호된다.
도 7은 머신 스핀들(12)로부터 커플링 요소(32) 내로 전기 에너지를 전송하기 위하여 도 1로부터의 접점(38)의 추가 대안의 실시예를 도시한다. 접점의 머신 스핀들-측 부분은 도 2 및 도 3에 설명된 바와 같이 재차 구성된다. 커플링 요소(32) 상의 접점은 전기 접촉 요소로서 볼(46)을 갖는다. 볼(46)은 전기 절연 재료로 제조된 원뿔 케이지(80) 내에 배열된다. 여기서, 원뿔 케이지(80)는 볼(46)이 원뿔 케이지(80)의 단부 영역(88)을 초과하여 구형 캡 섹션(86)과 함께 돌출되도록 구성된다. 원뿔 케이지(80) 내에서 볼(46)은 블라인드 홀(blind hole, 110)이 있는 전도체 몸체(108)에 대해 지지된다. 전도체 몸체(108)는 O-링(114)에 의해 둘러싸인 샤프트(112)를 갖는다. 전도체 몸체(110)는 원뿔형 케이지(80) 내에 위치된 가이드(116) 내에 수용된다.
도 8은 도 2의 VIII을 확대한 도면이다. 데이터 전송을 위한 연결 지점(42)은 머신 스핀들(12) 내에 배열되는 유도 데이터 전송 요소(inductive data transmission element, 118)를 갖는다. 이는 삽입 툴(36)의 커플링 요소(32) 내에 위치되는 유도 데이터 전송 요소(120)를 포함한다. 데이터 전송 요소(118)는 머신 스핀들(12)의 평면형 면(30)에서 홀(122) 내에 위치된다. 홀(122)은 머신 스핀들(12) 내에서 스핀들 축(20)에 평행하게 연장된다. 홀(124)은 데이터 전송 요소(120)를 위한 커플링 요소(32)의 평면형 환상 면(34)에 제공된다. 이 홀(124)은 또한 머신 스핀들(12)의 스핀들 축(20)에 평행한 커플링 요소(32) 내에서 연장된다. 커플링 요소(32)는 머신 스핀들(12)에 대해 지지될 때, 홀(124)은 홀(122)과 동일한 높이에 위치된다.
비접속 데이터 전송을 위한 연결 지점은 주요하게 또한 빛에 의해 또는 전자기 파에 의해 또는 용량성 커플링에 의해 데이터 전송을 위하여 사용될 수 있다. 데이터 전송 요소(118, 120)는 그 뒤 전자기 트랜스미터 및 리시버로서 커패시턴스 또는 광-섬유 광 가이드(fiber-optic light guide)와 같이 구성되어야 한다.
도 9는 툴 홀더(28)를 갖는 머신 스핀들(12)의 일 대안의 실시예에 따른 부분적인 단면도를 도시한다. 커플링 요소(32)는 툴 홀더(28) 내에 수용된다. 차례로, 커플링 요소(32)는 중공 샤프트 콘 경계면을 갖는다. 여기서, 그 뒤 공통 접촉 및 연결 지점(125)은 전기 에너지 및 데이터를 전송하기 위해 제공된다.
도 10은 도 9의 X-X를 따라 절단한 단면도이다. 접촉 및 연결 지점(125)의 머신 스핀들-측 섹션은 머신 스핀들(12)의 단부 면(30)에서 교체형 레일(126) 내에 수용되며, 이 단부 면(30)은 평면형 면으로서 구성된다. 교체형 레일(126)은 패스닝 나사(fastening screw, 128)에 의해 머신 스핀들(12) 상에 고정된다. 레일(126)은 머신 스핀들(12)의 평면형 면(30)과 동일 높이에 배열된다. 레일(126)은 예를 들어, 에폭시 수지 또는 수지와 같은 적합한 재료로 구성된다. 레인은 머신 스핀들(12)의 평면형 면(30)을 안정화시킨다. 제 1 전기 접촉 요소(130)와 추가 전기 접촉 요소(132)는 레인(126) 내에 수용되고, 이 접촉 요소(130, 132)는 머신 스핀들(12)로부터 삽입 툴(36)의 커플링 요소(32) 내로 제 1 및 제 2 공급 섹션(136)으로부터의 전기 에너지를 전송하기 위해 제공된다.
도 11은 도 9의 XI의 확대도이다. 전기 접촉 요소(130, 132)는 레일(126) 상에서 홀더(138) 내에 위치되고, 이 홀더(138)는 경사 홀과 같이 구성된다.
스핀들-측 전기 접촉 요소(132)는 O-링(139)으로 홀더(138) 내에 고정된다. 스핀들-측 접촉 요소(132)는 오목한 표면(140)을 갖는다. 오목한 표면은 삽입 툴(36)의 커플링 요소 내에 위치되고, 볼과 같이 설계된 연계된 접촉 요소(142)와 계합하도록 구성된다.
툴-측 접촉 요소(142)는 탄성중합체 몸체(144) 내에서 커플링 요소(32) 상에 배열되고, 경사 홀(146)의 형태인 홀더는 커플링 요소(32)의 평면형 환상 면(34) 내에 제공된다.
경사 홀(146)은 머신 스핀들(12) 상에서 오목부(depression)와 동일 높이에 위치되고, 이 오목부는 커플링 요소(32)가 머신 스핀들(12)에 연결될 때 경사 홀(138)과 같이 구성된다. 그러나, 또한 주요하게 경사 홀(138, 146)은 서로에 대해 기울어진다.
볼과 같이 구성된 툴-측 접촉 요소(142)는 탄성중합체 몸체(144)로부터 구형 캡 섹션(148)과 함께 돌출된다. 도 7에 기술된 접점의 실시예에서와 유사한 방식으로, 구형 툴-측 접촉 요소(142)의 탄성중합체 몸체(144)는 스핀들-측 접촉 요소(132)에 대해 압축된다. 이러한 압축력은 머신 스핀들(12)이 회전하는 동안 원심력의 작용하에서 보강된다. 경계면(125)의 머신 스핀들-측 섹션을 교체하고 세척하기 위하여, 레일(126)용 패스닝 나사(128)만이 분리된다.
추가로, 데이터 전송 요소(150)는 레일(126) 내로 일체구성된다. 데이터 전송 요소(150)는 홀더로서 기능을 하고, 스피들 축(20)에 대해 바람직하게는 평행하게 배향되는 홀(144) 내에서 교체형 레일(126) 상에 수용된다.
머신 스핀들(12)은 취입 공기를 위한 채널을 가지며, 이 채널은 레일(126) 상에 출구 개구(143)를 갖는다. 이에 따라, 이는 취입 공기에 의해 오염 없이 에너지 데이터 전송을 위하여 접촉 및 연결 지점(125)에 불어넣어질 수 있다.
도 12는 툴 홀더(228)를 포함한 머신 스핀들(212)의 추가 대안의 실시예의 일부 단면을 도시한다. 커플링 요소(232)는 툴 홀더(228) 내에 수용된다. 커플링 요소(232)는 스티프 테이퍼(238)와의 경계면을 갖는다. 공동 접촉 및 연결 지점(325)은 또한 여기서 전기 에너지와 데이터를 전송하기 위해 제공된다. 그리퍼 요홈(gripper groove, 233)은 커플링 요소(232) 상에 형성되고, 이 그리퍼 요홈(233)은 스핀들 축(320)과 머신 스핀들(212)의 툴 홀더(228)의 단부 면(300)을 향하는 후방 면(234)을 갖는다. 이 후방 면(234)은 또한 세그먼트-형 형상으로 형성될 수 있다. 툴 홀더(228)의 단부 면(300)과 커플링 요소(232)이 후방 면(234) 사이에는 에어 갭(air gap, 235)이 제공된다. 이에 따라, 툴 홀더(228)의 단부 면(300)과 커플링 요소(232)의 후방 면(234)은 여기서 평면형 접촉을 형성하지 않는다.
도 13은 도 12의 선 XIII-XIII을 따라 절단한 단면도이다. 접촉 및 연결 지점(325)의 머신 스핀들-측 섹션은 도 10에 따라 설명된 바와 같이 구성된다. 또한 이는 머신 스핀들(212)의 툴 홀더(328)의 단부 면(300) 상에서 교체형 레일(326) 내에 제공된다. 머신 스핀들-측 접촉 및 연결 지점의 조립체를 설명하기 위하여, 도 10의 설명이 참조된다. 도 10과 비교하여, 도 13의 대응 조립체는 숫자 200이 증가된 도면부호를 갖는다. 제 1 전기 접촉 요소(330)와 추가 전기 접촉 요소(332)는 레일(326) 내에 수용되고, 이 접촉 요소(330, 332)는 머신 스핀들(212)로부터 삽입 툴의 커플링 요소(232) 내로 제 1 및 제 2 공급 섹션(336)으로부터의 전기 에너지를 전송하기 위해 제공된다.
도 14는 도 12의 XIV을 확대한 도면이다. 전기 접촉 요소(330, 332)는 경사 홀로서 구성되는 홀더(338) 내에서 레일(326) 상에 위치된다. 따라서, 스핀들-측 전기 접촉 요소(332)는 O-링(339)으로 홀더(339) 내에 고정된다. 스핀들-측 접촉 요소(332)는 오목한 표면(340)을 갖는다. 오목한 표면은 삽입 툴의 커플링 요소(342) 내에 위치되고, 볼과 같이 설계된 연계된 접촉 요소(342)와 계합하도록 구성된다. 툴-측 접촉 요소(342)는 커플링 요소(232)의 후방 면(234) 상에서 그리퍼 요홈 장치(233)의 세그먼트에 수용되는 교체형 홀딩 장치(351) 내에 위치된다. 홀딩 장치(350) 내에서, 툴-측 접촉 요소(342)는 탄성중합체 몸체(344) 내에 배열되고, 이에 대해 홀더는 경사 홀(346)의 형태로 제공된다.
경사 홀(346)은 머신 스핀들(212) 상에서 오목부와 동일 높이에 위치되고, 이 오목부는 커플링 요소(232)가 머신 스핀들(212)에 연결될 때 경사 홀(338)과 같이 구성된다. 그러나, 또한 주요하게 경사 홀(338, 346)은 서로에 대해 기울어질 수 있다.
볼과 같이 구성된 툴-측 접촉 요소(342)는 탄성중합체 몸체(344)로부터 구형 캡 섹션(348)과 함께 돌출된다. 도 7에 기술된 접점의 실시예에서와 유사한 방식으로, 구형 툴-측 접촉 요소(342)의 탄성중합체 몸체(344)는 스핀들-측 접촉 요소(332)에 대해 압축된다. 이러한 압축력은 머신 스핀들(212)이 회전하는 동안 원심력의 작용하에서 보강된다.
데이터 전송 요소(350)는 머신 스핀들(212) 상의 레일(326) 내로 일체구성된다. 여기서, 데이터 전송 요소(350)는 홀더로서 기능을 하고, 스피들 축(20)에 대해 바람직하게는 평행하게 배향되는 홀(344) 내에 수용된다. 데이터 전송 요소(350)는 홀딩 장치(351) 내의 홀 내에 위치되는 데이터 전송 요소(352)에 할당된다.
데이터 전송 요소(350, 352)는 머신 스핀들(212)로부터 커플링 요소(228)로 그리고 역으로 데이터의 비접촉식 전송을 위해 설계된다. 데이터 전송 요소(352)와 전기 접촉 요소(342)를 위한 커플링 요소(228) 상에 수용되는 홀딩 장치(351)는 머신 스핀들의 커플링 요소(232) 상에서 레일(326)에 대해 작은 에어 갭에 따라 지지된다. 이물질의 침투를 방지하기 위하여, 이 에어 갭은 바람직하게는 단지 수 마이크로미터이다. 그러나, 또한 레일(326)과 홀딩 장치(351)의 표면은 서로에 대해 직접적으로 지지될 수 있다.
요약하면, 하기와 같은데, 본 발명은 스핀들 축(20) 주위에서 회전할 수 있는 모터-구동식 머신 스핀들(12)을 갖는 머신 툴(10)에 관한 것이다. 머신 스핀들(12)은 단부-측 툴 홀더(28)를 갖는다. 삽입 툴(36)은 머신 스핀들(12) 상에서 교체가능하게 배열된다. 삽입 툴(36)은 머신 스핀들(12)의 툴 홀더(28)와 협력하는 커플링 요소(32)를 갖는다. 커플링 요소는 머신 스핀들을 향하는 후방 면(34)을 갖는다. 툴 홀더(28)는 커플링 요소(32)의 후방 면(34)에 마주보게 배열된 단부 면(30)을 포함한다. 머신 툴은 전류 또는 데이터 전송을 위한 하나 이상의 갈바닉 접점(38)을 가지며, 이 접점(38)은 머신 스핀들(12)과 동시회전하고 삽입 툴(35)과 머신 스핀들(12) 사이에 배열된다. 갈바닉 접점은 커플링 요소(32)의 후방 면(34)에 배열되는 툴-측 접촉 요소(46)와 툴 홀더(28)의 단부 면(30)에 배열되는 스핀들-측 접촉 요소(44)를 갖는다. 스핀들-측 접촉 요소(44)와 툴-측 접촉 요소(46)는 스핀들 축(20) 주위에서 머신 스핀들(12)이 회전하는 동안 발생되는 원심력 성분의 작용 하에서 서로에 대해 이동될 수 있으며, 접촉이 이뤄짐에 따라 서로에 대해 압축될 수 있다.

Claims (45)

  1. 단부-측 툴 홀더(28, 228)를 가지며 스핀들 축(20, 320) 주위에서 회전할 수 있는 모터-구동식 머신 스핀들(12, 212)을 포함하고, 머신 스핀들을 향하는 후방 면(34, 234)을 가지며 머신 스핀들(12, 212)의 툴 홀더(28, 228)와 협력하는 커플링 요소(32, 232)를 가지며 머신 스핀들(12, 212) 상에 교체가능하게 배열된 삽입 툴(36)을 포함하고, 커플링 요소(32)의 후방 면(34)에 마주보게 배열되고 툴 홀더(28, 228)를 포함한 단부 면(30, 300)을 포함하고, 전류 또는 데이터 전송을 위한 하나 이상의 동시회전식 갈바닉 접점(38)을 가지며 이 접점(38)은 머신 스핀들(12, 212)과 삽입 툴(36) 사이에 배열되고 커플링 요소(32)의 후방 면(34) 상에 배열되는 툴-측 접촉 요소(46, 142, 342)와 툴 홀더(28, 228)의 단부 면(30, 300) 상에 배열되는 스핀들-측 접촉 요소(44, 132, 348)을 가지는, 머신 툴(10)로서,
    스핀들-측 접촉 요소(44, 132, 348)와 툴-측 접촉 요소(46, 142, 342)는 스핀들 축(20, 320) 주위에서 머신 스핀들(12, 212)이 회전하는 동안 발생되는 원심력 성분의 작용 하에서 서로에 대해 이동가능하고, 접촉이 이루어질 때 서로에 대해 압축될 수 있는 머신 툴.
  2. 제1항에 있어서, 스핀들-측 접촉 요소(44) 또는 툴-측 접촉 요소(46)는 원심력 성분이 작용하는 방향으로 이동가능하고, 이 방향으로 스핀들 축(20)으로부터의 간격이 증가되고 툴-측 또는 스핀들-측 접촉 요소(44, 46)가 위치되는 머신 툴.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스핀들-측 접촉 요소(44)는 머신 스핀들(12)의 평면형 면(30)을 향하여 개방되고, 스핀들 축(20)과 예각을 둘러싸는 경사 홀더(62) 내에 배열되는 머신 툴.
  4. 제3항에 있어서, 예각은 5˚ 내지 45˚이며, 바람직하게는 대략 20˚인 머신 툴.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 머신 스핀들(12)의 단부 면(30)으로부터 시작하여, 경사 홀더(62)는 스핀들 축(20)으로부터 이격되는 방향으로 연장되는 머신 툴.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경사 홀더(62)는 액체 및 이물질의 침투가 방지되도록 머신 스핀들(12)의 단부 면(30)에 대해 밀봉되는 머신 툴.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들-측 접촉 요소(44)는 머신 스핀들(12) 내에 고정되게 배열되는 머신 툴.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들-측 접촉 요소(44)는 볼록한 오목부와 같은 구형 캡(47)을 포함한 평면형 접촉 면을 갖는 머신 툴.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들-측 접촉 요소(44)는 머신 스핀들(12)의 단부 면(30)에 대해 후방에 배열되는 머신 툴.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 툴-측 접촉 요소(46)는 커플링 요소(32)의 후방 면(34)을 향하여 개방되는 경사 가이드(70) 내에 배열되는 머신 툴.
  11. 제10항에 있어서, 경사 가이드(70)는 5˚ 내지 45˚, 바람직하게는 약 20˚의 각도로 스핀들 축(20)에 대해 배향되는 머신 툴.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 삽입 툴(12)의 후방 면(34)으로부터 시작하여, 경사 가이드(70)는 스핀들 축(20)을 향하는 방향 성분으로 스핀들 축(20)에 대해 연장되는 머신 툴.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 커플링 요소의 후방 면은 커플링 요소(32)를 둘러싸는 평면형 환상 면(34)이며, 툴 홀더(28)의 단부 면(30)은 평면형 면(30)으로 구성되며, 이 평면형 면에 대해 평면형 환상 면(34)은 평면 접촉을 형성하는 결합 공정 동안 압축될 수 있는 머신 툴.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 툴-측 접촉 요소(46)는 경사 가이드(70)에 대해 이동가능한 머신 툴.
  15. 제14항에 있어서, 툴-측 접촉 요소는 볼(46)과 같이 구성되는 머신 툴.
  16. 제15항에 있어서, 볼(46)은 원뿔형 케이지(80) 내에서 안내되는 머신 툴.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 스핀들-측 접촉 요소(44)의 방향으로 볼(46)에 대해 작용하는 스프링 요소(84)는 경사 가이드(70) 내에 배열되는 머신 툴.
  18. 제17항에 있어서, 스프링 요소는 탄성 몸체, 특히 나선형 스프링(84)인 머신 툴.
  19. 제17항에 있어서, 스프링 요소는 탄성 볼(94)인 머신 툴.
  20. 제17항에 있어서, 스프링 요소는 볼(46)을 부분적으로 둘러싸는 탄성중합체 몸체(100)인 머신 툴.
  21. 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 커플링 요소(32) 내에서 경사 가이드(70)는 액체 및 이물질의 침투를 방지하기 위해 후방 면(34)의 영역에서 밀봉되는 머신 툴.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 툴-측 접촉 요소는 이중 접촉부(96)로서 구성되는 머신 툴.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 툴-측 접촉 요소(46)는 커플링 요소(32)의 후방 측면(34)에 대해 후방에 배열되는 머신 툴.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 동시회전식 연결 지점(42)은 머신 스핀들(12)과 삽입 툴(36) 사이에서 데이터 전송을 위해 제공되며, 이 연결 지점(42)은 스핀들-측(118)과 툴-측 데이터 전송 요소(120)를 갖는 머신 툴.
  25. 제24항에 있어서, 연결 지점(42)은 비접촉식 데이터 전송용으로 설계되는 머신 툴.
  26. 제25항에 있어서, 연결 지점(42)은 유도성, 용량성, 전자기적 또는 광학적 전송 경로를 형성하는 머신 툴.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들-측 데이터 전송 요소(118)는 머신 스핀들(12)의 툴 홀더(28)의 평면형 면(30)의 영역에서 홀더(122) 내에 배열되는 머신 툴.
  28. 제27항에 있어서, 스핀들-측 데이터 전송 요소(118)는 툴 홀더(28)의 단부 면(30)에 대해 후방에 배열되는 머신 툴.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 홀더는 스핀들 축(20)에 대해 평행하게 연장되는 홀(122)인 머신 툴.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 툴-측 데이터 전송 요소(120)는 삽입 툴(36)의 커플링 요소(32)의 평면형 환상 면(34)의 영역에서 홀더(124) 내에 배열되는 머신 툴.
  31. 제30항에 있어서, 툴-측 데이터 전송 요소(120)는 후방 면(34)에 대해 후방에 배열되는 머신 툴.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 홀더는 스핀들 축(20)에 대해 평행하게 연장되는 홀(124)인 머신 툴.
  33. 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 데이터 전송을 위한 동시회전식 연결 지점(125)은 취입 공기용 출구(143)가 제공되는 머신 툴.
  34. 제24항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 데이터 전송용 동시회전식 연결 지점은 유체를 증발시키기 위한 가열 요소가 제공되는 머신 툴.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 전류 또는 데이터 전송을 위한 삽입 툴(36)과 머신 스핀들(12) 사이에 배열된 2개 이상의 동시회전식 갈바닉 접점(125)을 포함하는 머신 툴.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들-측 접촉 요소(132)는 머신 스핀들(12) 상에서 교체형 레일(126) 내에 수용되는 머신 툴.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 툴-측 접촉 요소(142)는 삽입 툴(36)의 커플링 요소(32) 상에서 교체형 레일 내에 수용되는 머신 툴.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 동시회전식 갈바닉 접점(125)은 취입 공기용 출구(143)가 제공되는 머신 툴.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 동시회전식 갈바닉 접점(125)은 유체를 증발시키기 위한 가열 요소가 제공되는 머신 툴.
  40. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들-측 접촉 요소(44)는 머신 스핀들(12) 상에 또는 내에 배열되는 나선형 케이블(66)에 연결되고 및/또는 툴-측 접촉 요소(46)는 케이블, 특히 삽입 툴(36)의 커플링 요소(32) 상에 또는 내에 배열되는 나선형 케이블(72)에 연결되는 머신 툴.
  41. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 테프론 및/또는 실리콘 및/또는 고무로 적어도 부분적으로 구성된 베어링 장치(90)가 스핀들-측 접촉 요소(44) 및/또는 툴-측 접촉 요소(46)에 대해 제공되는 머신 툴.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 툴-측 접촉 요소(342)는 커플링 요소(232)의 후방 면(234)의 영역에서 교체형 홀딩 장치(351) 내에 수용되는 머신 툴.
  43. 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 에너지 및/또는 데이터를 머신 스핀들(12) 내로 전송하기 위한 경계면(38, 42, 125)은 머신 스핀들(12)의 후방 섹션 내에 제공되는 머신 툴.
  44. 제1항 내지 제43항 중 한 항에 따르는 머신 툴용 머신 스핀들.
  45. 제1항 내지 제43항 중 한 항에 따르는 머신 툴용 커플링 요소를 갖는 삽입 툴.
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