KR20140034875A - 공구 교체 장치를 갖는 전자 스핀들 - Google Patents

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Abstract

전자 스핀들 장치(100)는 - 수직축 X-X' 둘레로 연장하는 적어도 하나의 전자 스핀들(2), - 적어도 2개의 공구 홀더(3)를 포함하는 적어도 하나의 공구 지지 요소(5)를 포함하고, - 상기 전자 스핀들(2)은 모터, 상기 모터와 기능적으로 연관된 운동을 전달하기 위한 회전 샤프트 및 상기 샤프트(39)에 의해 회전 가능하게 작동된 공구(40)가 장착되는 공구 홀더(3)용 결합부(6)를 포함하고, - 상기 공구(40)는 상기 샤프트에 의해 직접 작동되고, - 각각의 공구 홀더는 수직축을 따라 연장한다. 공구 홀더 지지 요소(5)는 각각의 공구 홀더(3)를 상기 결합부(6)와 정렬하게 하기 위해 회전되도록 회전 가능하게 장착된다. 장치는 공구 홀더 지지 요소(5)를 회전하기 위한 적어도 하나의 장치를 더 포함한다.

Description

공구 교체 장치를 갖는 전자 스핀들 {ELECTROSPINDLE WITH A TOOL EXCHANGING DEVICE}
본 발명은 기계 가공 장치 및 특히 전자 스핀들(electrospindle)의 분야에 관한 것이다.
전자 스핀들은 드릴링, 밀링, 스폿 페이싱(spot-facing), 탭핑(tapping), 닉킹(nicking), 보링(boring) 및 연삭 가공 작업을 위해 의도된 전기 기계식 부품이고, 통상의 기계, 머시닝 센터(machining center), 밀링 기계, 보링 기계, 연삭 기계, 선반(lathe), 이송 기계 등에 통상적으로 일체화된다.
공지의 기계에서, 공구는 전자 스핀들의 측방향으로 위치된 적합한 공구 홀더 내에 배열되고, 공구를 교체하기 위해 제공된 적합한 그립퍼(gripper)가 공구를 공구 홀더로부터 취출하고 이를 수행될 가공 작업에 기초하여 전자 스핀들과 결합한다.
본 출원인은 공지의 전자 스핀들에서, 공구 교체가 다수의 경우에 시간 및 제조 비용의 손실의 견지에서 큰 문제점을 갖고 여전히 수동으로 발생한다는 것을 관찰하였다.
본 출원인은 또한 공구 홀더로부터 공구를 취출하고 전자 스핀들 내에 공구를 위치 설정하기 위한 자동 장치가 존재한다는 것을 관찰하였다. 그러나, 이러한 장치는 매우 복잡하고 고가이고, 공구 교체 프로세스에서 특히 효과적이고 신속한 것으로 아직 입증되지 않았다. 더욱이, 현재의 장치는 정확한 위치 설정을 위한 특정의 피팅 및 조정 작업을 필요로 한다.
본 출원인은 따라서 다른 것으로의 공구의 교체가 간단하고 신속한 방식으로 수행될 수 있는 전자 스핀들 장치를 제공할 필요를 느끼고 있다.
본 출원인은 전술된 문제점이 공구 홀더가 전자 스핀들에 일체화되고 적어도 부분적으로 전자 스핀들에 대해 회전 가능한 장치를 제공함으로써 해결될 수 있다는 것을 발견하였다.
제1 양태에서, 본 발명은 따라서 전자 스핀들 장치로서,
- 수직축 X-X' 둘레로 연장하는 적어도 하나의 전자 스핀들,
- 적어도 2개의 공구 홀더를 포함하는 적어도 하나의 공구 지지 요소를 포함하고,
- 상기 전자 스핀들은 모터, 상기 모터와 기능적으로 연관된 운동을 전달하기 위한 회전 샤프트 및 상기 샤프트에 의해 회전 가능하게 작동된 공구가 장착되는 공구 홀더용 결합부를 포함하고,
- 상기 공구는 상기 샤프트에 의해 직접 작동되고,
- 각각의 공구 홀더는 수직축을 따라 연장하는 전자 스핀들 장치에 있어서,
상기 공구 홀더 지지 요소는 각각의 공구 홀더를 결합부와 정렬하게 하기 위해 회전되도록 회전 가능하게 장착되고, 전자 스핀들 장치는 공구 홀더 지지 요소를 회전하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치에 관한 것이다.
본 발명은 전술된 양태에서, 이하에 설명되는 바람직한 특징들 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
전자 스핀들에 의한 본 발명의 관점에서, 스핀들 샤프트를 회전하게 하도록 구성된 내부 모터를 구비한 스핀들이 의도된다.
바람직하게는, 전자 스핀들 장치는 공구 홀더의 적어도 일부가 상기 결합부와 결합되는 작동 위치와, 공구 홀더가 결합부 외부에 놓이는 공구 교체 위치 사이에서 공구 홀더 지지 요소를 병진 이동하기 위한 적어도 하나의 병진 이동 유닛을 포함한다.
유리하게는, 공구 홀더 지지 요소는 공구 홀더 지지 요소 및 공구 홀더의 복수의 잠금 장치에 공구 홀더를 체결하기 위한 복수의 체결 요소를 포함한다.
바람직하게는, 체결 요소는 제거 가능 체결 수단에 의해 상기 공구 홀더 지지 요소에 체결된 지지 플레이트를 포함하고, 각각의 지지 플레이트는 공구 홀더용 시트를 포함한다.
적합하게는, 각각의 잠금 요소는 공구 홀더를 결합하기 위한 적어도 하나의 결합 요소, 상기 결합 요소를 상기 공구 홀더와 결합하게 압박하기 위한 적어도 하나의 탄성 요소, 상기 탄성 요소용 적어도 하나의 반작용 요소 및 상기 공구 홀더와 상기 결합 요소의 결합을 해제하기 위한 해제 장치를 포함한다.
유리하게는, 공구 홀더와 결합 요소의 결합을 해제하기 위한 해제 장치는 작동 핀의 대응-성형된 프로파일에 의해 작동되도록 구성된 결합 요소와 기능적으로 연관된 성형된 프로파일을 포함한다.
바람직하게는, 공구 홀더 지지 요소는 원주를 따라 장착된 복수의 공구 홀더를 포함한다.
유리하게는, 병진 이동 유닛은 전자 스핀들의 축 X-X'를 따라 공구 홀더 지지 요소를 병진 이동하도록 구성된 공압 실린더를 포함한다.
유리하게는, 공구 홀더는 전자 스핀들의 축 X-X'에 대해 경사진 원주를 따라 배열된다.
바람직하게는, 전자 스핀들 장치는 상기 공구 홀더 지지 요소와 결합되도록 구성된 전자 스핀들을 적어도 부분적으로 포함하는 기밀 밀봉된 케이싱을 포함한다.
다른 양태에 따르면, 전자 스핀들 장치에서 공구를 교체하기 위한 프로세스로서,
a) 플레이트가 공구 홀더에 접촉하도록 상기 공구 홀더 지지 요소를 상승시키는 단계와,
b) 상기 결합 요소(12)를 공구 홀더와 결합하는 단계와,
c) 전자 스핀들의 결합부로부터 공구 홀더를 해제하는 단계와,
d) 공구 홀더가 상기 결합부로부터 추출될 때까지 공구 홀더 지지 요소를 하강시키는 단계와,
e) 전자 스핀들의 상기 결합부가 제2 공구 홀더와 정렬되게 하기 위해 상기 공구 홀더 지지 요소를 회전시키는 단계와,
f) 상기 공구 홀더가 상기 결합부 내로 적어도 부분적으로 삽입될 때까지 상기 공구 홀더 지지 요소를 상승시키는 단계와,
g) 공구 홀더를 결합부에 연결하는 단계와,
h) 상기 결합 요소를 공구 홀더로부터 분리하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
유리하게는, 상기 단계 h) 후에 공구 홀더 지지 요소의 추가의 하강이 수행된다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점은 본 발명에 따른 전자 스핀들 장치 및 상기 전자 스핀들 장치에서 공구를 교체하기 위한 프로세스의 몇몇 바람직하지만 배제적이지 않은 실시예의 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
이러한 설명은 단지 지시를 위해 제공되고, 따라서 비한정적인 목적의 첨부 도면을 참조하여 이하에 제시될 것이다.
도 1은 케이싱부가 그로부터 제거되어 있는, 본 발명에 따른 전자 스핀들 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자 스핀들의 개략 부분 단면도이다.
도 3은 공구 홀더가 공구 잠금 장치에 결합되어 있는, 본 발명에 따른 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 장치의 하단부의 개략 확대 부분 단면도이다.
도 4는 케이싱부가 그로부터 제거되어 있는, 본 발명에 따른 전자 스핀들 장치의 다른 실시예의 개략도이다.
도 5는 케이싱부가 그로부터 제거되어 있는, 본 발명에 따른 전자 스핀들 장치의 다른 실시예의 개략도이다.
도 6은 공구 홀더가 공구 잠금 장치에 결합되어 있는, 본 발명에 따른 도 5에 도시되어 있는 장치의 하단부의 개략 확대 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 도 5에 도시되어 있는 장치의 하단부의 개략 확대 부분 단면도이다.
도 8은 작동 위치에서, 본 발명에 따른 전자 스핀들 장치의 다른 실시예의 개략도이다.
도 9는 공구 교체를 위한 회전된 위치에서 도 8의 전자 스핀들 장치의 실시예의 개략도이다.
도 10은 도 8에 도시되어 있는 전자 스핀들 장치의 개략 부분 단면도이다.
도 11은 공구 홀더가 자기 중심 설정 장치와 결합되어 있는, 본 발명에 따른 장치의 하단부의 개략 확대 부분 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 공구 홀더 지지 요소의 내부로부터의 도면이다.
도 13a는 도 12의 라인 A-A를 따라 취한 공구 홀더 지지 요소에 공구 홀더를 체결하기 위한 체결 요소의 단면도이다.
도 13b는 도 12의 라인 B-B를 따라 취한 지지 요소에 공구 홀더를 체결하기 위한 체결 요소의 단면도이다.
도 14는 제1, 제2 및 제3 케이싱이 제거되어 있는, 본 발명에 따른 장치의 부분의 개략도이다.
도 1 내지 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 전자 스핀들 장치가 도면 부호 100으로 식별되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 스핀들 장치(100)는 수직축 X-X' 둘레로 연장하는 적어도 하나의 전자 스핀들(2)을 포함한다.
전자 스핀들(2)은 그 헤드 단부에, 공구 홀더(3)용 결합부(6)를 갖는다.
결합부(6)는 공구 홀더(3)의 대응 원추형 부분을 수용하도록 구성된 원추형 시트로서 구성된다.
도 1 내지 도 7에 도시되어 있는 실시예를 참조하면, 전자 스핀들 장치(100)는 적합한 가공 공구(40)를 각각 보유하는 적어도 2개의 공구 홀더(3), 바람직하게는 복수의 공구 홀더(3)를 구비하는 공구 홀더 지지 요소(5)를 더 갖는다.
공구 홀더 지지 요소(5)는 공구 홀더(3)와 그 공구(40)가 전자 스핀들(2)의 결합부(6)와 정렬되게 하고 수행될 가공 작업의 종류에 기초하여, 이들 공구 홀더 및 그 공구가 공구 잠금 장치(48)와 연결되게 하기 위해 회전하도록 축 둘레에 회전 가능하게 장착되고, 공구 잠금 장치는 전자 스핀들(2)의 회전 샤프트(39)와 공구(40) 사이의 결합을 허용한다.
결합부(6)의 원추형 시트 내에는, 따라서 연결하여 전자 스핀들(2)에 의해 공구 홀더(3)가 전자 스핀들(2)과 함께 회전하게 하기 위한 공구 홀더(3)의 공구 잠금 장치(48)가 수용된다.
이 목적으로, 공구 홀더(3)의 대응 원추형 부분은 섹션 협소부(69)를 갖고, 전자 스핀들(2)의 회전 샤프트(39) 내의 타이 로드(tie rod)(99)의 헤드 단부와 안정적으로 연관된 원통형 그립퍼(50)가 제공된다. 원통형 그립퍼(50)는 축 X-X'를 따라 원주방향으로 배열되고 지향되는 복수의 절결부를 구비한다. 로드(99)의 헤드 단부는 원통형 그립퍼의 외경이 증가되거나 감소되게 하기 위해 원통형 그립퍼(50)에 대해 전자 스핀들(2)의 상기 샤프트(39)의 축 X-X'를 따라 슬라이드할 수 있다.
전자 스핀들(2)의 타이 로드(99)의 헤드 단부는 원추형 외부면(51)을 갖고, 원통형 그립퍼(50)는 대응 원추형 내부면을 갖는다.
타이 로드(99)의 헤드 단부가 도 3에 도시되어 있는 그 상부 위치에 있을 때, 원통형 그립퍼(50)의 외부면(52)은 섹션 협소부(69)에 결합되어, 따라서 공구 홀더(3)를 전자 스핀들(2)의 샤프트(39)에 대해 잠금하고, 전자 스핀들은 따라서 공구 홀더(3)와 공구(40)가 회전하게 한다.
대신에 타이 로드(99)의 헤드 단부가 도 2에 도시되어 있는 그 하부 위치에 있을 때, 원통형 그립퍼(50)의 외부면(52)은 섹션 협소부(69)에 결합하지 않는다.
이 상태에서, 전자 스핀들(2)의 샤프트(39)에 대한 원통형 그립퍼(50)의 위치, 특히 타이 로드(99)의 단부의 표면에 대한 그 내부 원추면의 위치는 원통형 그립퍼(52)의 외부면이 섹션 협소부(69)를 통해 통과하게 하는 직경을 갖도록 이루어진다.
이 방식으로, 전자 스핀들(2)의 샤프트(39)는 공구 홀더(3)로부터 분리될 수 있다.
도 8 내지 도 14에는, 대안적인 실시예가 도시되어 있고, 여기서 결합부(6)는 도면에 단지 부분적으로만 도시되어 있는 유압식 또는 공압식의 내부 피스톤 실린더(43)에 의해 작동되는 자기 중심 설정 장치(38)가 공지의 방식으로 수용되는 원추형 시트로서 구성된다.
전자 스핀들(2) 내부에 배열된 자기 중심 설정 장치(38)는 공구 홀더(1)에 연결하여, 전자 스핀들(2)에 의해 공구 홀더를 전자 스핀들(3)과 함께 회전하게 하기 위해 공구 홀더(3)의 섕크(27)에 결합하기 위해 형성된다.
도면들에 도시되어 있는 모든 실시예에서, 공구 홀더 지지 요소(5)는 전자 스핀들(2)의 축 X-X'에 대해 경사진 축 Z-Z' 둘레에 회전 가능하게 장착된다.
공구 홀더 지지 요소(5) 위에는, 상기 전자 스핀들(2)의 축 X-X'에 대해 경사진 원주를 따라 배열된 복수의 공구 홀더(3)가 존재한다.
공구 홀더(3)의 경사 위치는 활성화되지 않은 공구가 작동 영역으로부터 이격하여 이동되게 한다.
공구 홀더 지지 요소(5)는 실질적으로 절두 원추형 형상을 갖고, 공구 홀더는 원추의 절두체의 측방향 표면(28) 상에 배열된다.
공구 홀더 지지 요소(5) 및 따라서 공구 홀더(3)를 회전하게 하기 위해, 전자 스핀들 장치(100)는 회전 장치(20)를 갖는다.
도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 제1 실시예에 따르면, 회전 장치(20)는 인코더를 구비하는 모터(80)를 갖고, 이 모터는 적어도 하나의 베어링에 의해 지지되고 공구 홀더 지지 요소(5)와 안정하게 연관된 제2 톱니형 휠(53)과 결합된 제1 톱니형 휠(22)을 지지하도록 구성된 중간 샤프트(21)를 직접 작동한다.
중간 샤프트(21)의 회전은 제1 톱니형 휠(22)이 회전되게 한다. 제1 톱니형 휠은 이 회전을 제2 톱니형 휠(53)에 전달하여, 따라서 Z-Z' 축 둘레의 공구 홀더 지지 요소(5)의 회전을 유발한다.
도 4에 도시되어 있는 다른 실시예에 따르면, 회전 장치(20)는 인코더를 구비하는 모터(80) 및 한 쌍의 제1 기어(64, 65)를 갖고, 제1 기어들 중 첫번째 제1 기어(65)는 모터(80)의 출력 샤프트 상에 장착되고, 두번째 제1 기어(64)는 중간 샤프트(21)의 상단부에 배열된다.
도 5 내지 도 7에 도시되어 있는 다른 실시예에 따르면, 회전 장치(20)는 인코더를 구비하는 모터[이 경우에, 모터는 전자 스핀들(2)이 회전되게 하는 모터임], 전자 스핀들(2)의 회전 샤프트(39)와 일체인 제1 기어(81), 공구 홀더 지지 요소(5)와 안정적으로 연관되고 그 회전이 공구 홀더 지지 요소(5) 및 따라서 공구 홀더 지지 요소에 의해 지지된 공구 홀더(3)의 회전을 발생시키게 하는 적어도 제2 기어(82) 및 전자 스핀들(2)과 공구 홀더 지지 요소(5) 사이에 배열된 적어도 하나의 제3 기어(83)를 갖는다.
제3 기어(83)는 전자 스핀들의 회전 샤프트(39) 상에 동축으로 장착되고, 제2 기어(82)에 직접 그리고 다른 기어(98)에 의해 제1 기어(81)에 결합되어 전자 스핀들(2)의 회전 샤프트(39)의 회전이 공구 홀더 지지 요소(5)의 회전을 유발하게 하는 작동 위치(도 7에 도시되어 있음)와, 기어(98)로부터 분리되어 따라서 제1 기어(81) 및 제2 기어(82)를 형성하는 휴지 위치(도 6에 도시되어 있음) 사이에서 회전 샤프트에 대해 슬라이드할 수 있다.
휴지 위치에서(도 6), 전자 스핀들(2)의 회전 샤프트(39)는 공구 홀더(3)와 결합되고, 그 회전은 공구 홀더에 의해 보유된 공구(40)의 회전을 발생시킨다.
작동 위치로부터 휴지 위치로의 전이는 전자 스핀들(2)에 대한 지지 요소(5)의 병진 이동에 의해 그리고 전자 스핀들(2)의 수직 시트(85) 내에 배열되고 기어(98)로부터 그리고 제3 기어(83)로부터 분리를 발생시키기 위해 제3 기어(83)를 압박하도록 구성된 탄성 요소(84)에 의해 발생된다.
공구 홀더 지지체(5)와 전자 스핀들(2) 사이의 회전을 향상시키기 위해, 도 1 내지 도 7에 도시되어 있는 실시예에서, 상기 공구 홀더 지지 요소(5)와 전자 스핀들(2) 사이에 개재된 복수의 볼(73)을 포함하는 케이지(72) 및 축방향 베어링(71)이 제공되어 있다.
원주를 따라 배열된 복수의 볼(73)을 갖는 케이지(72)는 공구 홀더 지지체(5)의 실질적으로 더 큰 지경을 갖는 볼 베어링을 규정한다.
전술된 해결책에 의해, 전자 스핀들(2)에 대한 공구 홀더 지지체(5)의 더 양호한 회전 및 더 큰 각도 위치 설정 정확성이 얻어진다.
도 8 내지 도 14에 도시되어 있는 다른 실시예에 따르면, 회전 장치(20)는 공압 실린더를 갖고, 이 공압 실린더는 스텝핑 시스템에 의해, 베어링 상에 지지되고 공구 홀더 지지체(5)와 안정적으로 연관된 제2 톱니형 휠(53)과 결합된 제1 톱니형 휠(22)을 지지하도록 구성된 중간 샤프트(21)를 작동한다.
또한 이 경우에도, 중간 샤프트의 회전은 제1 톱니형 휠(22)의 회전을 유발하고, 이는 이 회전을 제2 톱니형 휠(53)에 전달함으로써 Z-Z' 축 둘레의 공구 홀더 지지체(5)의 회전을 유발한다.
모든 실시예에서, 공구 홀더 지지 요소(5)는, Z-Z' 축 둘레로 회전하는 것이 가능한 것 이외에, 전자 스핀들(2)에 대해 수직 방향으로, 즉 전자 스핀들(2)의 축 X-X'에 의해 규정된 수직 방향을 따라 병진 이동할 수 있다.
상세하게, 공구 홀더 지지 요소(5)는, 공구(40)가 제조될 기계적 부분 상에서 활성화하는 작동 위치와, 전자 스핀들(2)이 공구 홀더(3) 및 따라서 공구(40)를 교체하게 하는 공구 교체 위치 사이에서 전자 스핀들(2)에 대해 수직 방향으로 병진 이동할 수 있다.
이 목적으로, 전자 스핀들 장치(100)는 공구 홀더 지지 요소(5) 및 공구 홀더 지지 요소(5)용 고정 요소(19)를 병진 이동하도록 구성된 공압 실린더(18)를 포함하는 병진 이동 유닛을 갖는다.
공압 실린더(18) 및 공구 홀더 지지체(5)용 고정 요소(19)는 공압 실린더(18)의 위치와 연결된 2개의 스템(20)에 의해 서로 연결되고, 고정 요소(19)는 공구 홀더 요소(5)와 안정적으로 연관된다.
공압 실린더(18)의 작동은 스템(20)에 의해 고정 요소(19) 및 따라서 그와 안정적으로 연관된 공구 홀더 지지 요소(5)를 축 X-X'를 따라 수직으로 병진 이동시킨다.
공구 홀더 지지체(5)의 수직 병진 이동은 공구 홀더(3)의, 따라서 그 내부에 결합된 공구(40)의 축 X-X'를 실질적으로 따른 수직 병진 이동을 발생시킨다.
공구 홀더 지지 요소(5)는 공구 홀더(3)를 공구 홀더 지지 요소 자체 및 공구 홀더(3)의 복수의 잠금 장치(8)에 체결하기 위한 복수의 체결 요소(7)를 포함한다.
도 1 내지 도 7에 도시되어 있는 실시예에서, 체결 요소(7)는 공구 요소(3)의 적어도 일부를 수용하고 적합한 잠금 요소(8)에 의해 공구 홀더를 적소에 잠금 유지하도록 구성된 상기 공구 홀더 지지 요소(5) 내에 형성된 체결 시트(76)를 포함한다.
도 2 및 도 3에 더 양호하게 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 잠금 요소(8)는 공구 홀더 지지체(5)의 체결 시트(76)에 대해 반경방향으로 위치된 블라인드 시트(77) 내에 배열되고, 공구 홀더(3)를 결합하기 위한 적어도 하나의 결합 요소(12), 공구 홀더(3)와 결합하게 결합 요소(12)를 압박하기 위한 적어도 하나의 탄성 요소(13) 및 탄성 요소(13)용 적어도 하나의 반작용 요소(14)를 포함한다.
도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바람직한 실시예에서, 탄성 요소(13)는 공구 홀더(3)의 외부면 내에 형성된 리세스(78)에 대해, 볼(12')에 의해 표현된 결합 요소(12)를 압박하는 나선형 스프링에 의해 표현되어 있다.
반작용 요소(14)는 반경방향 블라인드 시트(77)의 저부에 의해 표현되어 있다.
적어도 2개의 잠금 요소(8)가 각각의 공구 홀더(3)를 위해 제공된다.
볼(12')이 반경방향 리세스(78) 내에 결합될 때, 공구 홀더(3)는 잠금 상태로 유지되고 공구 홀더 지지 요소(5)와 안정하게 연관된다. 공구 홀더(3)를 해제하기 위해, 상기 공구 홀더(3)로부터 결합 요소(12)를 해제하기 위한 해제 장치가 제공된다.
유리하게는, 해제 장치는 전자 스핀들(2)의 축 X-X'에 평행한 방향을 따라 상기 공구 홀더(3) 상에서 슬라이드하도록 장착된 원통형 부시(79) 및 전자 스핀들(2)과 안정하게 연관되고 전자 스핀들(2)의 축 X-X'에 평행한 방향에서 그 병진 이동 및 또한 전자 스핀들에 대한 공구 홀더 지지 요소(5)의 병진 이동을 발생시키도록 부시에 대해 접촉하게 되도록 구성된 플랜지 형성부(91)를 포함한다.
플랜지 형성부(91)가 부시(79)와 접촉하게 될 때, 이 플랜지 형성부는 부시를 축 X-X'에 평행한 방향을 따라 하향으로 압박하고, 부시(79)는 이어서 볼(12')에 대해 접촉하게 되어 이들 볼을 반경방향 리세스(78)로부터 이격하여 이동시키고 공구 홀더(3)를 공구 홀더 지지 요소(5)로부터 자유롭게 한다.
도 8 내지 도 14에 도시되어 있는 실시예에 따르면, 체결 요소(7)는 상기 공구 홀더 지지 요소(5)에 제거 가능 체결 수단(10)에 의해 체결된 지지 플레이트(9)를 포함한다.
도 8 내지 도 14에 도시되어 있는 실시예에서, 제거 가능 체결 요소(10)는 공구 홀더 지지 요소(5)의 나사산 형성 시트에 나사 결합한다.
각각의 지지 플레이트(9)는 공구 홀더(3)용 시트(11)를 포함한다.
도 13a, 도 13b에 더 양호하게 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 잠금 요소(8)는 지지 플레이트(9) 상에 체결되고, 공구 홀더(3)를 결합하기 위한 적어도 하나의 결합 요소(12), 결합 요소(12)를 공구 홀더(3)와 결합하게 압박하기 위한 적어도 하나의 탄성 요소(13) 및 탄성 요소(13)를 위한 적어도 하나의 반작용 요소(14)를 포함한다.
본 실시예에서, 탄성 요소(13)는 그립퍼(12')에 의해 표현된 결합 요소(12) 및 지지 플레이트(9)로부터 돌출하는 돌기에 의해 표현된 반작용 요소(14)에 대해 접촉하는 나선형 스프링에 의해 표현되어 있다.
도 13a, 도 13b에 도시되어 있는 바와 같이, 공구 홀더(3)와, 특히 상기 공구 홀더(3)의 외부면 상에 형성된 홈형 시트(29)와 결합된 상태로 그립퍼(12')를 유지하기 위해 동작하는 2개의 나선형 스프링이 존재한다.
그립퍼(12')가 홈형 시트(29)에 결합할 때, 공구 홀더(3)는 잠금 유지되고 공구 홀더 지지 요소(5)와 안정하게 연관된다. 공구 홀더(3)를 해제하기 위해, 상기 공구 홀더(3)로부터 결합 요소(12)를 해제하기 위한 해제 장치가 제공된다.
유리하게는, 해제 장치는 작동 핀(17)의 대응하는 대응-성형된 프로파일에 의해 작동되도록 구성된 결합 요소(12)와 기능적으로 연관된 성형된 프로파일(15)을 포함한다.
도 13b에 도시되어 있는 실시예에서, 성형된 프로파일(15)은 결합 요소(12) 내에 형성된 원추형 시트에 의해 규정되고, 대응-성형된 프로파일이 캠(41)의 원추형 단부에 의해 규정된다.
캠(41)은 전자 스핀들(2)의 전체 수직 연장부에 걸쳐 연장하는 3개의 로드와 연결된 캠 홀더 디스크(42)에 의해 지지된다.
각각의 로드(23)는 전자 스핀들(2)의 내부에 수직으로 연장하고 유압식 또는 공압식의 내부 피스톤(43)과 기능적으로 연결되는 중앙 타이 로드(25) 및 레버(24)와 연결된다.
전자 스핀들의 내부 피스톤(43)은 중앙 타이 로드(25)와 함께, 전자 스핀들의 결합부(6)로부터 공구 홀더의 해제 및 중앙 타이 로드(25), 레버(24) 및 로드(23)에 의한 캠(41)의 이동을 제어한다.
본 발명의 유리한 양태에 따르면, 장치(100)는 전자 스핀들(2)을 적어도 부분적으로 포함하고 공구 홀더 지지 요소(5)와 결합되도록 구성된, 기밀 밀봉된 제1 케이싱(45)을 갖는다.
장치(100)는 제1 케이싱(45)과 결합되도록 구성된 제2 케이싱(46) 및 제3 케이싱(47)을 더 포함한다.
제2 및 제3 케이싱(46, 47)은 전자 스핀들(2)을 따라 연장되고, 전자 스핀들을 완전히 봉입하고, 공구 홀더 지지체(5) 및 공압 실린더(18)와 함께, 전자 스핀들(2), 공구 홀더 지지 요소(5)를 병진 이동시키기 위한 병진 이동 유닛 및 공구 홀더 지지 요소(5)를 회전시키기 위한 장치를 보호하도록 구성된 완전히 폐쇄된 일체형 장치(100)를 형성한다.
내부 구성 요소들의 기밀 밀봉은 예를 들어 압축기 및 전자 밸브와 같은 적합한 송풍 수단에 의해, 케이싱(45, 46, 47) 내부에 송풍된 공기의 연속적인 주입에 의해 보장된다.
이 방식으로, 이 공기 주입에 의해 내부에 생성된 압력은 이물질이 내부에 침투하지 않게 한다.
달리 말하면, 전자 스핀들(2), 공구 홀더 지지 요소(5)를 병진 이동시키기 위한 병진 이동 유닛 및 공구 홀더 지지 요소(5)를 회전시키기 위한 장치가 제1 케이싱(45), 제2 케이싱(46), 제3 케이싱(47), 공압 실린더(18) 및 공구 홀더 지지 요소(5)로 이루어진 봉입체 내에 수납된다.
전자 스핀들 장치(100)는 공구 잠금 장치(48) 내에 또는 자기 중심 설정 장치(38) 내에 가장 적합한 공구(40)를 갖는 공구 홀더(3)를 삽입함으로써 상이한 가공 작업을 수행하도록 구성되고, 가장 적합한 공구는 전자 스핀들(2)에 대해 회전 가능하게 장착된 공구 홀더 지지 요소(5)로부터 선택된다.
일 가공 작업과 후속의 가공 작업 사이에 공구를 교체하기 위해, 이하의 단계들이 수행된다.
공구 홀더 지지 요소(5)는 하강되어 플랜지 형성부(91)가 부시(79)로부터 이격하여 이동하여 더 이상 그에 접촉하지 않게 된다.
이 시점에, 볼(12')에 의해 표현된 결합 요소(12)는 공구 홀더(3)와 결합하게 되는 데, 특히 볼(12')이 스프링(13)에 의해 공구 홀더(3)의 반경방향 리세스(78)와 결합하게 된다.
공구 홀더(3)는 타이 로드(99)의 헤드 단부의 하향 슬라이딩에 의해, 전자 스핀들(2)의 결합부(6)로부터, 특히 공구 잠금 장치(48)로부터 해제된다.
하향 슬라이딩은 원통형 그립퍼(50)의 외경이 감소되게 하여, 섹션 협소부(69)를 통한 그 통과 및 따라서 결합부(6)로부터 공구 홀더(3)의 분리가 가능하게 된다.
공구 홀더 지지 요소(5)는 그 후, 공구 홀더(3)가 상기 스핀들 결합부(6)로부터 추출될 때까지 하강된다.
이 시점에서, 공구 홀더 지지 요소(5)는 스핀들 결합부(6), 특히 공구 잠금 장치(40)를 제2 공구 홀더(3)와 정렬되게 하여, 가공 작업에 사용될 제2 공구(40)를 보유하기 위해 회전된다.
제2 공구(40)를 연결하기 위해, 공구 홀더 지지 요소(5)는 따라서 공구 홀더(3)가 결합부(6) 내에 삽입될 때까지 재차 상승되어, 공구 잠금 장치(48)가 공구 홀더(3)를 잠금할 수 있게 된다.
대안적으로, 도 8 내지 도 14에 도시되어 있는 실시예에서, 일 가공 작업과 후속의 가공 작업 사이에 공구를 교체하기 위해, 이하의 단계들이 수행된다.
공구 홀더 지지 요소(5)는 플레이트(9)가 공구 홀더(3)에 접촉하도록, 특히 공구 홀더와 시트(11) 사이에 간극이 존재하지 않도록 상승된다. 이 시점에, 그립퍼(12')에 의해 표현된 결합 요소(12)는 스프링(13)에 의해 공구 홀더(3)의 홈형 시트(29)와 결합하게 된다.
공구 홀더(3)는 내부 피스톤 실린더(43)를 작동시킴으로써 전자 스핀들(2)의 결합부(6)로부터, 특히 자기 중심 설정 장치(38)로부터 해제된다.
대안적으로, 먼저 공구 홀더(3)는 전자 스핀들(2)의 결합부(6)로부터 해제될 수 있고, 그 직후에 그립퍼(12')에 의해 표현된 결합 요소(12)는 공구 홀더(3)와 결합하게 될 수 있다.
공구 홀더 지지 요소(5)는 이어서 공구 홀더(3)가 상기 결합부(6)로부터 추출될 때까지 하강된다.
이 시점에서, 공구 홀더 지지 요소(5)는 전자 스핀들 결합부(6), 특히 자기 중심 설정 장치(38)를 제2 공구 홀더(3)와 정렬되게 하여, 가공 작업에 사용될 제2 공구(40)를 보유하기 위해 회전된다.
제2 공구(40)를 연결하기 위해, 공구 홀더 지지 요소(5)는 이어서, 공구 홀더(3)가 결합부(6) 내에 삽입될 때까지 재차 상승되어, 자기 중심 설정 장치(38)가 공구 홀더(3)의 섕크(27)를 잠금할 수 있게 된다.
공구 홀더(3)는 이어서 결합부(6)와, 특히 자기 중심 설정 장치(38)와 연결된다.
결합 요소(12)는 이어서 공구 홀더(3)로부터 분리되는 데, 특히 그립퍼(12')가 공구 홀더(3)의 홈형 시트(29)로부터 이격하게 된다.
또한 이 경우에도, 대안적으로, 먼저 결합 요소(12)는 공구 홀더(3)로부터 분리될 수 있고, 다음에 공구 홀더(3)는 결합부(6)와, 특히 자기 중심 설정 장치(38)와 연결될 수 있다.
이 목적으로, 핀(17)이 하강되어, 결합 요소(12)의 성형된 프로파일(15)에 대해 압박함으로써 캠(41)의 대응-성형된 프로파일이 공구 홀더(3)를 해제하기 위해 반작용 요소(14)의 방향으로 결합 요소를 후방으로 이동하도록 강요하게 된다.
공구 홀더 지지 요소(5)의 추가의 하강이 이어서 수행되어, 따라서 공구 홀더(3)와 플레이트(9) 사이에 축방향으로 간극을 증가시켜, 가공 작업 중에 플레이트(9)와 공구 홀더(3)가 서로 간섭하지 않게 된다.
공구 홀더 지지 요소(5)의 이 하강은 핀(17)에 의해 얻어질 수 있고, 이 핀은 하강될 때 먼저 그립퍼(12)를 개방하고, 이어서 플레이트(9)에 대해 놓여 플레이트를 하향으로 압박하여 플레이트(9)와 공구 홀더(3) 사이에 축방향 간극을 생성한다.
대안 실시예에 따르면, 전술된 하강은 실린더(18) 내로 합체된 부가의 실린더의 운동에 의해 발생될 수 있다.
장치(100)는 도 8에 도시되어 있는 작동 위치에 있고, 공구(40)는 각각의 가공 작업을 수행할 수 있고, 그 종료시에 추가의 가공 작업이 요구될 수 있고, 전술된 프로세스는 반복될 것이다.
본 발명은 그 몇몇 실시예를 참조하여 설명되어 있다. 다수의 수정이 상세히 설명된 실시예에 소개될 수 있고, 여전히 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 보호 범주 내에 있다.

Claims (14)

  1. 전자 스핀들 장치(100)로서,
    - 수직축 X-X' 둘레로 연장하는 적어도 하나의 전자 스핀들(2),
    - 적어도 2개의 공구 홀더(3)를 포함하는 적어도 하나의 공구 지지 요소(5)를 포함하고,
    - 상기 전자 스핀들(2)은 모터, 상기 모터와 기능적으로 연관된 운동을 전달하기 위한 회전 샤프트(39) 및 상기 샤프트(39)에 의해 회전 가능하게 작동된 공구(40)가 장착되는 공구 홀더(3)용 결합부(6)를 포함하고,
    - 상기 공구(40)는 상기 샤프트에 의해 직접 작동되고,
    - 각각의 공구 홀더는 수직축을 따라 연장하는 것인 전자 스핀들 장치(100)에 있어서,
    상기 공구 홀더 지지 요소(5)는 각각의 공구 홀더(3)를 상기 결합부(6)와 정렬하게 하기 위해 회전되도록 회전 가능하게 장착되고,
    상기 전자 스핀들 장치(100)는 공구 홀더 지지 요소(5)를 회전시키기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공구 홀더(3)의 적어도 일부가 상기 결합부(6)와 결합되는 작동 위치와, 상기 공구 홀더(3)가 결합부(6) 외부에 놓이는 공구 교체 위치 사이에서 상기 공구 홀더 지지 요소(5)를 병진 이동시키기 위한 적어도 하나의 병진 이동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공구 홀더 지지 요소(5)는 상기 공구 홀더 지지 요소(5) 및 공구 홀더(3)의 복수의 잠금 장치(8)에 공구 홀더(3)를 체결하기 위한 복수의 체결 요소(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 체결 요소(7)는 제거 가능 체결 수단(10)에 의해 상기 공구 홀더 지지 요소(5)에 체결되는 지지 플레이트(9)를 포함하고, 각각의 지지 플레이트(9)는 공구 홀더(3)용 시트(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 각각의 잠금 요소(8)는 공구 홀더에 결합하기 위한 적어도 하나의 결합 요소(12), 상기 결합 요소(12)를 상기 공구 홀더(3)와 결합하게 압박하기 위한 적어도 하나의 탄성 요소(13), 상기 탄성 요소(13)용 적어도 하나의 반작용 요소(14) 및 상기 공구 홀더(3)와 상기 결합 요소(12)의 결합을 해제하기 위한 해제 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공구 홀더(3)와 상기 결합 요소(12)의 결합을 해제하기 위한 상기 해제 장치는
    - 전자 스핀들의 축 X-X'에 평행한 방향을 따라 상기 공구 홀더 상에서 슬라이드하도록 장착된 원통형 부시(79),
    - 전자 스핀들(2)과 안정하게 연관되고 전자 스핀들(2)의 축 X-X'에 평행한 방향으로 그 병진 이동을 발생시키기 위해 상기 부시(79)에 대해 접촉하게 되도록 구성된 플랜지 형성부(91)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 홀더 지지 요소(5)는 원주를 따라 장착된 복수의 공구 홀더(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 병진 이동 유닛은 상기 전자 스핀들(2)의 축 X-X'를 따라 공구 홀더 지지 요소(5)를 병진 이동하도록 구성된 공압 실린더(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 홀더는 상기 전자 스핀들(2)의 축 X-X'에 대해 경사진 원주를 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 홀더 지지 요소(5)와 결합되도록 구성된 상기 전자 스핀들(2)을 적어도 부분적으로 포함하는 기밀 밀봉된 케이싱(45)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    축방향 베어링(71),
    복수의 볼을 포함하는 케이지(72)로서, 상기 케이지(72)는 상기 공구 홀더 지지 요소(5)와 상기 전자 스핀들(2) 사이에 개재되는 것인 케이지(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 공구 홀더(3)는 상기 회전 샤프트(39)의 원통형 그립퍼(50)를 수용하도록 구성된 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 장치(20)는 인코더를 구비하는 모터(80), 전자 스핀들(2)의 회전 샤프트(39)와 일체인 제1 기어(81), 공구 홀더 지지 요소(5)와 안정적으로 연관되고 그 회전이 공구 홀더 지지 요소(5) 및 공구 홀더(3)의 회전을 발생하게 하는 적어도 하나의 제2 기어(82) 및 상기 전자 스핀들(2)과 상기 공구 홀더 지지 요소(5) 사이에 배열된 적어도 하나의 제3 기어(83)를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 스핀들 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 전자 스핀들 장치에서 공구를 교체하기 위한 방법으로서,
    a) 플랜지 형성부(91)가 더 이상 공구 홀더(3)에 접촉하지 않도록 상기 공구 홀더 지지 요소(5)를 상승시키는 단계와,
    b) 상기 결합 요소(12)를 공구 홀더와 결합시키는 단계와,
    c) 전자 스핀들(2)의 결합부(6)로부터 공구 홀더(3)를 해제하는 단계와,
    d) 공구 홀더(3)가 상기 결합부(6)로부터 추출될 때까지 공구 홀더 지지 요소(5)를 하강시키는 단계와,
    e) 전자 스핀들의 상기 결합부(6)가 제2 공구 홀더(3)와 정렬되게 하기 위해 상기 공구 홀더 지지 요소(5)를 회전시키는 단계와,
    f) 상기 공구 홀더(3)가 상기 결합부(6) 내로 적어도 부분적으로 삽입될 때까지 상기 공구 홀더 지지 요소(5)를 상승시키는 단계와,
    g) 공구 홀더(3)를 결합부(6)에 연결하는 단계, 그리고
    h) 상기 결합 요소(12)를 공구 홀더(3)로부터 분리하는 단계를 포함하는 방법.
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