KR20170088776A - 공작 기계, 특히 멀티-스핀들 밀링머신 - Google Patents

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KR20170088776A
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clamping device
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KR1020170012103A
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알프레드 가이쓸러
로베르트 융
마르틴 린더레
Original Assignee
덱켈 마호 프론텐 게엠베하
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Abstract

본 발명은 공작 기계, 특히 멀티-스핀들 및/또는 더블-스핀들 밀링머신의 설계에 관한 것으로, 이러한 공작 기계는 기계 프레임(1), 작업물(WS)을 클램핑하기 위한 작업물 클램핑 디바이스(2), 기계 프레임(1) 상에 배치되고 Y-방향 및 Z-방향에서 두 개의 제어 가능한 선형 축에 의해 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 작업물(WS)을 선형으로 이동시키도록 구성된 축 슬라이드 어셈블리(3), 및 기계 프레임(1) 상에 배치되고 Y-방향 및 Z-방향에 직교하는 X-방향에서 서로 독립적으로 이동될 수 있는 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들(41, 42)을 구비하는 스핀들 운반기 어셈블리(4)를 포함한다.

Description

공작 기계, 특히 멀티-스핀들 밀링머신{MACHINE TOOL, IN PARTICULAR MULTI-SPINDLE MILLING MACHINE}
본 발명은 공작 기계, 특히 수치제어 가능한 공작 기계 또는 밀링머신(milling machine)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 특히 둘 이상의 도구-운반 작업 스핀들을 구비한 멀티-스핀들 밀링머신, 멀티-스핀들 드릴링 머신(drilling machine) 및/또는 멀티-스핀들 밀링/드릴링 머신 또는 멀티-스핀들 만능 밀링머신 및/또는 멀티-스핀들 복합 공작 기계(machining center)에 관한 것이다.
종래 기술은 도구-운반 작업 스핀들을 구비한 공작 기계를 개시한다. 이들은 오늘날 일반적으로 수치 제어를 갖추고 예를 들어 4, 5 또는 때때로 그보다 많은 수치적으로 제어 가능한 선형 축 및/또는 회전축 또는 스위블(swivel) 축을 갖는 밀링머신, 복합 밀링머신, 만능 밀링머신 또는 CNC 복합 공작 기계로서 알려졌으며; 이와 관련하여 DE 10 2010 064 271 A1에 따른 공작 기계를 참조한다.
도구-운반 작업 스핀들을 구비한 이러한 공작 기계는 선반(lathe), 터닝 센터(turning center), 더블-스핀들 선반, 멀티-스핀들 선반 또는 멀티-스핀들 자동 선반과 같은 작업물-운반 작업 스핀들을 구비하는 공작 기계로부터 구별되어야만 한다.
공작 기계 엔지니어링 분야의 기본 목표 및 특히 본 발명의 근본적인 목표는 도구-운반 작업 스핀들을 구비하는 공작 기계, 특히 작업물을 밀링 및/또는 드릴링하기 위한 공작 기계를 제공하는 것으로, 이러한 공작 기계는 동시에 높은 정확도를 가지고 동작하고 가능한 최소의 다운 타임을 가지고 신뢰 가능하게 동작하며, 또한 비용 효율적이고 단순하며 효율적인 방식으로 제공될 수 있다.
본 발명은 특히 청구범위 제1항 및/또는 다른 독립항들에 따른 공작 기계를 제안한다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들과 관련된다.
본 발명의 양태에 따르면: 기계 프레임, 작업물을 클램핑하기 위한 작업물 클램핑 디바이스, 기계 프레임 상에 배치되고 적어도 두 개의 제어 가능한 선형 축에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑된 작업물을 선형으로 이동시키도록 구성된 축 슬라이드 어셈블리, 및/또는 기계 프레임 상에 배치되고 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들을 구비하는 스핀들 운반기 어셈블리를 포함하는 공작 기계가 제안된다.
바람직한 실시예들에서, 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들 중 제1 작업 스핀들은 축 슬라이드 어셈블리의 각각의 두 제어 가능한 선형 축에 직교하게 제3 제어 가능한 선형 축에 의해 제1 작업 스핀들의 제1 프로세싱 위치와 제1 작업 스핀들의 제1 도구 변경 위치 사이에서 선형으로 이동될 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들 중 제2 작업 스핀들은 제3 제어 가능한 선형 축의 방향에 평행하게 제4 제어 가능한 선형 축에 의해 제2 작업 스핀들의 제2 프로세싱 위치와 제2 작업 스핀들의 제2 도구 변경 위치 사이에서 선형으로 이동될 수 있다.
본 발명은 여기에서 동시에 및/또는 서로에 대해 독립적으로 동일한 작업물을 프로세싱할 수 있는 두 개의 도구-운반 작업 스핀들을 제공할 수 있는 개념에 기초하고, 특히 각 하나의 도구 변경은 각각의 도구 변경 위치에 위치되었을 때 작업 스핀들 중 하나에서 가능한 동시에, 시간절약 방식으로 다른 작업 스핀들에서 수신된 도구에 의해 다른 작업 스핀들에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑된 작업물을 프로세싱하는 것이 가능하다. 이것은 바람직하게 도구 변경으로부터 발생하는 가능한 다운 타임을 감소시킨다.
또한, 공작 기계는 극도로 소형화될 수 있고 각각의 도구 변경 위치로의 이동가능성이 각각의 선형 축에 의해 가능하게 되고, 이는 작업물이 프로세싱될 때 도구와 작업물 사이의 상대적인 이동에 대해 추가의 병진이동 자유도를 추가로 제공하기 때문에, (가능한 도구 매거진을 갖는) 특히 작은 기계 프레임의 스탠드 공간을 가지고 제작될 수 있다. 여기에서 도구와 작업물 사이의 상대적인 이동에 대해 다른 두 개의 병진이동 자유도가 축 슬라이드 어셈블리의 두 개의 (또는 그 이상의) 선형 축에 의한 극도로 작은 설계에서 제공될 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 제3 및 제4 선형 축의 방향이 수평으로 정렬될 수 있고 제1 도구 변경 위치는 실질적으로 제2 도구 변경 위치 위에 배치될 수 있다.
동일한 도구 변경 메커니즘 및/또는 동일한 도구 매거진이 선택적으로 임의의 추가 도구 변경 조작기를 제공해야 할 필요 없이 두 작업 스핀들 상의 도구 변경을 위해 사용될 수 있다는 것이 장점이다. 이것은 바람직한 방식으로 더욱 소형의 설계를 가능하게 하며, 그 결과 바람직하게는 작업장 내의 공작 기계를 위해 요구되는 공간이 감소될 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 공작 기계는 또한 기계 프레임 상에 배치된 도구 매거진 운반기를 구비할 수 있고, 바람직하게는 이용가능한 복수의 도구를 구비하도록 구성될 수 있으며, 제3 및 제4 선형 축의 방향에 대해 직교하게 그리고 바람직하게는 특히 두 개의 도구-운반 작업 스핀들의 스핀들 축에 평행하게 제5 선형 축에 의해 이동될 수 있는 도구 매거진을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 두 개의 도구-운반 작업 스핀들의 도구 변경 위치들은 도구 매거진 운반기의 각각의 변경 섹션들에서 도구 매거진 운반기의 제1 위치에 배치되며, 두 개의 도구-운반 작업 스핀들은 바람직하게는 도구 매거진 운반기의 각각의 변경 섹션에서 도구 변경을 위해 도구 매거진의 도구 홀더에 있는 도구들을 직접 사용하도록 각각의 도구 변경 위치까지의 각각의 이동에 의해 도구 매거진 운반기의 제1 위치에 구성된다.
특히 (도구 변경과 관련하여 공간 소비적이고 시간 소비적인) 임의의 추가 도구 변경 조작기를 제공해야 할 필요 없이 동일한 도구 변경 메커니즘 및/또는 동일한 도구 매거진이 두 개의 작업 스핀들에서의 도구 변경을 위해 사용될 수 있다는 것이 장점이다. 이것은 바람직하게 더욱 소형의 설계를 가능하게 하며, 그 결과 작업장 내의 공작 기계를 위해 요구되는 공간이 바람직하게는 감소될 수 있으며, 또한 바람직하게는 도구 변경 시간을 감소시킨다.
바람직한 실시예에서, 도구 매거진 운반기는 각각의 도구 변경 위치에서 도구 스핀들 중 하나에서 수신된 도구를 제거하기 위해서 제5 선형 축에 의해 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하도록 구성된다. 따라서, 특히 추가의 도구 변경 디바이스, 변경 그리퍼 또는 다른 조작자가 요구되기 않기 때문에 공간 절약적 및 시간 절약적 방식으로 도구 매거진 및/또는 도구 매거진 운반기를 이동시킴으로써 도구가 변경될 때 도구가 (스핀들로부터 멀어지게 또는 스핀들을 향해서) 들어올려질 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 도구 매거진 운반기는 각각의 도구 변경 위치에서 도구 스핀들 중 하나에 도구를 삽입하기 위해서 제5 선형 축에 의해 제2 위치로부터 제1 위치로 이동하도록 구성된다.
바람직한 실시예들에서, 도구 매거진은 또한 바람직하게는 원주 방향으로 이동될 수 있는 방식으로 도구 매거진 운반기 상에 배치되는 도구 매거진 체인을 구비한다.
바람직한 실시예들에서, 상응하는 프로세싱 위치에 위치된 각각의 작업 스핀들은 수신된 도구를 이용하여 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑된 작업물을 프로세싱하도록 구성되는 반면 각각의 다른 작업 스핀들은 도구 변경을 위해 각각의 도구 변경 위치에서 위치된다. 이것은 매우 바람직한 방식으로 도구 변경으로부터 발생하는 가능한 다운 타임을 감소시킨다.
바람직한 실시예들에서, 상응하는 도구 변경 위치에 위치된 각각의 작업 스핀들은 (예를 들어, 도구 변경 후에) 프로세싱 스핀들 속도까지 가속되도록 구성되는 반면 각각의 다른 작업 스핀들은 수신된 도구에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑된 작업물을 프로세싱한다. 이것은 매우 바람직한 방식으로 도구 변경으로부터 그리고 도구 변경 후의 속도를 프로세싱하기 위한 스핀들의 가속화 동안에 발생하는 가능한 다운 타임을 감소시킨다.
바람직한 실시예들에서, 공작 기계는 자동으로 개방 및 폐쇄될 수 있으며, 바람직하게는 폐쇄된 상태에서, 작업물 클램핑 디바이스를 포함하는 공작 기계 프로세싱 영역을 공작 기계의 도구 변경 위치로부터 분리시키며, 개방된 상태에서, 프로세싱 영역과 각각의 도구 변경 위치 사이의 작업물 스핀들의 이동을 가능하게 하는 보호 커버 디바이스를 구비한다.
바람직한 실시예들에서, 제1 작업 스핀들은 제1 크기의 도구 인터페이스를 수신하고 제2 작업 스핀들은 바람직하게는 제1 크기와 상이한 제2 크기의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성된다. 동일한 공작 기계 상의 서로 다른 크기의 도구들 및/또는 상이한 면적의 도구 인터페이스에 의해 바로 이어서 (즉, 특히 스핀들 수정 또는 스핀들 변경 및/또는 작업 스핀들에서의 어댑터 사용으로부터 발생하는 가능한 다운 타임 없이) 작업물이 프로세싱될 수 있다는 것이 장점이다.
추가의 실시예에서, 제1 작업 스핀들 및 제2 작업 스핀들은 모두가 동일한 크기의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 제1 작업 스핀들은 제1 도구 인터페이스 타입, 특히 속이 빈 샤프트 콘(shaft cone) 타입, 모스 테이퍼(Morse taper) 타입 또는 스팁 테이퍼(steep taper) 타입의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성될 수 있으며, 제2 작업 스핀들은 제1 도구 인터페이스 타입과 상이한 제2 도구 인터페이스 타입의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성될 수 있다. 동일한 공작 기계에서 상이한 도구 인터페이스들 상에 장착된 도구들에 의해 바로 이어서 (즉, 특히 스핀들 수정 또는 스핀들 변경 및/또는 작업 스핀들에서의 어댑터 사용으로부터 발생하는 가능한 다운 타임 없이) 작업물이 프로세싱될 수 있다는 것이 장점이다.
추가의 실시예들에서, 제1 작업 스핀들 및 제2 작업 스핀들은 모두 동일한 도구 인터페이스 타입, 특히 속이 빈 샤프트 콘 타입, 모스 테이퍼 타입 또는 스팁 테이퍼 타입의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 기계 프레임은 프로세싱 영역을 형성하고 축 슬라이드 어셈블리는 바람직하게는 기계 프레임 상의 프로세싱 영역 위에 배치된다.
작업물 클램핑 디바이스는 바람직하게는 축 슬라이드 어셈블리에 고정되며 바람직하게는 특히 작업물 클램핑 디바이스 상에 부유된 방식으로 클램핑된 또는 오버헤드 방식으로 클램핑된 작업물의 오버헤드 프로세싱을 위해, 작업물 또는 작업물을 부유되거나 또는 횡방향으로 부유된 방식으로 고정하는 작업물 펠릿(pallet)을 클램핑하도록 구성된다. 이것은 작업물 또는 드라이브 및/또는 다른 공작 기계 구성요소들을 더럽히지 않고 칩들이 작업물 바로 아래의 가능한 칩 수집 팬으로 낙하할 수 있는 최적의 칩 낙하를 가능하게 한다.
바람직한 실시예들에서, 공작 기계는 또한 특히 위쪽 방향으로 또는 횡방향으로 정렬된 작업물 펠릿을 구비하는 작업물 클램핑 디바이스 상의 작업물 중 하나의 부유된 또는 횡방향으로 부유된 클램핑을 위해 위로부터 작업물 클램핑 디바이스에 의해 수신되는 클램핑 위치까지 작업물을 수송하기 위한, 그리고/또는 특히 위쪽 방향으로 또는 횡방향으로 정렬된 작업물 펠릿을 이용하여, 작업물 클램핑 디바이스에 의한 부유된 또는 횡방향으로 부유되는 클램핑으로부터 작업물을 해제한 후에 비클램핑 위치로부터 작업물 중 하나를 수송하기 위한 수송 디바이스를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 축 슬라이드 어셈블리는 적어도 하나의 제어 가능한 원형 축에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑된 작업물; 서로에 경사진 방식으로 또는 직교하게 정렬된 각각의 회전축에 대한 두 개의 제어 가능한 원형 축에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑되는 작업물을 회전식으로 이동시키거나; 또는 다른 회전축들 중 적어도 하나에 대해 경사진 방식으로 또는 직교하게 정렬된 적어도 하나의 회전축인 각각의 회전축에 대해 세 개의 제어 가능한 원형 축에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑된 작업물을 회전식으로 이동시키도록 또한 구성된다.
바람직한 실시예들에서, 축 슬라이드 어셈블리는 또한 적어도 세 개의 제어 가능한 선형 축에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑된 작업물을 선형으로 이동시키도록 구성된다.
바람직한 실시예들에서, 프로세싱 위치에 위치된 각각의 작업 스핀들은 수신된 도구에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 클램핑된 작업물을 프로세싱하도록 구성된다.
다른 양태에 따르면, 기계 프레임, 작업물의 오버헤드 클램핑을 위한 작업물 클램핑 디바이스, 기계 프레임 상에 배치되고 Y 방향에서 수직으로 이동가능하고 제어 가능한 제1 선형 축에 의해 작업물 클램핑 디바이스 상에 오버헤드 방식으로 클램핑된 작업물을 수직으로 그리고 선형으로 이동하고 Z 방향에서 수평으로 이동가능하고 제어 가능한 제2 선형 축에 의해 수평으로 그리고 선형으로 방식으로 이동하도록 구성된 축 슬라이드 어셈블리, 및 기계 프레임 상에 배치되고 Z 방향으로 직교하게 정렬된 X 방향과 서로 독립적으로 평행하게 수평으로 그리고 선형으로 이동할 수 있는 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들을 구비하는 스핀들 운반기 어셈블리를 포함하는 공작 기계를 제공하는 것이 가능하다. 이러한 양태에 따른 공작 기계는 전술된 모든 양태들과 실시예들의 특성과 결합될 수 있다.
본 발명의 추가의 양태들 및 장점들뿐 아니라 전술된 양태들 및 특성들의 바람직하고 보다 구체적인 가능한 실시예들이 아래의 설명과 첨부된 도면의 묘사에서 기술되며, 이러한 설명과 묘사는 제한적인 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계의 예시적인 사시도;
도 2a는 도 1로부터의 공작 기계의 정면도;
도 2b는 도 1로부터의 공작 기계의 예시적인 우측면도;
도 2c는 도 1로부터의 공작 기계의 예시적인 좌측면도;
도 2d는 도 1로부터의 공작 기계의 예시적인 배면도;
도 2e는 도 1로부터의 공작 기계의 예시적인 저면도;
도 2f는 도 1로부터의 공작 기계의 예시적인 평면도;
도 3a 내지 3d는 도 1로부터의 공작 기계의 추가의 예시적인 사시도;
도 4는 도 1로부터의 공작 기계의 (예를 들어, 도구 매거진이 없는) 예시적인 사시도;
도 5a 및 5b는 도 1로부터의 공작 기계의 축 슬라이드 어셈블리의 예시적인 사시도;
도 6a 내지 6c는 도 1로부터의 공작 기계의 (예를 들어, 도구 매거진 및 축 슬라이드 어셈블리가 없는) 예시적인 사시도;
도 7a는 (예를 들어, 축 슬라이드 어셈블리가 없는) Z-축 방향에 직교하게 수직 단면 평면을 갖는 도 1로부터의 공작 기계의 예시적인 단면의 사시도;
도 7b는 X-축 방향에 직교하게 수직 단면 평면을 갖는 도 1로부터의 공작 기계의 예시적인 단면의 사시도;
도 8a 및 8b는 도 1로부터의 공작 기계의 도구 매거진 및 스핀들 어셈블리의 예시적인 사시도;
도 8c는 공작 기계 위치에서의 도 1로부터의 공작 기계의 작업 스핀들의 예시적인 상세한 사시도;
도 9a 및 9b는 도 1로부터의 공작 기계의 도구 매거진의 예시적인 사시도; 및
도 10a, 10b 및 10c는 추가의 실시예에 따른 축 슬라이드 어셈블리의 예시적인 사시도.
본 발명의 예시들 및 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 기술된다. 도면에서 동일하거나 유사한 요소들은 여기에서 동일한 참조번호로 지정될 수 있으나 때때로 상이한 참조번호로 지정될 수도 있다.
그러나, 본 발명이 아래에 기술된 실시예들 및 설계 특성들로 제한되거나 한정되지 않으며 특히 독립항의 범주에 기초하여 기술된 예시들의 특성들의 수정에 의해 및/또는 기술된 예시들의 개별적인 또는 복수의 특성들의 조합에 의해 포함되는 추가의 실시예 수정을 포함한다는 점이 인지되어야 한다.
첨부된 도면은 본 발명의 실시예들과 관련되며 공작 기계의 예시적인 실례를 나타낸다. 단지 예시로서, 이러한 공작 기계는 예를 들어 서로 위에 구축된(예를 들어, 수직 C-축 및 기울어진 B-축) 두 개의 제어 가능한 원형 축을 가지며 수직 Y-축, 수평 Z-축 및 두 개의 평행하는 수평 X-축(예를 들어 X1-축 및 X2-축으로 지칭됨)을 포함하는, 도구와 작업물 사이의 상대적인 병진 이동을 위한 네 개의 제어 가능한 선형 축을 갖는 수치 제어 가능한 기계 운동학과 두 개의 예를 들어 평행하게 동작하는 도구 운반 작업 스핀들을 구비하는 (더블 스핀들) 밀링머신이며, 이때 각각의 X-축에 의해 작업물이 프로세싱될 때 동작 작업 스핀들의 프로세싱 위치가 이동가능하고 예를 들어 선형 축들(Y- 및 Z-축) 중 두 개 및 두 개의 제어 가능한 원형축이 작업물을 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 도 1 내지 3d에 따른 공작 기계(100)는 특히 네 개의 선형 축을 갖는 6개의 구동가능한 축 X1, X2, Y, Z, B 및 C를 갖는 수치 제어 가능한 (더블 스핀들) 밀링머신으로서 제작되며, 이때 세 개의 선형 축 X1, Y 및 Z는 에를 들어 서로 직교하게 정렬되고 추가의 선형 축 X2 또는 X2-축은 X1-축에 평행하며, 예시적인 기울어진 스위블 축(B-축) 및 그 위에 구축하는 회전축(C-축)을 포함하는 두 개의 원형 축 및 예를 들어 스위블 축(B-축)의 스위블 각도에 따라 Y-축에 평행하거나 Z-축에 평행한 스위블 축을 회전시킴으로써 정렬될 수 있는 회전축을 가진다.
추가의 실시예에서, 도구 및/또는 스핀들을 추가로 이동하기 위해서 하나 이상의 제공된 선형 및/또는 스위블 또는 회전축 또는 하나 이상의 추가의 선형 및/또는 스위블 또는 회전축, 예를 들어 또한 예를 들어 하나 이상의 선형 및/또는 스위블 또는 회전 축을 생략하는 것이 가능하다.
회전축과 스위블 축 사이의 차이는 자신의 회전축 둘레에서 양 방향으로 회전식으로 제어될 수 있고, 회전은 선택적으로 약 360도 이상이거나 선택적으로 약 720도 이상이 가능하며, 스위블 축은 제1 각도 위치와 제2 각도 위치 사이에서 자신의 회전축 둘레에서 양 방향으로 회전식으로 제어될 수 있고, 각 위치는 선택적으로 360도 이하의 각 거리를 가지고, 예를 들어 90도, 120도, 180도, 270도 또는 360도로서 결정된다. 원형 축이라는 용어는 회전축과 스위블 축 모두에 대해 일반적인 용어로서 선택적으로 사용될 수 있다.
또한, 공작 기계(100)는 수치 기계 제어(예를 들어, NC 또는 CNC 제어, 선택적으로 하나 이상의 NC 및 PLC 제어 유닛을 이용함) 및/또는 기계 제어 패널(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며 선택적으로 기계 도구 하우징 및/또는 (도시되지 않은) 제어 캐비넷을 구비할 수 있다.
또한, 공작 기계(100)는 예로서 오버헤드 방식으로 작업물이 클램핑될 수 있는 방식으로 제작되며 칩이 적절하게 아래로 낙하하고 칩 수집 팬 내에 쉽게 잡히거나 수집될 수 있는 작업물의 오버헤드 프로세싱을 가능하게 한다.
도 1 내지 3d에 따른 실시예와 관련하여: 도 1은 (좌측 상부 정면으로부터 기울어진) 공작 기계(100)의 예시적인 사시도를 도시하고; 도 2a는 공작 기계(100)의 예시적인 정면도를 도시하고; 도 2b는 공작 기계(100)의 예시적인 우측면도를 도시하고; 도 2c는 공작 기계(100)의 예시적인 좌측면도를 도시하고; 도 2d는 공작 기계(100)의 예시적인 배면도를 도시하고; 도 2e는 공작 기계(100)의 예시적인 저면도를 도시하고; 도 2f는 공작 기계(100)의 예시적인 평면도를 도시하고; 도 3a는 (우측 상부 정면으로부터 기울어진) 공작 기계(100)의 추가의 예시적인 사시도를 도시하고; 도 3b는 (좌측 상부 배면으로부터 기울어진) 공작 기계(100)의 추가의 예시적인 사시도를 도시하고; 도 3c는 (우측 상부 배면으로부터 기울어진) 공작 기계(100)의 추가의 예시적인 사시도를 도시하며; 도 3d는 (좌측 상부 정면으로부터 기울어진) 공작 기계(100)의 추가의 예시적인 사시도를 도시한다.
도 1 내지 3d에 따른 공작 기계(100)는 (도시되지 않은) 받침대(pedestal) 요소 상에 선택적으로 배치될 수 있는 기계 프레임(1)을 포함한다. 기계 프레임(1)의 예시적인 구조가 도 1 내지 3d에 도시되었으며 여전히 도 4 및 6a 내지 6c에서 잘 볼 수 있다. 공작 기계(100)의 프로세싱 영역은 바람직하게는 대향하는 운반기 부분들(12, 14) 사이에 그리고 대향하는 운반기 부분들(11, 13) 사이에 형성된다.
여기에서: 도 4는 (도구 매거진(10)이 없이 예시로서) 도 1로부터의 공작 기계(100)의 예시적인 사시도를 도시하며, 도 6a 내지 6c는 각각 좌측 상부 정면으로부터 기울어지고(도 4), 우측 상부 배면으로부터 기울어지고(도 6a), 좌측 상부 정면으로부터 기울어지며(도 6b), 좌측 상부 배면으로부터 기울어지는(도 6c) 공작 기계(100)의 예시적인 사시도를 (도구 매거진(10)이 없고 축 슬라이드 어셈블리(3)가 없는 예시로서) 도시한다.
기계 프레임(1)은 (정면으로부터 본 공작 기계(100)의 우측 상에) 제1 운반기 부분(11), 제2 (배면) 운반기 부분(12) 및 (정면으로부터 본 공작 기계(100)의 좌측 상에) 제3 운반기 부분(13)을 포함한다. 기계 프레임(1)의 하부 정면 상에, 제4 운반기 부분(14)이 예시로서 제공되었으며, 이것은 예를 들어 후속하여 기술되는 작업물 수송 디바이스(7)의 수송 디바이스 운반기 슬라이드(73)를 운반하며, 이러한 슬라이드는 X-방향에서 수평으로 이동가능하다.
기계 프레임(1)의 제1 운반기 부분(11) 및 제3 운반기 부분(13)은 기계 운동학의 원형 축(B, C) 및 Y- 및 Z-선형 축을 가지며 예를 들어 기계 프레임(1) 위에 배치되는 이동가능한 축 슬라이드 어셈블리(3)를 예시로서 운반한다.
도 5a 및 5b는 도 1로부터의 공작 기계(100)의 축 슬라이드 어셈블리(3)의 사시도를 예시로서 도시한다. 축 슬라이드 어셈블리(3)는 예를 들어 C-축의 회전 요소(340) 및 B-축의 스위블 헤드(330)뿐 아니라 수직 Y-축의 제2 축 슬라이드(320) 및 수평 Z-축의 제1 축 슬라이드(310)를 포함한다.
특히, 제1 축 슬라이드(310)는 공작 기계(100)의 기계 프레임(1) 상에 이동 가능하게 장착될 수 있으며, 제1 축 슬라이드(310)는 축 슬라이드 어셈블리(3)의 베이스로서 제공되고 제1 축 슬라이드(310)의 이동은 소위 유닛으로서 전체 축 슬라이드 어셈블리(3)를 이동시킨다.
제1 축 슬라이드(310)는 특히 제1 축 슬라이드(310)를 따라 수직으로 이동 가능한 제2 축 슬라이드(320)를 운반하며, 제2 축 슬라이드(320)는 B-축의 회전하는 스위블 헤드(330)를 운반하고, 스위블 헤드(330)는 결과적으로 C-축의 선회 가능한 회전 요소(340)를 운반한다. Z-, Y-, B- 및 C-축은 예를 들어 서로의 위에 구축된다. 아래에서는, 기계 운동학의 이러한 구동 축이 예를 들어 축 슬라이드 어셈블리(3)에 의해 명시된다.
Z-축은 수평으로 Z-방향으로 이동가능한 제1 축 슬라이드(310)에 더하여 예를 들어 또한 제1 축 가이드(311)를 포함하며, 이것은 기계 프레임(1)의 운반기 부분들(11, 13) 상에 배치되고 예를 들어 제1 축 슬라이드(310)는 제1 축 가이드 요소(312) 상에 Z-방향으로 선형으로 이동가능한 방식으로 가이드되고, 제1 스레디드 샤프트(313)를 회전식으로 구동하기 위해 제1 축 드라이브(314) 및 제1 스레디드 샤프트(313)가 회전식으로 장착된다.
제1 축 가이드(311)는 예시로서 예를 들어 공작 기계(100)의 정면으로부터 공작 기계(100)의 배면으로 수평으로 연장하며 예를 들어 기계 프레임(1) 상에 그리고 특히 운반기 부분들(11, 13) 상에 배치되는 수평 방향(Z-방향)으로 구동한다. 제1 스레디드 샤프트(313) 및 제1 축 드라이브(314)는 예를 들어 기계 프레임(1)의 제1 운반기 부분(11) 상에 배치되며, 제1 스레디드 샤프트(313)는 예를 들어 Z-방향으로 제1 운반기 부분(11) 상에서 연장하는 축 가이드(311)에 수평으로 그리고 평행하게 연장한다.
제1 축 슬라이드(310)는 예를 들어 제1 축 가이드(311) 상에서 예시로서 제1 축 슬라이드(310)의 저면 상에 배치되는 제1 축 가이드 요소(312)에 의해 이동할 수 있는 방식으로 수평이며 선형 방식으로 Z-방향으로 장착되고 예를 들어 제1 드라이브(314)에 의해 제1 스레디드 샤프트(313)를 통한 커플링에 의해 제1 축 가이드(311)의 방향으로 제1 축 슬라이드(310)의 선형 이동이 구동될 수 있는 방식으로 제1 스레디드 샤프트(313) 상에 배치되거나 장착된 스레디드 넛(315)을 포함한다(예를 들어, 도 5a 및 5b 참조).
Y-축은 예를 들어 제2 축 슬라이드(320)에 더하여 추가의 제2 축 가이드(321)를 포함하고, 제2 축 슬라이드(320)는 예시로서 Y-방향에서 수직으로 제2 스레디드 샤프트(323)의 회전식 구동을 위해 제2 축 드라이브(324) 및 회전식으로 장착된 스레디드 샤프트(323)를 가이드한다.
제2 축 가이드(321)는 예를 들어 Z-축의 Z-방향에 대해 직교하고 아래에서 기술되는 X-축의 X-방향에 대해 직교하게 연장하는 수직 방향(Y-방향)으로 이어지며, 예를 들어 Z-축의 제1 축 슬라이드(310) 상에 배치된다. 제2 스레디드 샤프트(323) 및 제2 축 드라이브(324)는 예를 들어 제2 축 슬라이드(320) 상에 배치되고 제2 스레디드 샤프트(323)는 Y-방향으로 제2 축 슬라이드(320) 상에서 이어지는 축 가이드(321)에 평행하게 (그리고 그 사이에서) 예시적으로 수직으로 연장한다.
제2 축 슬라이드(320)는 예를 들어 예시로서 제2 축 슬라이드(320) 상의 제2 축 가이드(331)를 통해 선형으로 이동 가능한 방식으로 Y-방향으로 수직으로 제1 축 슬라이드(310)의 정면 상에 배치되는 제2 축 가이드 요소(322)에 의해 장착된다.
Y-축은 제2 스레디드 샤프트(323) 상에 배치되거나 놓여지며 제1 축 슬라이드(310) 상에 고정된 (도시되지 않은) 스레디드 넛을 예시로서 포함하고, 그에 따라 제1 축 슬라이드(310)를 따라 제2 축 가이드(321)를 향하는 제2 축 슬라이드(320)의 선형 이동은 제2 드라이브(324)에 의해 제2 스레디드 샤프트(323)를 통한 커플링에 의해 구동될 수 있다.
제2 축 슬라이드(320)의 저면 상에서, 예를 들어 수직 Y-축에 대해 기울어진 방식으로 경사진 B-축의 회전 축에 의해 제2 축 슬라이드(320) 상에 선회 가능한 또는 회전 가능한 방식으로 장착된 스위블 헤드(330)가 고정된다.
예시로서, B-축의 회전축(B)은 X- 및 Z-방향의 평면에 대해 45도만큼 기울어지고 예를 들어 Y- 및 Z-방향의 평면 내에 배치된다. 스위블 헤드(330)의 드라이브 또는 드라이브들 및 가능한 기어 전송 및 베어링은 도 5a 및 5b에 도시되지 않았지만, 스위블 헤드(330)의 내부 및/또는 제2 축 슬라이드(320)의 내부에 배치될 수 있다.
스위블 헤드(330)의 저면 상에, 예를 들어 회전축(C-축)의 회전 요소(340)가 수직 Y-축에 평행하게 정렬되거나 정렬될 수 있는 C-축의 회전축에 의해 회전 및/또는 선회하는 방식으로 스위블 헤드(330) 상에 장착되어 고정된다(예를 들어, 도 5a 및 5b 참조).
이러한 실시예에서 스위블 헤드(330)가 회전될 때 C-축(회전축)의 회전축(C)이 공동 회전하며 따라서 공간 내에 고정적인 방식으로 고정되지 않고 오히려 스위블 헤드(330)의 각 위치에 의해 스스로 배향한다는 점이 인지되어야만 한다. 예를 들어, B-스위블 축의 회전축(B)에 대해 180도만큼 스위블 헤드(330)를 회전시킴으로써 도 5a 및 5b에 도시된 위치로부터 Z-축의 Z-방향에 평행하게 정렬된 수평 위치로 C-축(회전축)의 회전축(C)을 이동시키는 것이 가능하다.
스위블 헤드(340)의 드라이브 또는 드라이브들 및 가능한 기어 전송 및 베어링은 도 5a 및 5b에 도시되지 않았지만, 스위블 헤드(330)의 내부 및/또는 제2 축 슬라이드(320)의 내부에 배치될 수 있다.
예를 들어, (예로서, 작업물 펠릿 홀더를 구비하는) 작업물 클램핑 디바이스(2)는 회전 요소(340)의 하부 측 상에 배치된다. 작업물 클램핑 디바이스(2)는 예시로서 예를 들어 자동 그리핑 메커니즘에 의해 및/또는 또한 전자기 또는 유도 클램핑 메커니즘에 의해 작업물 클램핑 디바이스(2)의 작업물 펠릿 홀더 상의 작업물(WS)을 클램핑하기 위해 작업물 펠릿를 클램핑하도록 구성된다.
여기에서, 도 1 내지 3d에 따른 실시예의 공작 기계(100)는 예를 들어 작업물 클램핑 디바이스(2)의 작업물 펠릿 홀더 상에서 위를 향해 마주하는 작업물 펠릿을 가지고 공작 기계 상에서 부유된 방식으로 (또는 오버헤드 부유 방식으로) 오버헤드 프로세싱을 위해 작업물 펠릿에 부착되는 작업물(WS)을 클램핑함으로써 공작 기계(100) 상의 오버헤드 프로세싱에 의해서 작업물(WS)을 프로세싱하도록 구성된다.
예를 들어 칩들을 수집하기 위해 단순하게 형성된 (예를 들어 퍼넬형(funnel-shaped), 팬형(pan-shaped), 또는 박스형) 칩 수집 팬(6)이 칩을 수집하기 위해 제공되는 장애 없이 칩들이 낙하할 수 있기 때문에 작업물(WS)의 부유된 오버헤드 프로세싱은 작업물(WS)이 가공될 때 최적 칩 낙하 양상으로 바람직한 방식을 발생시킨다. 칩 낙하에 의해 더럽혀질 수 있는 드라이브 또는 프로세싱 구성요소가 부유된 방식으로 클램핑된 작업물(WS) 아래에 배치될 필요가 없다는 점이 바람직하다. 그 결과 바람직하게는 공작 기계의 전체 프로세싱 영역 내에 적절하게 방해 없이 칩이 아래로 낙하하며; 특히 도 7a 및 7b에 따른 단면도를 참조한다.
여기에서, 특히 복잡하거나 공간 소비적이지 않은 기계 통합된 칩 수송 메커니즘이 제공되어야만 하지만, 특히 임의의 추가의 복잡도와 비용이 높은 기계 통합된 칩 수송 디바이스를 제공해야할 필요 없이, 바람직하게는 기계 프레임(1)의 배면 운반기 부분(12) 내의 칩 방출 개구(121) 내로 수송부와 함께 직접 쉽게 삽입될 수 있는 단순한 칩 수송기(선택적으로 종래의 설계를 따름)를 사용하기 위한 공간 절약적이고 단순한 비용 효율적인 설계를 사용하는 것이 충분하다.
이미 전술된 바와 같이, 기계 프레임(1)은 예를 들어 전술된 축 슬라이드 어셈블리(3) 및 배면 운반기 부분(12)을 운반하는 횡방향 슬라이드 상에 제1 및 제3 운반기 부분들(11, 13)을 포함하며, 여기에서 예를 들어 전술된 칩 방출 개구(121)가 형성된다.
예를 들어, 공작 기계의 가공 영역은 운반기 부분(11, 12, 13) 사이에 형성되고, 여기에서 전술된 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에서 클램핑된 작업물(WS)이 프로세싱될 수 있다. 전술된 칩 수집 팬(6)은 예시로서 운반기 부분들(11, 12, 13) 사이의 가공 영역의 저면 상에 배치된다.
또한, 도 1 내지 3d의 실시예에 따른 공작 기계(100)는 예를 들어 예시로서 수송 디바이스 운반기 슬라이드(73) 상의 기계 프레임(1)의 정면 상에 배치되거나 고정되는 수송 디바이스(7)를 포함한다. 수송 디바이스 운반기 슬라이드(73)는 예를 들어 선형으로 구동가능한 X3-축에 의해 수평 X-방향으로 이동 가능하다.
이를 위해서, 예를 들어 운반기 슬라이드 가이드(74)가 기계 프레임(1)의 운반기 부분(14)의 정면 상에 배치되며, 여기에서 수송 디바이스 운반기 슬라이드(73)는 운반기 슬라이드 가이드 요소(75)에 의해 이동가능하게 장착된다. 예를 들어, 수송 디바이스 드라이브(76)에 의해 구동된 수송 디바이스 스레디드 샤프트(77)는 운반기 슬라이드 가이드(74) 사이에 그리고 그에 평행하게 장착되며, 이러한 수송 디바이스 캐리어 슬라이드(73)는 (도시되지 않은) 스레디드 넛에 의해 수송 디바이스 스레디드 샤프트와 맞물리며 X-방향에서 수평으로 수송 디바이스 스레디드 샤프트(77)의 회전에 의해 그에 따라 이동한다.
수송 디바이스(7)는 예를 들어 공작 기계(100)의 프로세싱 영역으로 프로세싱될 작업물의 선택적인 자동 공급을 위한 입력 수송부(71) 및 예를 들어 공작 기계(100)의 프로세싱 영역으로부터 프로세싱된 작업물의 선택적인 자동 방출 또는 제거를 위한 출력 수송부(72)를 포함한다.
예를 들어 클램핑되지 않은 위치 및/또는 출력 위치의 작업물을 포함하는 수송 디바이스(7)의 출력 수송 부분(72)에 의한 선택적인 자동 제거를 위해서, 수송 디바이스(7)의 입력 수송부(71)는 예를 들어 작업물 클램핑 위치(클램핑 위치)를 가질 수 있으며 여기에서 프로세싱될 작업물(WS)은 예를 들어 작업물 클램핑 디바이스(2)가 배치된 후에 및/또는 클램핑되지 않거나 출력된 위치의 (비클램핑 위치) 작업물에 이전에 클램핑되었으며 이미 프로세싱된 작업물(WS)을 배치한 후에 축 슬라이드 어셈블리(3)의 작업물 클램핑 디바이스(2)에 의해 수신되고 클램핑될 수 있다.
수송 디바이스(7)는 바람직하게는 예를 들어 수송 디바이스(7)의 입력 수송부(71)에 작업물을 수송하고/하거나 수송 디바이스(7)의 출력 수송부(72)로부터 작업물을 제거하도록 수송 디바이스(7)의 입력 및 출력 수송부(71, 72)의 상류의 하나 이상의 추가의 수송부를 포함할 수 있다.
도 1 내지 3d에 따른 실시예에서, 수송 디바이스(7)의 입력 및 출력 수송부(71, 72)는 롤러 수송기 부분으로서 제작되었지만, 본 발명은 이러한 설계로 제한되지 않으며 수송 디바이스(7)는 선택적으로 작업물의 자동 제거 및/또는 공급을 위한 추가의 또는 대안적인 자동 머신, 조작 머신, 조작기 및/또는 픽업 로봇 디바이스라 제공된 공작 기계의 추가적인 실시예 및/또는 추가적으로 또는 대안적으로 상이한 수송기 부분들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 수송 디바이스 운반기 슬라이드(73)는 또한 기계 프레임(1)의 추가 부분으로서도 제공될 수 있거나 또는 그에 부착될 수 있다. 따라서, 기계 프레임(1)은 운반기 부분들(11 내지 13)에 더하여 고정 수송 디바이스 운반기 부분(73)을 구비한다.
또한, 도 1 내지 3d에 따른 공작 기계(100)는 예시로서 예를 들어 스핀들 하우징(411, 421) 내에 회전식 구동가능한 방식으로 고정되고 장착된 두 개의 도구 운반 작업 스핀들(41, 42)을 갖는 스핀들 어셈블리(4)를 포함한다. 스핀들 하우징(411, 421)은 바람직하게는 작업 스핀들(41, 42)에 의해 수신된 작업 스핀들(41, 42)을 구동하기 위한 또는 도구 인터페이스 및/또는 도구들, 특히 밀링 또는 드릴링 도구를 회전식으로 구동하기 위한 각각의 스핀들 드라이브(도시되지 않음)를 자신의 내부에 포함한다.
실시예에 따르면, 여기에서 작업 스핀들(41, 42)은 각각 동일하거나 동등한 도구 인터페이스를 수신하도록 구성될 수 있다. 추가의 실시예들에서, 예를 들어 서로 다른 타입 및/또는 서로 다른 크기의 각각 서로 다른 도구 인터페이스를 수신할 수 있는 방식으로 각각 구성되는 것이 작업 스핀들에 대해 바람직하다. 따라서, 서로 상이한 면적의 또는 상이한 작업물 타입 또는 도구 인터페이스 타입을 프로세싱하는 것이 다운 타입 없이 연속적으로 가능하다.
도 7a는 (예를 들어, 축 슬라이드 어셈블리 없이) Z-축 방향에 직교하게 수직 단면 평면을 갖는 도 1로부터의 공작 기계(100)의 단면 사시도를 도시하며, 도 7b는 X-축 방향에 직교하게 수직 단면 평면을 갖는 도 1로부터의 공작 기계(100)의 예시적인 단면 사시도를 도시한다.
작업 스핀들(41, 42)은 스핀들 하우징(411, 421) 내에 회전식으로 구동 가능한 방식으로 각각 고정되고 장착되며 스핀들 하우징(411, 421)은 각각의 스핀들 운반기 슬라이드(412, 422)에서 각각 고정된다.
스핀들 하우징(411)을 갖는 위의 (제1) 작업 스핀들(41)은 X-방향(X1-축)에서 스핀들 운반기 슬라이드(412)에 의해 이동될 수 있다. 이를 위해서, 제1 스핀들 운반기 가이드 요소(416)는 예를 들어 스핀들 운반기 슬라이드(412)의 배면 상에 배치되며, 이때 스핀들 운반기 슬라이드(412)는 X-방향으로 수평하게 정렬된 스핀들 운반기 가이드(414) 상에 선형으로 이동가능한 방식으로 장착된다. 스핀들 운반기 가이드(414)는 예를 들어 공작 기계(100)의 기계 프레임(1)의 운반기 부분(12)의 배면 상에 배치되고 예를 들어 X-방향에 정렬된다(도 2d 참조).
예를 들어, 제1 스핀들 운반기 스레디드 샤프트(415)는 예를 들어 공작 기계(100)의 기계 프레임(1)의 운반기 부분(11) 상에 배치된 X1-축의 스핀들 운반기 드라이브(413)를 통해 구동되고 X1-축의 제1 스핀들 운반기 가이드(414) 사이에 그리고 그에 평행하게 배치된다.
X1-축은 예시로서 제1 스핀들 운반기 스레디드 샤프트(415) 상에 배치되거나 배정되며 제1 스핀들 운반기 슬라이드(412) 상에 고정된 (도시되지 않은) 스레디드 넛을 포함한다. 그 결과, 제1 스핀들 운반기 가이드(414)의 방향에서 제1 스핀들 운반기 슬라이드(412)의 선형 이동이 제1 스핀들 운반기 드라이브(413)에 의해 제1 스핀들 운반기 스레디드 샤프트(415)를 통한 커플링에 의해 X-방향에서 구동될 수 있다.
여기에서, 상부/제1 작업 스핀들(41)은 X-방향으로 X1-축에 의해 이동될 수 있으며 특히 공작 기계(100)의 프로세싱 영역 내의 프로세싱 위치로부터 도구 매거진(10)에서의 도구 변경 위치로 작업 스핀들(41) 상의 도구 변경을 위해 이동될 수 있다(도 8c 참조). 또한, 상부/제1 작업 스핀들(41)은 축 슬라이드 어셈블리(3)의 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 작업물에 대해 X-축에서 수평으로 또는 X-방향에서 X1-축에 의해 작업물이 프로세싱되는 동시에 이동될 수 있다.
스핀들 하우징(421)을 갖는 하부(제2) 작업 스핀들(42)은 스핀들 운반기 슬라이드(422)에 의해 X-방향으로 (X2-축) 이동될 수 있다. 이를 위해서, 제2 스핀들 운반기 가이드 요소(426)는 예시로서 스핀들 운반기 슬라이드(422)의 배면 상에 배치되며, 스핀들 운반기 슬라이드(422)는 X-방향에서 수평으로 정렬된 스핀들 운반기 가이드(424) 상에 선형으로 이동가능한 방식으로 장착된다. 스핀들 운반기 가이드(424)는 예를 들어 X-방향으로 그리고 공작 기계(100)의 기계 프레임(1)의 캐리어 부분(12)의 배면 상에 정렬된다(예를 들어 도 2d 참조).
예를 들어, 제2 스핀들 운반기 스레디드 샤프트(425)는 X2-축의 제2 스핀들 운반기 가이드(424) 사이에 그리고 그에 평행하게 배치되며 X2-축의 스핀들 운반기 드라이브(423)를 통해 구동되고, 이러한 드라이브는 예를 들어 공작 기계(100)의 기계 프레임(1)의 운반기 부분(11) 상에 배치된다.
X2-축은 제2 스핀들 운반기 슬라이드(422) 상에 고정되고 제2 스핀들 운반기 스레디드 샤프트(425) 상에 배치되거나 배정되는 (도시되지 않은) 스레디드 넛을 예시로서 포함하며, 그에 따라 제2 스핀들 운반기 슬라이드(422)의 선형 이동이 제2 스핀들 운반기 드라이브(423)에 의해 제2 스핀들 운반기 스레디드 가이드(425)를 통한 커플링에 의해서 X-방향에서 제2 스핀들 운반기 가이드(424)의 방향으로 구동될 수 있다.
여기에서, 하부/제2 작업 스핀들(42)은 X2-축에 의해 X-방향으로 이동 가능하고 특히 공작 기계(100)의 프로세싱 영역 내의 프로세싱 위치로부터 (예를 들어 도 2a 및 7a 참조) 도구 매거진(10)에서의 도구 변경 위치로 작업 스핀들(42) 상의 도구 변경을 위해 이동될 수 있다. 또한, 하부/제2 작업 스핀들(42)은 축 슬라이드 어셈블리(3)의 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 작업물에 대해 작업물이 X-방향에서 수평으로 또는 X-방향에서 X2-축에 의해서 프로세싱되는 동시에 이동될 수 있다.
또한, 공작 기계(100)는 예시로서 기계 프레임(1)의 운반기 부분(13) 상에 배치된 도구 매거진(10)을 포함한다. 도구 매거진(10)은 예를 들어 공작 기계(1)의 제3 운반기 부분(13)의 외부 면 상에 배치되며 제3 운반기 부분(13)에 고정되거나 부착된다.
따라서, 예를 들어 기계 프레임(1)의 제3 운반기 부분(13) 내에 형성된 도구 매거진(10) 및 도구 변경 개구(131)는 공작 기계 상의 도구 변경을 위해 제공된다. 예를 들어, 도구 매거진(10)은 체인 매거진으로서 제작되고 도구 매거진 운반기(101) 및 도구 매거진 운반기(101) 상에 원주방향으로 배치된 이동가능한 도구-운반 도구 매거진 체인(102)을 포함하며, 이때 도구 매거진 캐리어(101)는 예를 들어 기계 프레임(1)의 운반기 부분(13) 상에 장착되거나 또는 장착될 수 있다. 추가의 실시예들에서, 도구 매거진 운반기(101)는 또한 선택적으로 공작 기계(1)로부터 분리되어 그리고 공작 기계 옆에 또는 뒤에 독립적으로 설치될 수 있는 별개의 열(column) 또는 열 프레임에 의해 고정될 수 있다.
도구 매거진(10)은 예를 들어 체인 매거진으로서 제작되며 도구 매거진 운반기(101)의 외부 원주 상에 고정되고 매거진 체인 드라이브(103)에 의해 구동되는 매거진 체인 드라이브 기어(104)에 의해 이동될 수 있는 도구 매거진 체인(102) 및 도구 매거진 운반기(101)를 포함한다. 복수의 도구(WZ) 또는 도구 인터페이스(예를 들어, 스팁 테이퍼 도구 인터페이스, 속이 빈 샤프트 콘 도구 인터페이스 및/또는 모스 테이퍼 도구 인터페이스)가 매거진 체인(102) 상에 고정될 수 있다.
예를 들어, 도구 매거진(10)은 특히 바람직하게는 매거진 체인(102)에 방사상인 또는 직교하는 도구 축의 배향을 가지고 이용가능한 복수의 도구들 및/또는 도구 고정 도구 인터페이스(예를 들어, 스팁 테이퍼 도구 인터페이스, 속이 빈 샤프트 콘 도구 인터페이스 및/또는 모스 테이퍼 도구 인터페이스)를 특히 원주방향으로 고정하고, 장착하거나 또는 구비하도록 구성된다. 이를 위해서, 도구 매거진(10)은 모두 바람직하게는 매거진 체인(102)의 링크 상에 배치된 도구들 및/또는 도구 인터페이스들을 수신하기 위한 복수의 도구 리셉터클을 원주방향으로 포함할 수 있다.
본 발명은 통합된 도구 매거진을 갖는 공작 기계로 제한되지 않고 또한 본 발명이 단지 도 1의 예에 의해 도시된 체인 매거진과 같은 도구 매거진의 소정의 설계로 제한되지 않으며 반면에 복수의 서로 다른 도구 매거진 타입이 특히 예를 들어 랙 타입 매거진, 휠 타입 매거진, 멀티 휠 타입 매거진 또는 하나의 도구 매거진 내의 다양한 타입의 도구 매거진들을 결합하는 혼합 도구 매거진과 같은 추가의 실시예들에서 사용될 수 있다는 점이 인지되어야 한다.
도 8a 및 8b는 도 1 내지 3d의 공작 기계(100)의 도구 매거진(10) 및 스핀들 어셈블리(4)의 예시적인 사시도를 도시하며, 도 8c는 도구 변경 위치에 있는 도 1로부터의 기계의 작업 스핀들(41)의 예시적인 상세한 사시도를 도시한다.
도 1 내지 3d에서, 제2 작업 스핀들(42)은 예를 들어 기계 프레임(1)의 운반기 부분(11, 13) 사이의 프로세싱 영역에 대해 중심으로 배치되는 동작 위치(프로세싱 위치)에 위치되며; 예를 들어 도 2a, 3a, 3d, 4, 6a, 7a 및 7b를 참조한다. 예를 들어, 제1 작업 스핀들(41)은 여기에서 도구 변경 위치에 위치되며; 도 4, 6b, 7a 및 7b를 참조하고 특히 도 8c에 따른 상세한 도면을 참조한다.
여기에서, 도 8c는 예시로서 도구 매거진 체인(102)의 링크에 부착되거나 부착될 수 있는 도구 홀더(WZH) 및/또는 도구 홀더 요소 상에 고정되거나 고정될 수 있는 도구(WZ) 및/또는 도구 인터페이스를 도시한다.
제1 (상부) 작업 스핀들(41)의 도구 변경 위치에서, 도구 매거진 캐리어(101)는 예를 들어 제1 변경 부분(101a)을 가지며 여기에서 작업 스핀들(41)이 내부에 고정된 도구(WZ)를 수신하도록 변경 부분(101a)에서 변경 위치에 위치된 도구 매거진 체인(102)의 체인 링크 뒤에 도구 매거진 운반기(101) 상에 수평으로 X-방향인 X1-축에 의해 이동할 수 있다.
작업 스핀들(41)로 또는 그로부터 도구(WZ)를 삽입 또는 제거하기 위해서, 도구 매거진 운반기(101)는 예를 들어 Z-방향의 Z2-축에 의해 (즉, 특히 작업 스핀들(41)의 스핀들 축에 대해 평행하게) 전체로서 이동될 수 있다(예를 들어 도 2c 참조).
도 9a 및 9b는 도 1로부터의 공작 기계(100)의 도구 매거진(10)의 예시적인 사시도를 도시한다.
Z2-축은 매거진 가이드 요소(106) 상에 선형으로 이동 가능하게 장착된 Z-방향으로 정렬된 매거진 가이드(105)를 포함하며(예를 들어, 도 8a, 8b, 9a 및 9b 참조), 매거진 가이드 요소(106)는 예를 들어 공작 기계(100)의 기계 프레임(1)의 운반기 부분(13) 상에 배치된다.
또한, Z-방향으로 수평으로 정렬된 매거진 스레디드 샤프트(107)를 구동하는 매거진 운반기 드라이브(108)는 공작 기계(100)의 기계 프레임(1)의 운반기 부분(13) 상에 배치되고, 이때 (도시되지 않은) 스레디드 넛은 매거진 가이드(105)의 방향에서 매거진 운반기(101)의 선형 이동이 매거진 운반기 드라이브(108)에 의해 매거진 스레디드 샤프트(107)를 통한 커플링에 의해서 Z-방향으로 구동될 수 있는 방식으로 매거진 캐리어(101)의 홀딩부(101c)와 맞물린다.
작업 스핀들(14)과 유사하게, 도구 매거진 운반기(101)는 예로서 제2 (하부) 작업 스핀들(42)의 도구 변경 위치 상에 제2 변경부(101b)를 구비하며, 작업 스핀들(42)은 내부에 고정된 도구(WZ)를 수신하기 위해 변경부(101b)에 있는 변경 위치에 배치된 도구 매거진 체인(102)의 체인 링크 뒤에 도구 매거진 운반기(101)를 수평으로 따르는 X-방향으로 X2-축에 의해 이동할 수 있다.
작업 스핀들(42)로 또는 그로부터 도구(WS)를 삽입하거나 제거하기 위해서, 도구 매거진 운반기(101)는 그 결과 Z-방향의 (즉, 특히 작업 스핀들(42)의 스핀들 축에 평행한) 전술된 Z2-축에 의해 이동될 수 있다.
도구가 도구 매거진(10)에서 작업 스핀들(41, 42)에 의해 직접 도입되고 제거될 수 있으며 특히 추가의 도구 변경 조작기가 요구되지 않는다는 것이 장점이다. 그 결과, 공작 기계는 보다 소형으로 제공될 수 있다.
축 슬라이드 어셈블리(3)의 원형 축(B, C)의 회전과 Y-축 및 Z-축의 전술된 선형 축 슬라이드(310, 320)의 이동과 유사하게, 예를 들어 수치 제어 디바이스(선택적으로 NC 프로그램을 통한 또는 운영자에 의한 수치 제어의 제어 패널을 통한 수동 입력을 통한 CNC 제어 유닛 및/또는 PLC 제어 유닛)를 통해 X-방향(X1-축 및 X2-축)의 작업 스핀들의 이동을 제어하는 것이 가능하다.
X-방향의 작업 스핀들(41, 42)의 이동 및 X-방향의 수송 디바이스 슬라이드(73)의 이동은 또한 예를 들어 수치 제어 디바이스(선택적으로 NC 프로그램을 통한 또는 운영자에 의한 수치 제어의 제어 패널을 통한 수동 입력을 통한 CNC 제어 유닛 및/또는 PLC 제어 유닛)를 통해 제어될 수 있다. 그와 유사한 방식으로, 이것은 도구 매거진 체인(102)의 이동 및/또는 Z-방향의 도구 매거진 운반기(101)의 이동에도 적용된다.
이제 도 1 내지 3d의 실시예에 따른 공작 기계(100)의 주요 장점은, 도구가 변경되는 동안에 유휴 시간 또는 다운 타임 없이, 공작 기계(100)의 도구 변경 위치에 배치된 작업 스핀들(41)에서 수신된 도구를 제거하는 동시에 도구 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 작업물(WS)은 공작 기계의 프로세싱 위치에 배치된 작업 스핀들(42) 상에서 수신된 도구에 의해 프로세싱될 수 있다는 점이다. 또한, 작업 스핀들(41)은 새롭게 도입되거나 교환된 도구를 수신한 후에 가속화될 수 있으며, 즉 다른 작업 스핀들(42)이 여전히 안에서 수신된 도구에 의해 동시에 작업물(WS)을 프로세싱하는 동안 작업물 프로세싱에서 스핀들의 속도로 가속화될 수 있다.
작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 작업물(WS)이 작업 스핀들(42)에서 수신된 도구에 의해 프로세싱되었거나 또는 작업 스핀들(41)에서 도입된 도구에 의해 프로세싱될 수 있는 즉시, 작업 스핀들(41)은 예를 들어 도구 변경 위치로부터 프로세싱 위치로 X-방향으로 스핀들 운반기 슬라이드(412)의 단순하고 빠른 이동에 의해 사용되도록 도구와 함께 이동될 수 있다. 그 결과, 작업물(WS)은 사실상 어떠한 도구 변경 시간도 없이 추가로 프로세싱될 수 있다. 동시에, 작업 스핀들(42)은 도구 변경 위치로 동일한 단계에서 이동될 수 있으며, 그 결과 작업 스핀들(42)의 도구 변경은 작업물의 프로세싱을 뚜렷하게 방해하지 않고 가능하다.
도구 변경 후에, 작업 스핀들(42)은 작업물이 여전히 작업 스핀들(41)에서 수신된 도구에 의해 프로세싱될 수 있는 동시에 요구되는 프로세싱 스핀들 속도(예를 들어, 15,000 내지 20,000/분)까지 다시 가속화될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 도구 변경 시간 및 후속하는 가속 기간으로 인한 다운 타임이 절약될 수 있거나 또는 대략 방지될 수 있다.
작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 작업물(WS)이 작업 스핀들(41) 상에서 수신된 도구에 의해 프로세싱되었거나 또는 작업 스핀들(42)에서 도입된 도구에 의해 프로세싱될 수 있는 즉시, 작업 스핀들(42)은 예를 들어 도구 변경 위치로부터 프로세싱 위치로 X-방향으로 스핀들 운반기 슬라이드(422)의 단순하고 빠른 이동에 의해 사용되도록 예를 들어 도구에 의해 이동될 수 있다. 그 결과, 작업물(WS)은 사실상 어떠한 도구 변경 시간도 없이 추가로 프로세싱될 수 있다. 동시에, 작업 스핀들(4)은 도구 변경 위치로 동일한 단계에서 이동될 수 있으며, 그 결과 작업 스핀들(41) 상에서 새로운 도구 변경이 작업물의 프로세싱을 뚜렷하게 방해하지 않고 가능하다. 따라서, 작업물(WS)의 프로세싱은 사실상 임의의 도구 변경 시간 없이 다시 계속될 수 있다.
또한, 작업 스핀들(41)은 작업물이 여전히 작업 스핀들(42)에서 수신된 도구에 의해 프로세싱될 수 있는 동시에 요구되는 프로세싱 스핀들 속도(예를 들어, 15,000 내지 20,000/분)까지 다시 가속화될 수 있다. 따라서, 도구 변경 시간 및 후속하는 가속 기간으로부터 발생하는 다운 타임이 바람직하게는 절약될 수 있거나 또는 대략 방지될 수 있다.
이것은 선택적으로 연속적인 다수의 도구 변경을 요구하는 다수의 작업 단계들이 필요하다고 해도, 사실상 (프로세싱 속도까지 스핀들의 가속 시간을 포함하는) 공작 기계 상의 도구 변화에서 일반적으로 발생하는 것과 같은 어떠한 공작 기계의 다운 타임도 없이 그리고 또한 공작 기계의 매우 바람직한 소형 설계를 가지고 작업물(WS)의 프로세싱을 위한 매우 효율적인 프로세싱 시간을 발생시킨다.
예를 들어, 도 1 내지 3d의 실시예에 따른 공작 기계는 선택적으로 자동으로 개방 및 폐쇄될 수 있는 보호 커버 디바이스 및/또는 보호 커버 메커니즘(8)을 또한 포함한다. 특히, 보호 커버 장치(8)는 예를 들어 바람직하게는 독립적으로 개방 및 폐쇄될 수 있는 두 개의 보호 커버 부분들(81a, 81b)을 포함한다.
개방 상태에서, 보호 커버 메커니즘(8)은 예를 들어 프로세싱 위치와 도구 변경 위치 사이의 작업 스핀들의 이동을 가능하게 하며; 폐쇄된 상태에서, 폐쇄된 보호 커버 메커니즘(8)은 바람직하게는 예를 들어 공작 기계의 프로세싱 영역으로부터 보았을 때 도구 변경 위치에 위치된 각각의 작업 스핀들을 커버한다.
특히, 풀-다운 또는 개방 (하부) 보호 커버 부분(81b)을 갖는 절반이 개방된 보호 커버 장치(8)는 도구 매거진(10)에 있는 도구 변경 위치와 공작 기계(100)의 프로세싱 영역 사이의 하부 작업 스핀들(42)의 이동을 가능하게 하며 풀-업 개방 (상부) 보호 커버 부분(81b)을 이용하여 도구 매거진(10)에 있는 도구 변경 위치와 공작 기계(100)의 프로세싱 영역 사이의 상부 작업 스핀들(41)의 이동을 가능하게 한다. 폐쇄된 상태에서, 보호 커버 메커니즘(8)은 여기에서 바람직하게는 예를 들어 도구 매거진(10) 상의 도구 변경 위치에 위치된 각각의 작업 스핀들을 바람직한 방식으로 공작 기계(100)의 프로세싱 영역으로부터 완전히 분리시킨다.
보호 커버 메커니즘(8)은 바람직하게는 폐쇄된 상태에서 보호 커버 메커니즘(8)이 기계 프레임(1)의 운반기 부분(13) 내에 형성된 도구 변경 개구(131)를 프로세싱 영역을 향해서 폐쇄하는 방식으로 바람직하게는 기계 프레임(1)의 운반기 부분(13) 내에 형성된 도구 변경 개구(131) 상에 또는 내에 배치되거나 장착되며, 도구 변경 위치에 위치된 작업 스핀들은 바람직하게는 폐쇄된 커버 메커니즘(8)의 측면 상에 배치되거나 또는 폐쇄된 보호 커버 메커니즘(8)의 보호 커버 부분 상에 배치되고, 측면은 프로세싱 영역과 마주하지 않고, 프로세싱 위치 또는 작업 위치에 위치된 작업 스핀들은 폐쇄된 보호 커버 메커니즘(8)의 보호 커버 부분 또는 폐쇄된 보호 커버 메커니즘(8)의 측면 상에 배치되며, 측면은 프로세싱 영역과 마주한다.
제1 및 제2 보호 커버 부분들(81a, 81b)은 바람직하게는 위쪽 방향 및/또는 아래쪽 방향으로 도구 변경 개구(131)를 따라서 이동시키거나 또는 대안적으로 프로세싱 영역을 향해 접음으로써 보호 커버 장치(8)를 폐쇄하도록 구성된다.
도 10a, 10b 및 10c는 추가의 실시예에 따른 축 슬라이드 어셈블리(30)의 예시적인 사시도를 도시한다. 이러한 축 슬라이드 어셈블리(300)는 또한 추가의 실시예의 공작 기계(100)를 제공하기 위해서 도 6a 내지 6c 또는 7a에 따라 기계 프레임(1) 상에 배치될 수 있다.
위의 실시예들에 따른 축 슬라이드 어셈블리(3) 외에, 추가의 X-축 슬라이드(350)를 갖는 추가의 X-축(예를 들어, 축 슬라이드(310, 320)) 및 예를 들어 스위블 헤드(360)를 갖는 추가의 원형 축(A)(예를 들어, 축 슬라이드(320)와 스위블 헤드(330) 사이)이 여기에서 도 10a 내지 10c에 따른 실시예에서 축 슬라이드 어셈블리(300) 상에 제공된다.
축 슬라이드 어셈블리(300)는 예시로서 (축 슬라이드 어셈블리(3)와 유사한) 수평 Z-축의 제1 축 슬라이드(310), 수평 X-축의 제2 축 슬라이드(350) 및 (축 슬라이드 어셈블리(3)와 유사한) 수직 Y-축의 제3 축 슬라이드(320) 및 또한 (축 슬라이드 어셈블리(3)와 유사한) B-축의 스위블 헤드(330)와 (축 슬라이드 어셈블리(3)와 유사한) C-축의 회전 요소(340)뿐 아니라 수직 회전축(A)을 갖는 A-축의 추가 스위블 헤드(360)를 포함한다.
특히, (축 슬라이드 어셈블리(3)와 유사하게) 제1 축 슬라이드(310)는 공작 기계(100)의 기계 프레임(1) 상에서 수평 Z-방향으로 이동가능하며, 이때 제1 축 슬라이드(310)는 축 슬라이드 어셈블리(300)의 베이스로서 제공되고 제1 축 슬라이드(310)의 이동은 소위 유닛으로서 전체 축 슬라이드 어셈블리(300)를 이동시킨다.
제1 축 슬라이드(310)는 특히 수평으로 X-방향에서 제1 축 슬라이드(310) 상에서 이동가능한 제2 축 슬라이드(320)를 운반하며, 제2 축 슬라이드(310)는 (축 슬라이드 어셈블리(3)의 제2 축 슬라이드에서(320)와 유사하게) 수직으로 Y-방향에서 제2 축 슬라이드(310) 상에서 이동가능한 제3 축 슬라이드(320)를 운반하며, 제3 축 슬라이드(320)는 A-축의 회전가능한 스위블 헤드(360)를 운반하고 스위블 헤드(330)는 B-축의 스위블 헤드(330)를 운반하며, 스위블 헤드(330)는 다시 (축 슬라이드 어셈블리(3)와 유사하게) C-축의 회전가능한 회전 요소(340)를 운반한다. Z-, X-, Y-, A-, B- 및 C-축은 예를 들어 서로에 대해 구축된다.
제3 축 슬라이드(320)의 저면은 예를 들어, A-축의 수직 회전 축(A)을 갖는 제3 축 슬라이드(320) 상에서 회전 가능한 및/또는 선회 가능한 방식으로 장착된 스위블 헤드(360)를 고정한다. 스위블 헤드(360)의 드라이브 또는 드라이브들 및 가능한 기어 전송 및 베어링이 도시되지 않았지만 스위블 헤드(360)의 내부 및/또는 제2 축 슬라이드(320)의 내부에 배치될 수 있다.
스위블 헤드(360)의 저면은 예를 들어 Y-축의 Y-방향 또는 회전 축(A)에 대해 경사진 B-축의 회전축(B)에 의해서 스위블 헤드(360) 상에서 회전식으로 및/또는 회전 가능한 방식으로 장착된 스위블 헤드(330)를 고정한다.
예를 들어, B-축의 회전축(B)은 예를 들어 Z-방향 및 X-방향의 평면 내에서 그리고 X-방향 및 Z-방향의 평면에 대해 45도로 축 슬라이드 어셈블리(3)와 유사하게 경사진다. 스위블 헤드(330)의 드라이브 또는 드라이브들 및 가능한 기어 전송 및 베어링이 도시되지 않았지만 스위블 헤드(330)의 내부 및/또는 스위블 헤드(360)의 내부에 배치될 수 있다.
이러한 실시예에서 스위블 헤드(360)가 회전될 때 B-축(회전축)의 회전축(B) 또한 회전하며 따라서 공간 내에 고정되지 않고 오히려 스위블 헤드(360)의 각위치에 따라 스스로 배향함이 인지되어야만 한다. 이러한 스위블 헤드(360)는 (스핀들과 정렬된 회전축(B)을 갖는) 스핀들과 정렬된 작업물(WS)을 유지하거나 또는 예를 들어 작업물 변경을 위해서 (수송기 디바이스(7)와 정렬된 회전축(B)을 갖는) 수송기 디바이스(7)를 향해 이를 회전시키기 위해 사용될 수 있다.
스위블 헤드(330)의 저면은 예를 들어 (축 슬라이드 어셈블리(3)와 유사한) 회전축(C-축)의 회전 요소(340)를 고정하며, 이것은 수직 Y-축에 평행하게 정렬되거나 정렬될 수 있는 C-축의 회전축을 가지고 스위블 헤드(330) 상에 회전 가능하게 또는 선회 가능하게 장착된다.
이러한 실시예에서 스위블 헤드(360)가 회전될 때 C-축(회전축)의 회전축(C) 또한 회전하며 따라서 공간 내에 고정되지 않고 오히려 스위블 헤드(330)의 각위치에 따라 스스로 배향함이 인지되어야만 한다.
회전 요소(340)의 드라이브 또는 드라이브들 및 가능한 기어 전송 및 베어링은 도 5a 및 5b에 도시되지 않았지만 예를 들어 스위블 헤드(330)의 내부에 배치될 수 있다.
예를 들어, (작업물 팰렛 홀더를 갖는) 작업물 클램핑 디바이스(2)는 회전 요소(340)의 저면 상에 배치된다. 작업물 클램핑 디바이스(2)는 예를 들어 자동 그리핑 메커니즘에 의해 및/또는 또한 전자기 또는 유도 클램핑 메커니즘에 의해 예를 들어 작업물(WS)을 클램핑하기 위해서, 작업물 클램핑 디바이스(2)의 작업물 펠릿 홀더 상의 작업물 팰렛을 클램핑하기 위해 구성된다.
여기에서, 공작 기계(100)는 예를 들어 작업물 클램핑 디바이스(2)의 작업물 펠릿 홀더 상의 작업물 펠릿을 위를 향해 마주하며 공작 기계 상에서 부유된 방식으로 (또는 오버헤드 부유된 방식으로) 오버헤드 프로세싱을 위해 작업물 펠릿에 부착된 작업물(WS)을 클램핑함으로써 공작 기계(100) 상의 오버헤드 프로세싱에 의해 작업물(WS)을 프로세싱하도록 도 10a 내지 10c에 따른 실시예의 축 슬라이드 어셈블리(3)에 의해 구성된다.
본 발명의 전술된 실시예들에서, 공작 기계(100)는 두 개의 작업 스핀들(41, 42)을 갖는 더블 스핀들 밀링머신으로서 제작된다. 그러나, 본 발명은 이러한 더블 스핀들 시스템으로 제한되지 않는다. 바람직하게는 추가의 실시예들에서 서로의 상단에 두 개보다 많은 스핀들을 제공하는 것이 가능하다.
추가의 장점은 유지 작업 또는 수정 또는 업그레이드르 위한 목적으로 다른 스핀들 카트리지와 교환될 수 있는 스핀들 하우징(411, 421) 내에 배면으로부터 도입된 스핀들 카드리지를 가지고 스핀들(41, 42)이 형성될 때 쉽게 제공될 수 있다.
본 발명의 예시들 및/또는 실시예들 및 본 발명의 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 위에서 전술되었다. 본 발명은 전술된 실시예들 및 그의 설계 특성들로 제한되거나 한정되지 않으며 또한 특히 독립항의 범주에 기초하여 기술된 예시들의 개별적인 특성들 또는 몇몇 특성들의 조합에 의해 및/또는 기술된 예시의 특성들의 수정에 의해 포함된, 실시예들의 수정을 포함함을 다시 인지해야 한다.
요약하면, 특히 각 경우에서 적어도 하나의 (또는 더 많은) 스핀들이 각각의 작업 위치에서 작업물을 프로세싱할 수 있는 동시에 도구 변경을 위해 작업물 또는 작업물들의 프로세싱을 방해하지 않고 적어도 다른 스핀들에서 (또는 몇몇 다른 스핀들에서) 각각의 도구 변경 위치에서 도구 변경이 수행될 수 있기 때문에, 공작 기계 개념이 제안되었으며 이것에 의해서 바람직하게 높은 정확도를 가지고 작동하는 효율적인 공작 기계를 바람직하고 예외적이며 신규한 방식으로 생산하는 것이 가능하며, 이는 비용 효율적이고, 매우 소형이며 최적으로 최소화된 다운 타임을 가진다.
100: 공작 기계
1: 기계 프레임
11: 제1 운반부
12: 제2 운반부
121: 칩 방출 개구
13: 제3 운반부
131: 도구 변경 개구
14: 제4 운반부
141: 작업물 변경 개구
2: 작업물 클램핑 디바이스
3(300): 축 슬라이드 어셈블리
310: 제1 축 슬라이드(Z-축)
311: 제1 축 가이드(Z-축)
312: 제1 축 가이드 요소(Z-축)
313: 제1 스레디드 샤프트(Z-축)
314: 제1 축 드라이브(Z-축)
320: 제2 축 슬라이드(Y-축)
321: 제2 축 가이드(Y-축)
322: 제2 축 가이드 요소(Y-축)
323: 제2 스레디드 샤프트(Y-축)
324: 제2 축 드라이브(Y-축)
330: 스위블 헤드(B-축)
B: B-축의 회전축
340: 회전 요소(C-축)
C: C-축의 회전축
4: 스핀들 어셈블리
41: 제1 작업 스핀들
411: 제1 스핀들 하우징
412: 제1 스핀들 운반기 슬라이드(X1-축)
413: 제1 스핀들 운반기 드라이브(X1-축)
414: 제1 스핀들 운반기 가이드(X1-축)
415: 제1 스핀들 운반기 스레디드 샤프트
416: 제1 스핀들 운반기 가이드 요소
42: 제2 작업 스핀들
421: 제2 스핀들 하우징
422: 제2 스핀들 운반기 슬라이드(X2-축)
423: 제2 스핀들 운반기 드라이브(X2-축)
424: 제2 스핀들 운반기 가이드(X2-축)
425: 제2 스핀들 운반기 스레디드 샤프트
426: 제2 스핀들 운반기 가이드 요소
6: 칩 수집 팬
7: 수송기 디바이스
71: 입력 수송부
72: 출력 수송부
73: 수송 디바이스 운반기 슬라이드
74: 운반기 슬라이드 가이드
75: 운반기 슬라이드 가이드 요소
76: 수송 디바이스 드라이브
77: 수송 드라이브 스레디드 샤프트
8: 보호 커버 장치
81a: 제1 보호 커버부
81b: 제2 보호 커버부
10: 도구 매거진
101: 도구 매거진 운반기
101a: 제1 변경부
101b: 제2 변경부
101c: 홀딩부
102: 도구 매거진 체인
103: 매거진 체인 드라이브
104: 매거진 체인 드라이브 기어
105: 매거진 가이드(Z2-축)
106: 매거진 가이드 요소(Z2-축)
107: 매거진 스레디드 샤프트(Z2-축)
108: 매거진 운반기 드라이브(Z2-축)
WZH: 도구 홀더
WZ: 도구
WS: 작업물

Claims (18)

  1. 공작 기계로서,
    - 기계 프레임(1);
    - 작업물(WS)을 클램핑하기 위한 작업물 클램핑 디바이스(2);
    - 상기 기계 프레임 상에 배치되고 적어도 두 개의 제어 가능한 선형 축(Y, Z; Y, X, Z)에 의해 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 상기 작업물(WS)을 선형으로 이동시키도록 구성된 축 슬라이드 어셈블리(3; 300); 및
    - 상기 기계 프레임(1) 상에 배치되고 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들(41, 42)을 구비하는 스핀들 운반기 어셈블리(4)를 포함하되,
    상기 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들(41, 42) 중 제1 작업 스핀들(41)은 상기 제1 작업 스핀들(41)의 제1 프로세싱 위치와 상기 제1 작업 스핀들(41)의 제1 도구 변경 위치 사이에서 상기 축 슬라이드 어셈블리(3)의 각각의 두 제어 가능한 선형 축(Y, Z)에 직교하게 제3 제어 가능한 선형 축(X1)에 의해 선형으로 이동될 수 있으며,
    상기 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들(41, 42) 중 제2 작업 스핀들(42)은 상기 제2 작업 스핀들(42)의 제2 프로세싱 위치와 상기 제2 작업 스핀들(42)의 제2 도구 변경 위치 사이에서 상기 제3 제어 가능한 선형 축(X1)의 방향에 평행하게 제4 제어 가능한 선형 축(X2)에 의해 선형으로 이동될 수 있는, 공작 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 선형 축(X1, X2)의 방향이 수평으로 정렬되고 상기 제1 도구 변경 위치는 실질적으로 상기 제2 도구 변경 위치 위에 배치되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    도구 매거진 운반기(101)를 구비하고, 상기 기계 프레임(1) 상에 배치되며, 이용가능한 복수의 도구(WZ)를 구비하도록 구성되고, 제5 선형 축(Y2)에 의해 상기 제3 및 제4 선형 축(X1, X2)의 방향에 대해 직교하게 그리고 특히 상기 두 개의 도구-운반 작업 스핀들(41, 42)의 스핀들 축에 평행하게 이동될 수 있는 도구 매거진(tool magazine)(10)에 의해 특징지어지는, 공작 기계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 두 개의 도구-운반 작업 스핀들(41, 42)의 상기 도구 변경 위치들은 상기 도구 매거진 운반기(101)의 각각의 변경 부분들(101a, 101b) 상에서 상기 도구 매거진 운반기(101)의 제1 위치 내에 배치되며,
    상기 도구 매거진 운반기(101)의 상기 제1 위치에서 상기 두 개의 도구-운반 작업 스핀들(41, 42)은, 상기 각각의 도구 변경 위치의 개별 이동에 의해서, 도구 변경을 위해서 상기 도구 매거진 운반기(101)의 상기 각각의 변경 부분(101a; 101b)에서 상기 공작 매거진(10)의 도구 홀더 내에 도구를 직접 삽입하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도구 매거진 운반기(101)는 상기 각각의 도구 변경 위치에서 상기 도구 스핀들(41, 42) 중 하나에서 수신된 도구(WZ)를 제거하기 위해서 상기 제5 선형 축(Y2)에 의해 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 도구 매거진 운반기(101)는 상기 각각의 도구 변경 위치에서 상기 도구 스핀들(41, 42) 중 하나에 도구(WZ)를 삽입하기 위해서 상기 제5 선형 축(Z2)에 의해 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도구 매거진(10)은 또한 원주 방향으로 이동될 수 있는 방식으로 상기 도구 매거진 운반기(101) 상에 배치되는 도구 매거진 체인(102)을 구비하는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상응하는 프로세싱 위치에 위치된 각각의 작업 스핀들(41; 42)은 수신된 도구를 이용하여 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 상기 작업물(WS)을 프로세싱하도록 구성되는 반면 상기 각각의 다른 작업 스핀들(42; 41)은 상기 각각의 도구 변경 위치에서 도구 변경을 위해 위치되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도구 변경 후에, 상기 상응하는 도구 변경 위치에 위치된 각각의 작업 스핀들(41; 42)은 프로세싱 스핀들 속도까지 가속하도록 구성되는 반면 각각의 다른 작업 스핀들(42; 41)은 수신된 도구에 의해 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 상기 작업물(WS)을 프로세싱하는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    자동으로 개방 및 폐쇄될 수 있으며 폐쇄된 상태에서 상기 작업물 클램핑 디바이스(2)를 포함하는 상기 공작 기계의 프로세싱 영역을 상기 공작 기계(100)의 상기 도구 변경 위치로부터 분리시키고 개방된 상태에서 상기 프로세싱 영역과 상기 각각의 도구 변경 위치 사이의 상기 작업물 스핀들(41, 42)의 이동을 가능하게 하는 보호 커버 디바이스(8)에 의해 특징지어지는, 공작 기계.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 작업 스핀들(41) 및 상기 제2 작업 스핀들은 모두 동일한 크기의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성되거나 또는 상기 제1 작업 스핀들(41)은 제1 크기의 도구 인터페이스를 수신하고 상기 제2 작업 스핀들(42)은 상기 제1 크기와 상이한 제2 크기의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 작업 스핀들(41) 및 상기 제2 작업 스핀들은 모두 동일한 도구 인터페이스 타입, 특히 속이 빈 샤프트 콘(shaft cone) 타입, 모스 테이퍼(Morse taper) 타입 또는 스팁 테이퍼(steep taper) 타입의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성되고,
    상기 제1 작업 스핀들(41)은 제1 도구 인터페이스 타입, 특히 속이 빈 샤프트 콘 타입, 모스 테이퍼 타입 또는 스팁 테이퍼 타입의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성되고, 상기 제2 작업 스핀들(42)은 상기 제1 도구 인터페이스 타입으로부터 상이한 제2 도구 인터페이스 타입의 도구 인터페이스를 수신하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계 프레임(1)은 프로세싱 영역을 형성하고 상기 축 슬라이드 어셈블리(3)는 상기 기계 프레임(1) 상의 상기 프로세싱 영역 위에 배치되고,
    상기 작업물 클램핑 디바이스(2)는 상기 축 슬라이드 어셈블리(3) 상에 고정되고 특히 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 부유된 방식으로 클램핑된 상기 작업물(WS)의 오버헤드 프로세싱을 위해, 상기 작업물(WS) 또는 상기 작업물(WS)을 부유되거나 또는 횡방향으로 부유된 방식으로 고정하는 작업물 펠릿(pallet)을 클램핑하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  14. 제 13 항에 있어서,
    특히 위쪽 방향으로 또는 횡방향으로 정렬된 작업물 펠릿을 이용하여, 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상의 상기 작업물 중 하나의 부유된 또는 횡방향으로 부유된 클램핑을 위해 위로부터 상기 작업물 클램핑 디바이스(2)에 의해 수신되기 위한 클램핑 위치까지 작업물(WS)을 수송하기 위한, 그리고 특히 위쪽 방향으로 또는 횡방향으로 정렬된 작업물 펠릿을 이용하여, 상기 작업물 클램핑 디바이스(2)에 의한 상기 부유된 또는 횡방향으로 부유하는 클램핑으로부터 상기 작업물을 해제한 후에 비클램핑 위치로부터 상기 작업물 중 하나를 수송하기 위한 수송 디바이스(7)에 의해 특징지어지는, 공작 기계.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 슬라이드 어셈블리(3; 300)는 제어 가능한 원형 축(A; B; C)에 의해 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 상기 작업물(WS)을 회전식으로 이동시키도록 추가로 구성되고;
    상기 축 슬라이드 어셈블리(3; 300)는 서로에 경사지거나 직교한 각각의 회전축에 대한 두 개의 제어 가능한 원형 축(A, B; B, C)에 의해 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑되는 상기 작업물(WS)을 회전식으로 이동시키도록 추가로 구성되거나; 또는
    상기 축 슬라이드 어셈블리(300)는 또한 상기 다른 회전축들 중 적어도 하나에 대해 경사지거나 직교한 적어도 하나의 회전축인 각각의 회전축에 대해 상기 세 개의 제어 가능한 원형 축(A, B, C)에 의해 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 상기 작업물(WS)을 회전식으로 이동시키도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 슬라이드 어셈블리(300)는 적어도 세 개의 제어 가능한 선형 축(Y, X, Z)에 의해 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 상기 작업물(WS)을 선형으로 이동시키도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신된 도구(WZ)에 의해 상기 프로세싱 위치에 위치된 상기 각각의 작업 스핀들(41; 42)은 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 상기 작업물(WS)을 프로세싱하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  18. 공작 기계로서,
    - 기계 프레임(1);
    - 작업물(WS)의 오버헤드 클램핑을 위한 작업물 클램핑 디바이스(2);
    - 상기 기계 프레임 상에 배치되고, Y 방향에서 수직으로 이동가능하고 제어 가능한 제1 선형 축(Y)에 의해 상기 작업물 클램핑 디바이스(2) 상에 오버헤드 방식으로 클램핑된 상기 작업물(WS)을 수직 선형 방식으로 이동시키고 Z 방향에서 수평으로 이동가능하고 제어 가능한 제2 선형 축(Z)에 의해 수평 선형 방식으로 이동시키도록 구성된 축 슬라이드 어셈블리(3; 300); 및
    - 상기 Z 방향에 대해 직교하게 정렬된 상기 X 방향과 평행하고 수평 선형 방식으로 서로에 대해 독립적으로 이동될 수 있는 적어도 두 개의 도구-운반 작업 스핀들(41, 42)을 구비하는 스핀들 운반기 어셈블리(4)를 포함하는, 공작 기계.
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