KR20190045283A

KR20190045283A - 커플링 장치

Info

Publication number: KR20190045283A
Application number: KR1020197009349A
Authority: KR
Inventors: 스테펜 기슬러; 안드레아 스트로벨
Original assignee: 사우터 파인미케닉 게엠베하
Priority date: 2016-09-03
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-05-02
Also published as: CN109641334B; JP2019526463A; JP7064099B2; KR102385981B1; EP3507060A1; US10960505B2; DE102016010700A1; EP3507060B1; WO2018041405A1; CN109641334A; US20190224795A1

Abstract

본 발명은 공구 터렛의 구동 유닛(13)과 상기 공구 터렛에 부착된 공구 홀더(36)의 출력 유닛(46) 사이의 구동 연결부의 분리식 결합을 위한 커플링 장치로서, 상기 공구 홀더 내에 기계 공구가 유지될 수 있는, 상기 커플링 장치에 관한 것으로서, 상기 커플링 장치는 결합 위치에서 상기 구동 유닛(13)의 구동 샤프트(14)가 그 외부 기어링(32)과 상기 출력 유닛(46)의 출력 샤프트(44)의 내부 기어링(64)이 맞물리는 것과 상기 내부 기어링에 대한 상기 외부 기어링의 무충돌 정렬을 위해, 결합 전에, 상기 정렬 장치는 상기 출력 샤프트(44)의 부분들을 통과하고, 상기 구동 샤프트(13)와의 상호 작용을 위해 일측에서 제어 수단을 구비하고 상기 공구 홀더에 부착되고 상기 제어 수단에 의해서 제어될 수 있는 정렬 수단을 타측에서 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

커플링 장치

본 발명은 공구 터렛(tool turret)의 구동 유닛과 공구 터렛에 부착된 공구 홀더의 출력 유닛 사이의 구동 연결부의 분리식 결합에 관한 것으로, 기계 공구가 상기 공구 홀더 내에 유지될 수 있다. 또한, 본 발명은 공구 터렛뿐만 아니라 이러한 커플링 장치의 적어도 일부를 포함하는 공구 홀더에 관한 것이다.

DE 10 2009 042 772 A1은 공구 홀더에 의해 공구 홀더 디스크에 부착 가능한 적어도 하나의 기계 공구 및 공구 터렛의 공구 홀더 디스크를 선택적으로 구동하기 위한 구동 유닛을 개시하고 있으며, 상기 구동 유닛은 구동 샤프트를 포함하는 공통 구동 유닛을 갖는 구동 수단에 의해서 구동될 수 있고, 상기 구동 수단은 각각 적어도 하나의 작동 장치에 의해 제어될 수 있는 커플링 장치를 통해 구동 수단과 연결 가능하고, 상기 구동 수단은 상기 공구 홀더 또는 기계 공구를 구동시키는 목적을 가지며, 상기 구동 수단과 함께 적어도 상기 구동 유닛은 상기 공구 홀더 디스크 내에 배치된다.

따라서, 공지된 커플링 장치의 하나의 작동 모드에서, 공구 터렛의 구동 유닛의 구동 샤프트는 이러한 목적으로 부착된 기계 공구를 회전 구동하기 위해 하나의 클러치 위치에서 그 내부 기어링을 공구 홀더의 출력 유닛의 출력 샤프트의 외부 기어링과 결합한다. 일단 이러한 특정 공구로 가공 공정이 완료되면, 상기 기어링을 분리함으로써 클러치가 해제되고, 공구 터렛의 고정 구동 유닛에 대한 공구 홀더 디스크의 회전 또는 선회를 통해, 공구 홀더 디스크의 외주에 배치되는 그 공구를 갖는 신규 공구 홀더는 커플링 장치가 상기 구동 샤프트 및 출력 샤프트의 기어링과 다시 결합하는 가공 위치로 이동할 수 있다.

무충돌 결합 공정을 달성하기 위해, 출력 샤프트의 외부 기어링과 같은 하나의 기어링의 톱니들이 본 예에서 구동 샤프트의 내부 기어링 형태인 다른 기어링의 톱니들 사이의 공간에서 대체로 유극없이 결합할 수 있도록 상기 기어링과 정확하게 정렬될 필요가 있다. 이를 보장하기 위해, 업계에서 인덱싱 장치로도 알려져 있는 소위 회전 방지 로킹 장치가 사용된다.

이러한 종류의 회전 방지 로킹 장치는 공구 터렛용 스핀들 헤드에 대해 DE 42 28 946 A1에 개시되어 있으며, 스핀들은 회전 가능하게 지지되고, 그 위에 길이방향으로 움직일 수 있지만 회전할 수 없는 부싱이 배치되며, 부싱의 축방향 변위 범위가 포지티브 로킹을 통해 일방향으로 제한되는 그 유효 작동 위치에서 회전 방지 로킹 장치로서, 하우징의 로킹 요소와 결합되고, 예비 장력 스프링의 힘에 대항하는 부싱은 하우징의 로킹 요소로부터 결합해제될 수 있는 로킹 요소를 포함하고, 적어도 하나의 로킹 요소의 유효 작동 위치에서 협력하는 로킹 요소의 표면 중 적어도 하나는 자체 로킹을 제외하는 정도까지 축방향에 대해서 기울어진다. 이러한 방식으로, 로킹 요소를 통해 손상 또는 파괴를 방지할 수 있는 값으로 전달될 수 있는 토크를 제한할 수 있다. 또한, 이러한 방식으로, 스핀들 상에 제공된 클러치 프로파일이 클러치 대응부의 프로파일과 정확하게 정렬될 수 있으므로, 일반적으로 기어 프로파일의 형태인 프로파일들 사이의 충돌이 발생할 수 없다는 것이 특별한 정확성없이 보장된다. 이러한 종류 또는 유사한 회전 방지 로킹 장치는 일반적으로 모든 알려진 공구 홀더의 출력 유닛의 출력 샤프트의 외주에 부착된다.

회전 방지 로킹 장치를 갖는 상기 공지된 커플링 장치가 실제 적용에서 성공적으로 입증되었지만, 공구 터렛의 구동 유닛에 의해서 더 높은 가공 토크를 전달하고자 하는 경우 문제가 발생할 수 있다. 이는 전달 가능한 최고 토크가 항상 의도적으로 비교적 낮은 결합 기어 형태의 상기 샤프트-허브 연결부의 강도에 의해 제한되기 때문이다.

상기 종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 특히 보다 강력한 직접 구동부를 공구 터렛을 구비한 구동 유닛으로서 사용하는 경우, 보다 높은 토크 모멘트의 전달을 허용하는 샤프트-허브 연결이 제공된다는 점에서 공지된 커플링 장치를 더욱 개선시키는 것이다.

상기 목적은 전체 청구항 1의 특징을 갖는 커플링 장치에 의해 충족된다.

청구항 1의 특징부에 기술된 바와 같이, 구동 유닛의 구동 샤프트는 설계에 의해서 출력 유닛의 출력 샤프트의 내부 기어링과 외부 기어링을 통해 결합되는 하나의 클러치 위치에 있으므로, 외부 기어링 및 내부 기어링의 샤프트-허브 쌍의 더 큰 직경을 통해서 더 큰 토크량을 전달할 수 있고 따라서 가공을 위해 더 작은 직경의 기어링을 사용하는 기술된 현재의 기어링 해결방안으로 가능하지 않은, 공구 홀더에서 유지된 가공 공구에 더 큰 가공 토크를 전달할 수 있다.

보다 큰 직경의 출력 샤프트의 내부 기어링과 구동 샤프트의 외부 기어링을 용이하게 결합시키기 위해, 결합 공정 전에 상기 내부 기어링에 대한 상기 외부 기어링의 무충돌 정렬을 보장하는 본 발명에 따른 정렬 장치가 제공되고, 상기 정렬 장치는 종래 기술에서 설명된 바와 같이 더 이상 출력 샤프트의 외주 상에 배치되지 않고 오히려 출력 샤프트의 일부를 통해 연장되고 일측에서 상기 구동 샤프트와 상호 작용하는 제어 수단을 구비하고, 타측에서 상기 제어 수단에 의해 제어되는 정렬 수단을 구비하며, 상기 정렬 수단은 상기 공구 홀더에 부착될 수 있다. 이것은 본 발명에 따른 커플링 장치의 적어도 일부 구성요소를 구비하는 공구 터렛 및 공구 홀더 해결방안을 포함하는 경우에도, 종래 기술에서는 등가물을 갖지 않는다.

또한, 변경된 신규 커플링 장치로 종래의 공구 홀더를 신규 커플링 장치에 부착하는 것이 여전히 가능하다는 이점이 있는데, 이는 상기 커플링 장치가 외부에 위치한 외부 기어링 이외에, 구동 유닛의 구동 샤프트 상에 내부에 위치된 내부 기어링을 여전히 제공하기 때문이고, 상기 내부 기어링은 공구 홀더의 출력 유닛의 출력 샤프트의 종래의 외부 기어링과 결합될 수 있다. 따라서 기계 공구의 공구 터렛에 대한 대체로 모듈식 공구 홀더 디스크 개념이 실현되어 신규 및 오래된 공구 홀더가 적용에서 요구되는 대로 유지될 수 있다.

본 발명에 따른 해결방안의 다른 유리한 실시예는 다른 종속 항에 기재된다.

본 발명에 따른 커플링 장치는 이제 도면에 따른 예시적인 실시예에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.

개략적으로 및 축척에 따라 표시되지 않다.
도 1은 부분적으로 길이방향 단면이고 부분적으로 사시도로서, 본 발명에 따른 커플링 장치의 부분을 갖는 기계 공구(상세히 도시하지 않음)의 공구 터렛의 일부를 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에서 사용된 바와 같은 커플링 장치의 부분을 갖는 삽입된 기계 공구가 없는 공구 홀더를 도시한 사시도.
도 3 및 도 4는 길이방향 단면에서 부분적으로 그리고 사시도에서 부분적으로, 본 발명에 따른 커플링 장치의 부분을 갖는 기계 공구가 없는 공구 홀더를 각각 결합 상태 및 결합해제 상태로 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 길이방향 단면에서 부분적으로 그리고 사시도에서 부분적으로, 도 2에 따른 스핀들 헤드형 공구 홀더의 클러치 결합을 도 1에 따른 공구 터렛으로의 삽입 및 공구 홀더와 공구 터렛 사이의 완성된 클러치 결합을 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 이번에 도 3 및 도 4의 도시에 따른 공구 홀더를 본 발명에 따른 커플링 장치의 부분과 함께 사용하는 도면으로서, 도 7은 도 3과 동등한 작동 상태의 공구 홀더를 도시하고 도 8은 도 4에 따른 공구 홀더의 작동 상태에 대응하는 도면.

도 1은 기계 공구(미도시)를 위한 소위 공구 터렛의 일부를 도시하며, 상기 공구 터렛은 예를 들어 공작물의 기계 가공을 위한 밀링 기계의 형태인, 상기 기계의 일부이다. 이를 위해, 공구 홀더 디스크(10)는 현대의 직접-개념 구동부에서 상기 공구 터렛용 구동 샤프트(14)로 구동 유닛(13)을 수용하는 공구 터렛의 고정 하우징 구성요소(12) 주위로 피봇식으로 안내된다. 통상적으로 전기모터 형태인 상기 구동 유닛(13)은 바람직하게는 공구 터렛의 고정 하우징 구성요소(12)의 필수 구성요소이고, 이러한 종류의 해결방안은 예를 들어 DE 101 30 446 A1, DE 10 2009 042 772 A1 또는 DE 10 2005 033 890 A1에 기재되어 있다. 일반적인 방식에서 통상적으로 사용되는 베어링(24, 24')(상세히 기술되지 않음)에 의해 하우징 구성요소(12) 내부에 회전 가능하게 지지되는 구동 샤프트(14)는 다수의 섹션으로 제공되고, 정면 결합부(16)를 포함하고, 상기 정면 결합부는 반대 방향으로 작용하는 힘이 더 이상 존재하지 않는 즉시 도 1에 도시된 바와 같이 에너지 저장부, 예를 들어 압축 스프링(18)에 의해서 그 최전방 위치로 이동할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은 유압 환형 챔버(20)는 상기 유압력을 제공하는 역할을 한다. 유압이 가해지는 상기 유압 환형 챔버(20)는 유압 계단식 피스톤(22)이 도면을 볼 때 압축 스프링(18)의 힘에 대항하여 우측에서 좌측으로 복귀하므로 도 5에 도시된 바와 같이 그 단부 위치를 취하는 것을 보장한다. 2 개의 전방 베어링(24)을 유지하는 동안, 원통형 계단식 피스톤(22)은 구동 샤프트(14)의 전방 결합부(16)에 의해서 뒤로 운반되고, 이 목적을 위해 결합부(16)는 구동 샤프트(14)의 다른 부분에서 축방향으로 연장되는 길이방향 안내부(26)에서 길이방향으로 안내된다.

더욱이, 도 1로부터 명백한 바와 같이, 결합부(16)는 그 자유 전방 단부에 결합부(16)의 중심의 원통형 리세스(30)에 위치된 내부 기어링(28)을 구비한다. 또한, 결합부(16)는 그 외주에 외부 기어링(32) 형태의 추가 기어링을 구비한다. 이 예에서, 외부 기어링(32)은 내부 기어링(28)에 의해 형성된 직경보다 상당히 큰 직경 상에 제공된다. 더욱이, 공구 홀더 디스크(10)는 공구 홀더(36, 38)의 대응하는 원통형 유지 핀(35)을 수용하는 역할을 하는 원통형의 중심 리세스(34)를 구비하며, 공구 홀더(36)는 종래 종류이고 도 3 및 도 4에 따른 신규 디자인의 공구 홀더(38)가 본 발명에 따른 커플링 장치의 부분들을 구비한다. 중심 리세스(34) 및 유지 핀(35)의 상기 원통형 형성 대신에, 서로 결합하는 구성요소는 적어도 부분적으로 원추형 형상(미도시)을 가질 수도 있다. 설명을 간단하게 하기 위해, 각각의 공구 홀더(36, 38)에서 통상의 방식으로 부착될 수 있는 공구 홀더가 도면에서 생략되었으므로 상세한 설명은 생략한다. 더욱이, 도 1에서, 결합부(16)는 유압식 환형 챔버(20)가 각각 비어 있거나 또는 압력이 없는 상태에서, 그리고 부분적으로 해제된 압축 스프링(18)이 유압 에너지 저장부를 형성하는 상태에서 그 최전방 단부 위치에 도시되어 있다. 이러한 전방 결합 위치에서, 결합부(16)는 구동 샤프트(14)의 길이방향 축에 대해 가로방향으로 연장하는 수직축 주위의 공구 홀더 디스크(10)의 자유 선회를 차단한다. 이 전방 결합 상태에서, 공구 홀더 디스크는 결합부(16)를 통해 그 선회 운동시에 회전할 수 없고 그로부터 선회할 수 없으며, 그 자체로 공지된 로킹 설비(명료성의 이유로 둘 다 도시하지 않음)를 갖는 추가 동력 구동 유닛은 일반적인 실행시에 가공 위치에서 공구 홀더의 한정되고 정확한 고정을 달성하는 역할을 한다.

도 2에 따른 공지된 공구 홀더는 그 원통형 유지 핀(35)에서 구동 샤프트(14)의 내부 기어링(28)과 결합하도록 만들어질 수 있는 외측으로 돌출하는 외부 기어링(40)을 구비한다. 도 5에서 특히 명백한 바와 같이, 공구 홀더(36)의 내부에 기계 공구(상세히 도시하지 않음)의 회전 구동을 위한 출력 유닛(46)의 출력 샤프트(44)를 포함하는 유형의 스핀들 구동부(42)를 구비하며, 출력 유닛(46)은 출력 샤프트(44)가 통상적인 방식으로 베어링(50)을 통해 지지되는 스핀들 하우징(48)을 구비한다. 스핀들 구동부(42) 또는 출력 샤프트(44)는 각각 단차 형상을 가지며, 우측 자유 단부면에 도시되지 않은 기계 공구를 클램핑하기 위한 클램핑 콘(52)을 구비한다. 도 5를 볼 때, 좌측에 배치된 슬리브형 회전 방지 로킹 장치(54)는 정렬 또는 인덱싱 장치로서 미리 결정 가능한 경로 길이에 걸쳐 출력 샤프트(44)의 외주를 따라 이동 가능하게 안내되며 도 5를 볼 때 슬리브형 회전 방지 로킹 장치(54)를 좌측으로 가압하는 경향을 갖는 추가 압축 스프링(56) 형태의 추가 에너지 저장부를 향하여 그 자유 우측 단부면으로 보강된다. 상기 좌측 단부 정지 위치에서, 회전 방지 로킹 장치(54)는 외부 기어링(40)이 구동 샤프트(14)의 결합부(16)의 내부 기어링(28)과의 무충돌 결합을 항상 보장하도록 출력 샤프트(44)를 소정의 반경 방향 위치에 로킹시킨다. 인덱싱 장치로서 여기에서 사용된 이러한 회전 방지 로킹 장치는 DE 42 28 946 A1에 예로서 설명되어 있으므로, 상세한 설계는 여기서 상세히 기술되지 않을 것이다.

도 6의 도면에 따르면, 공구 홀더(36)가 공구 홀더 디스크(10)에 완전히 부착될 때, 유압 환형 챔버(20) 내의 압력은 해제되고 결합부(16)는 압축 스프링(18)의 영향을 통해서 전방으로 가압되고, 여기에서 정렬 장치로서 작용하는 회전 방지 로킹 장치(54)에 의해, 정렬된 기어링(28, 40)은 무충돌 결합되고, 회전 방지 로킹 장치(54)는 압축 스프링(56)의 힘에 대항하여 결합부(16)의 자유 단부면 위로 후퇴되고, 이는 임의의 로킹 이동을 방지하며, 출력 샤프트(44)는 스핀들 구동부(42)에 동력을 공급할 수 있다. 이 경우, 내부 기어링(28)을 갖는 원통형 리세스는 그 자유 단부에서 그 외부 기어링(40)을 출력 샤프트(44)와 부분적으로 중첩하여, 결합부(16) 및 슬리브형 회전 방지 로킹 장치(54)의 인접한 자유 단부면들은 서로에 대해서 표면 접촉한다. 구동 유닛(13)으로서 전기 모터를 스위칭할 때, 기계 공구는 구동 샤프트(14)와 출력 샤프트(44) 사이의 결합된 연결을 통해 구동된다.

도 5의 예에 도시된 바와 같이, 클러치를 해제하기 위해, 유압 환형 챔버(20)가 다시 가압되고, 이는 도 5를 볼 때 계단형 피스톤(22)이 우측에서 좌측으로 후퇴하게 하고 따라서 압축 스프링(18)의 영향에 대항하여 결합부(16)를 2 개의 전방 베어링(24)을 통해 이동시킨다. 결합부(16)가 뒤로 당겨진 상태에서, 공구 홀더 디스크(10)는 이제 통상적인 방식으로 다시 선회될 수 있고, 공구 홀더 디스크(10)의 외주 상에 배치된 다른 공구 홀더(미도시)는 다른 결합 공정을 위해 도 5에 따라 원하는 가공 위치로 이동된다. 결합부(16)가 그 후퇴 위치로 이동하자마자, 압축 스프링(56)은 도면을 볼 때 정렬 장치로서 작용하는 회전 방지 로킹 장치(54)를 우측에서 좌측으로 밀고 현재 위치에서 출력 샤프트(44)를 로킹하여, 내부 기어링(28)과 외부 기어링(40)의 신규 결합을 위해, 톱니들은 상기 기어들이 서로 맞물릴 수 있는 방식으로 서로 정렬된다. 기술된 해결방안은 종래 기술이지만, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 커플링 장치를 사용하여, 전술한 바와 같이 가공 공정을 위한 종래의 디자인의 공구 홀더(36)를 여전히 결합하는 것이 가능하다. 이것이 바람직하지 않은 경우, 구동 단부에서의 구동 샤프트(14)의 상기 내부 기어링(28)은 생략되어야 하고; 대안으로, 공지된 공구 홀더(36)와의 이러한 결합 공정은 간단하게 수행되지 않는다.

본 발명에 따른 공구 홀더(38)는 이제 도 3 및 도 4에 의해 보다 상세히 설명될 것이며, 여기서 도 3은 결합해제 상태의 공구 홀더(38)를 도시하고 도 4는 결합 상태의 공구 홀더를 도시한다. 공구 홀더(38)가 도 2에 따른 공구 홀더(36)와 공통인 구성요소를 갖는 한, 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 번호가 사용되고, 이를 위해 수행되는 구현 예는 신규 실시예(38)에도 적용 가능하다. 따라서, 공구 홀더(38)는 또한 출력 샤프트(44)의 형태의 계단형 스핀들 구동부(42)가 본 예에서 3 개의 베어링(50)을 통해 회전 가능하게 지지되는 스핀들 하우징(48)을 포함한다. 이러한 방식으로 설계된 출력 유닛(46)은 도 3 및 도 4를 볼 때 그 상단부에 고정 점(58)을 구비하고, 상기 고정 점을 통해 기계 공구를 위한 클램핑 유닛(상세하게 도시하지 않음)이 공구 홀더(38)에 부착되고 결합될 수 있다. 이미 설명된 바와 같이, 스핀들 하우징(48)의 대향 하단부는 계단형 출력 샤프트(44)가 외부로 연장되는 자유 단부에서 원통형의 유지 핀(35)으로 맞물린다. 출력 샤프트(44)의 자유 하단부는 중심에 위치된 원통형 리세스(62)가 제공된 슬리브형 고정 유닛(60) 내로 팽창하고, 상기 원통형 리세스를 따라서 출력 샤프트(44)의 내부 기어링(64)이 위치한다. 여기서 사용되는 모든 기어링(28, 32, 40 및 64)은 바람직하게는 스플라인의 형태이다. 상기 고정 유닛(60)의 외주는 상기 유지 핀(35)의 외주와 실질적으로 동일 평면으로 마무리된다.

보다 신규의 공구 홀더(38) 해결방안은 실제 결합 공정 이전에 정렬 장치(66)를 구비하여, 출력 샤프트(44)의 내부 기어링(64)에 대한 구동 샤프트(14)의 외부 기어링(40) 사이의 무충돌 정렬을 제공하고, 상기 정렬 장치(66)는 도 3 및 도 4의 도면에 따라 출력 샤프트(44)의 부분을 통과하고 제어 수단(68)이 일측에 제공되고 제어 수단(68)에 의해 제어될 수 있는 정렬 수단(70)이 타측에 제공되며, 정렬 수단(70)은 스핀들 하우징(48)의 하우징 구성요소에 견고하게 부착될 수 있으며, 이에 대해서는 하기에 더욱 상세하게 기술한다. 신규 정렬 장치(66)의 제어 수단(68)은 압축 스프링(72)의 형태의 다른 에너지 저장부의 영향하에, 특히 유지 핀(35)의 자유 단부의 형태인 공구 홀더(38)의 부분들에 대해 축방향으로 돌출한다 도시된 실시예에서, 제어 수단(68)은 중심 리세스(62) 내에서 출력 샤프트(44)의 내부 기어링(64)에 대한 반경 방향 틈새에서 축방향으로 이동 가능하게 안내되는 제어 디스크(74)로서 이행된다. 제어 수단(68) 또는 제어 디스크(74)는 각각 로드 구성요소(76)에 견고하게 부착되며, 결합 볼트(78)는 로드 구성요소의 다른 자유 단부를 통해 가로방향으로 통과하며, 상기 결합 볼트(78)는 유지 핀(35)의 내부 상의 포켓형 또는 홈형 리세스(80)에서 즉, 나머지 스핀들 하우징(48)의 자유 단부면(82)에 대한 유지 핀(35)의 변이 위치에서 결합해제 상태로 도 3의 도시에 따라서 출력 샤프트(44)에 대한 정렬 수단으로서 유지된다.

또한, 로드 구성요소(76)는 결합 볼트(78)에 인접하게 배치된 그 자유 단부에 도 4의 도시에 따라 결합 상태에서 원추형 안내 리세스(88) 형태의 출력 샤프트(44)의 대응 부분과 결합하는 로드형 센터링 설비(84)를 구비한다. 로드 구성요소(76)를 위한 안내부를 형성하기 위해, 내부 기어링(64)을 갖는 고정 유닛(60)은 원통형 연장부(90)를 통해 출력 샤프트(44)의 대응 형상의 중심 연장부(92)와 견고하게 연결되고; 연장 부(90, 92)는 예를 들어 함께 나사 결합될 수 있다. 정렬 수단(70)으로서 작용하는 결합 볼트(78)가 또한 출력 샤프트(44)의 중심 연장 부(92)를 통과하여 또한 출력 샤프트(44) 자체를 통과하기 때문에, 상기 출력 샤프트(44)는 결합 볼트(78)가 가로방향 연장 리세스(80)와의 결합을 통해 스핀들 하우징(48)에 고정된다. 고정 유닛(60)은 더 이상 회전할 수 없지만 공구 홀더(38)의 결합해제 상태에서 도 3에 도시된 위치를 유지할 수 있다.

그러나, 제어 디스크(74)가 보다 상세히 후술될 바와 같이 공구 홀더(38)의 결합 상태에서 작동하면, 상기 제어 디스크(74)는 도 4의 도면에 도시된 바와 같이 압축 스프링(72)에 대항하여 원통형 리세스(62) 안으로 추가로 가압되고 로드 구성요소(76)를 통해 결합 볼트(78)가 스핀들 하우징(48)의 리세스(80)로부터 분리되고, 그 결과 그 단계에서 해제되는 출력 샤프트(44)의 내부 기어링(64)을 통해서 도시되지 않은 가공 공구를 구동하기 위한 회전 운동이 발생할 수 있다. 로드 구성요소(76)의 신뢰성있는 센터링을 보장하기 위해, 센터링 설비(84) 형태의 자유 단부는 출력 샤프트(44)의 안내 리세스(88)와 결합한다. 도 4에 도시된 결합 상태로부터 다시 결합해제가 요구되는 경우, 정렬 장치(66)는 전체적으로 도 3에 도시된 바와 같이 그 위치를 다시 취하고 출력 샤프트(44)는 정렬 수단(70)으로서 작용하는 로킹 결합 볼트(78)를 통해 스핀들 하우징(48)에 다시 회전식으로 로킹된다.

도 5 및 도 6에 따른 이미 제시된 해결방안에 대응하여, 도 7 및 도 8은 공구 홀더 디스크(10) 상의 결합해제 상태 및 결합 상태의 각각의 신규 공구 홀더(38)를 도시한다. 이 경우, 도 3에 따른 공구 홀더(38)는 도 7의 도시에 따라 공구 홀더 디스크(10)의 이 작동 위치에 유지되고, 도 4에 따른 결합 상태의 공구 홀더(38)는 도 8에 따른 대응하는 클램핑 위치를 도시한다. 도 7에 따른 미결합 또는 결합해제 상태로부터 도 8에 따른 결합 상태로 변경하기 위해, 유압 환형 챔버(20) 내의 압력은 해제되고, 압축 스프링(18)의 영향으로 인해 결합부(16)는 이미 기술된 바와 같이 도 7에 따른 그 후방 위치로부터 도 8에 따른 전방 위치로 이동된다. 결과적으로, 구동 샤프트(14)의 외부 기어링(32)은 출력 샤프트(44)의 내부 기어링(64)과 클러치 결합되고, 결합부(16)의 전방 자유 단부면은 제어 디스크(74)의 전방 단부면과 결합하고 본 발명에 따른 정렬 장치(66)의 가로방향 연장 결합부(78)가 스핀들 하우징(48) 내의 포켓형 리세스(80)로부터 분리될 때까지 도 7에 도시된 바와 같이 좌측에서 우측으로 가압한다. 이러한 방식으로 출력 샤프트(44)는 해제되고 전동기(13)를 통해 결합된 구동 샤프트(14)를 통해 구동될 수 있다.

이 완전히 결합된 상태는 도 8의 예로서 도시되고, 결합해제 공정은 도 5 및 도 6에 따른 해결방안에 대해서 이미 기술된 바와 같이, 유압식 환형 챔버(20)에 압력을 가함으로써 계단형 피스톤(22)이 압축 스프링(18)의 스프링 작용에 대항하여 후방으로 이동하고, 결과적으로 구동 샤프트(14)의 결합된 외부 기어링(22) 및 출력 샤프트(44)의 내부 기어링(64)이 결합해제되는 방식으로 역순으로 진행되고 결과적으로 결합 볼트(78)의 형태인 정렬 장치(66)의 정렬 수단(70)은 스핀들 하우징(48) 내의 대응하는 리세스(80)에 다시 유지된다. 이러한 방식으로, 출력 샤프트(44)는 스플라인이 다른 기어의 갭에 정확하게 끼워지는 곳에서 상기 기어링의 무충돌의 정확한 결합을 보장하는 위치로 정확히 로킹된다.

정렬 장치(54, 66)가 각각 공구 홀더(36, 38)에 대해 결합해제 상태에서 로킹 해제되는 즉시, 이들은 가공 공정의 끝까지 각각의 출력 샤프트(44)를 통해 회전 구동된다.

도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 해결방안에 의해서, 약 55 Nm의 구동 샤프트(14) 및 출력 샤프트(44) 사이의 토크 값은 10 % 듀티 사이클에서 전달될 수 있으며, 큰 결합 직경을 갖는 신규 기어 해결방안은 85Nm 이상의 토크 전달을 제공한다. 더 큰 직경의 대응 기어들 사이의 상기 샤프트-허브 연결부가 보다 큰 전달 토크를 허용하기 때문에, 이는 공구 터렛에서 보다 강력한 직접 구동 유닛의 적용이 가능한다. 특히, 결합 기어에 의한 토크 전달 중에 기계적 고장이 더 이상 발생할 수 없다는 것을 보장한다.

Claims

공구 터렛의 구동 유닛(13)과 상기 공구 터렛에 부착된 공구 홀더(36, 38)의 출력 유닛(46) 사이의 구동 연결부의 분리식 결합을 위한 커플링 장치로서, 상기 공구 홀더 내에 기계 공구가 유지될 수 있는, 상기 커플링 장치에 있어서,
상기 구동 유닛(13)의 구동 샤프트(14)는 하나의 클러치 위치에서 그 외부 기어링(32)에 의해 상기 출력 유닛(46)의 출력 샤프트(44)의 내부 기어링(64)에 맞물리고, 정렬 장치(66)가 결합 전에 상기 외부 기어링(32)과 상기 내부 기어링(64) 사이의 무충돌 정렬(collision-free alignment)을 보장하고, 상기 정렬 장치(66)는 상기 출력 샤프트(44)의 부분들을 통과하고, 상기 구동 샤프트(13)와의 상호 작용을 위해 일측 상에 제어 수단(68)을 구비하고 상기 공구 홀더(38)에 부착되고 상기 제어 수단(68)에 의해서 제어될 수 있는 정렬 수단(70)을 타측 상에 구비하는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 샤프트(14)의 외부 기어링(32)은 동일한 구동 샤프트(14)의 내부 기어링(28)을 포함하고, 상기 내부 기어링은 상기 구동 샤프트(14)의 단부면에 배치되고 외부로 연장되며, 결합 상태에서 공지된 정렬 장치(54)로 상기 공구 홀더(36)의 출력 샤프트(44)를 봉입하는, 종래 설계된 공구 홀더(36)의 출력 샤프트(44)의 외부 기어링(40)을 수용하도록 작용하는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 구동 유닛(13)의 구동 샤프트(14)는 홀더(22)에 회전 가능하게 지지되고, 작동 수단(18,20)을 통해서 결합 위치로부터 결합해제 위치로 그리고 반대로 상기 홀더와 함께 축방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
중립 위치에 있는 상기 정렬 장치(66)의 제어 수단(68)은 에너지 저장부(72)의 영향에 따라, 상기 공구 홀더(38)의 부분들(35)에 대해서 축방향으로 돌출하는 것, 상기 정렬 수단(70)은 상기 공구 홀더(38)에 고정되는 것, 및 상기 결합 위치에서 상기 제어 수단(68)은 상기 구동 샤프트(14)와 접촉하고 상기 정렬 수단(70)은 상기 공구 홀더(38)로부터 결합해제되는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정렬 장치(66)는 로드 구성요소(76)를 포함하고, 상기 로드 구성요소는 상기 출력 샤프트(44)의 부분들을 통과하고 그 일측에 제어 수단(68)으로서 작용하는 제어 디스크(74)를 구비하고 타측에 정렬 수단(70)으로서 작용하는 결합 볼트(78)를 구비하고, 상기 결합 볼트(78)는 상기 로드 구성요소(76)에 부착되고 상기 공구 홀더(38)의 벽 섹션들에 있는 포켓형 또는 홈형 리세스들(80)의 정렬된 위치에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로드 구성요소(76)는 상기 결합 볼트(78)에 인접한 그 하나의 자유 단부에 센터링 설비(84)를 구비하고, 상기 센터링 설비는 적어도 상기 결합 위치에서 상기 공구 홀더(38)의 출력 샤프트(44)의 부분들과 결합하는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 샤프트(14)의 홀더(22)는 유압의 도입에 따라 결합해제 위치로 후퇴하고, 유압이 해제될 때 상기 에너지 저장부(18)의 영향으로 인해 결합 위치로 전진하는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 수단(68)은 가능한 축방향 변위 위치들 중 매 위치마다 상기 구동 샤프트(44)의 내부 기어링(64)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 수단(68)을 위한 상기 에너지 저장부는 압축 스프링(72)의 형태를 취하고, 상기 출력 샤프트(44)의 홀더 내에서 안내되고, 상기 제어 수단(68)에 대하여 그 하나의 자유측에서 영구적으로 보강되는 것을 특징으로 하는 커플링 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 커플링 장치의 적어도 일부를 갖는 공구 터렛에 있어서,
종래 종류의 공구 홀더들(36)과 신규 종류의 공구 홀더들(38)이, 상기 공구 터렛의 구동 유닛(13)의 구동 샤프트(14)의 대응 외부 기어링(32)과 결합할 수 있는, 내부 기어링(64)이 출력 유닛(46)의 출력 샤프트(44) 상에 제공되는 상기 공구 터렛의 공구 홀더 디스크(10)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 공구 터렛.
제 10 항에 따른 공구 터렛을 위한 공구 홀더에 있어서,
그 하나의 자유 단부에 정렬 장치(66)에 의해서 적어도 부분적으로 통과된 내부 기어링(64)이 제공되는 출력 샤프트(44)를 갖는 출력 유닛(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 홀더.