KR20190118605A - 복수 공정 단계용 공구 유지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 공구 홀더, 기부 및 상부를 포함하는 생크 타입 공구용 공구 유지 장치를 개시하는데, 적어도 상부는 상기 적어도 하나의 공구 홀더를 위한 수용 구멍을 포함하고 있으며, 공구 유지 장치는 이송, 세정, 전처리, 코팅, 후처리 중 둘 이상의 공정 단계를 위해 사용될 수 있고, 적어도 하나의 공구 홀더 각각은 별개의, 바람직하게는 직립 위치에 생크 타입 공구를 유지하는 슬리브를 옵션으로 수용할 수 있고, 유체 및/또는 고체 처리제가 공구 홀더 및/또는 슬리브를 빠져 나가도록 허용하는 하나 이상의 개구를 포함하며, 상기 적어도 하나의 공구 홀더 및/또는 슬리브는 생크 타입 공구의 3중 회전을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 공구 유지 장치를 사용하는 방법이 개시된다.

Description

복수 공정 단계용 공구 유지 장치
본 발명은 적어도 하나의 공구 홀더 또는 슬리브를 포함하며, 예를 들어 이송, 세정, 전처리 및/또는 후처리 및 생크 타입 공구의 표면의 적어도 일부의 코팅과 같은 여러가지 가능한 공정 단계들 중의 특히 하나 이상의 단계를 가능하게 하는 생크 타입 공구용 공구 유지 장치에 관한 것이다. 공구 홀더 또는 그에 속하는 어댑터는 다음 공정 단계가 적용되기 전에 고체 및/또는 유체 및/또는 가스 처리제가 공구 홀더를 빠져나가는 것을 허용하는 하나 이상의 배출 개구를 갖고 있다.
또한, 본 발명은 이러한 공구 홀더를 구비한 공구 플레이트 유닛과 공구 캐러셀(carousel), 공구 홀더의 특별한 용도 및 상기 장치를 사용하여 이송, 세정, 옵션의 전처리 및/또는 후처리 및 적어도 공구 표면의 일부분에 코팅을 증착하는 단계를 포함하는 생크 타입 공구의 표면 처리 방법에 관한 것이다.
현재 상업적으로 이용 가능한 생크 타입 공구, 예컨대 드릴, 절삭 툴, 탭, 펀치 등은 작동 중에 성능을 향상시키기 위해 보호성 및/또는 기능성 박막으로 코팅된다. 이러한 박막 또는 코팅은 대부분 물리적 또는 화학적 기상 증착 기술, 예를 들면, 전자빔 증발, 마그네트론 스퍼터링, 아크 이온 도금, 플라즈마 지원을 사용하는 것과 사용하지 않는 것에 의한 화학 기상 증착의 다양한 방법 등을 통해서 적용된다. 코팅 재료 및/또는 증착 공정은 최종적인 공구 적용뿐만 아니라 공구 기판 재료 및 기하학적 형상에 크게 의존한다. 많은 상이한 유형의 코팅, 예를 들면, 순수한 금속 코팅(예를 들어 크롬, 티타늄 등), 금속 세라믹 타입 코팅(예를 들어 CrN, TiN, TiAlN, CrAlN 등) 및 세라믹 타입 코팅(예를 들어 Al2O3, Cr203, ZrO2 등) 또는 탄소 기반 코팅의 그룹(예를 들어 합성 다이아몬드, ta-C, a-C:H 또는 금속 도핑된 탄소 코팅)은 뛰어난, 종종 특수한 특성을 나타낸다. 따라서, 당해 분야의 전문가는 최종 적용에서 최상의 성능을 달성하기 위하여, 개별 가공 작업들을 위해 항상 동일한 코팅이 아니라 오히려 전용 코팅 시스템 및 그 조합을 선택할 것이다.
보호 코팅의 증착 전에 공구 표면을 세정하는 것이 코팅 접착 및 성능에 중요하다는 것이 또한 널리 인정되고 있다. 세정은 예를 들어 유기 및/또는 무기 세정제(예를 들어 이소프로판올, 아세톤, 알코올 등)의 수용액 또는 플라즈마에서 실행될 수 있다. 또한, 공구의 공구 표면 및/또는 표면 구조는 예를 들어 브러싱, 마이크로 블라스팅, 습식 블라스팅 등과 같은 하나 이상의 전처리 단계에 의해, 증착 전에 변경될 수 있다는 것이 일반적으로 알려져있다. 유사한 방식에서, 코팅된 공구는 종종 증착 후에 후처리 되는데, 이는 표면 조도 감소, 광택 증가 등을 가능하게하며 공구 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한 생크 타입 공구의 후처리를 위해. 예를 들어 브러싱, 마이크로 블라스팅, 습식 블라스팅, 마그네트 피니싱(magnetfinish) 등은 당해 분야의 전문가에게 잘 알려져있다.
예를 들어 전처리와 더불어 후속 코팅 증착 및 후처리를 수행하기 위해, 예를 들면 1) 작업 코터에 전달하기 위해 이송 상자에 공구를 적재(loading), 2) 상자에서 하역하고 세정을 위해 전용 공구 홀더에 적재, 3) 세정한 공구를 전처리를 위해 공구 홀더에 적재 및 하역(unloading), 4) 전처리한 공구를 코팅의 증착을 위해 공구 홀더에 적재 및 하역, 5) 코팅한 공구를 후처리를 위해 공구 홀더에 적재 및 하역, 6) 고객에게 다시 보내기 위해 운반 박스에 적재 및 하역에 의해, 공구는 수회에 걸쳐 수동으로 처리되어야 한다. 많은 횟수의 수동 취급 단계는 노동력을 소비하며 개별 공구 홀더에 적재 및 하역으로 인한 공구 손상의 가능성을 지니고 있다.
여러 양태가 생크 타입 공구의 산업적으로 성공적인 표면 처리를 위해 중요하다.
한 가지 중요한 양태는 하나의 배치 처리(batch)에 가급적 많은 공구들을 코팅 하는 경제적인 필요성이다.
일반적으로 생크 타입 공구는 배치 처리식 코팅 시스템의 턴테이블의 공구 홀더 상에 또는 공구 홀더에 장착된다. 배치 처리가 다수의 동일한 생크 타입 공구로 완전히 구성된 경우에는 생크 타입 공구의 적재 밀도가 일반적으로 충족된다. 배치 처리가 매우 상이한 형상 또는 매우 상이한 생크 지름을 갖는 다수의 생크 타입 공구로 구성되는 경우에는 문제가 발생한다. 과거에는 우선적으로 생크 타입 공구의 적재 밀도를 최적화하고, 다음으로 코팅 공정 동안 증착 챔버에서 국부적인 위치 결정과는 독립적으로 코팅 균질성을 향상시키기 위한 여러 시도가 있었다.
예시적으로, WO 2012089306은 공구 팁이 코팅 재료 소스를 향하는 방식으로 증착 공정 동안 드릴을 지지하는, 샌드위치 배열로 적어도 3개의 벽을 갖는 드릴용 중공 홀더를 제안하고 있다. 이 홀더는 별 모양 위치에 유지된 복수의 드릴을 지탱할 수 있으며 드릴 팁 구역에 코팅의 균일한 증착을 가능하게 한다. 그러나, 밀링 공구를 적절하게 코팅하는데 필요한 바와 같이, 생크 타입 공구의 맨틀 표면을 따라 코팅 두께 및 특성의 높은 균질성이 요구되는 경우, 이 공구 홀더는 상당한 결점을 보인다.
이러한 경우에 코팅 두께 균질성을 증가시키기 위해, 별개의 공구 홀더에 개별적으로 장착되어야 하는 생크 타입 공구에 3중 회전을 적용하는 것이 바람직하다.
적재 밀도를 증가시키기 위한 복잡한 해결 방법이 WO 2009149864에 개시되어 있다.
회전 대칭 공구용 공작물 캐리어가 제안되어 있고, 생크 타입 공구는 개개의 홀더에 장착되고, 홀더는 별개의 각도에 개구를 나타내는 디스크 내부에 장착되어 있다. 다음에 디스크는 트리 모양의 홀더를 형성하도록 서로 상하로 위치될 수 있다. 이로써 공구는 의도한 공구 표면만을 코팅하기 위해 필요한 만큼 홀더로부터 돌출하고, 공구의 생크는 코팅 재료의 의도하지 않은 부착으로부터 효과적으로 보호된다. 이 해결 방법은 생크 타입 공구의 높은 적재 밀도 및 3중 회전을 동시에 초래하는 개별 공구 홀더들의 회전을 기계적으로 촉발하는 수단을 또한 포함한다.
이 공작물 홀더는 공구 홀더의 안팎으로 다양한 공구를 적재 및 하역하는 데 많은 노력을 필요로 한다.
또한, 배치 처리가 공작물 홀더에 개별적인 고정을 필요로 하는 다수의 매우 상이한 공작물로 구성되는 경우에, 상기 공작물 홀더를 채택하는 것이 어렵다. 전술한 종래 기술의 다른 중요한 단점은, 별개의 공구 형상 및 크기에만 사용할 수 있는 전용 공구 홀더에 대한 높은 비용으로 구성된다.
또한, 공구의 적재 및 하역 중에 또는 코팅 공정 중에, 먼지 또는 코팅 입자가 공구로부터 또는 홀더 위에서 떨어지면 불순물이 묻어있는 공구 표면에 국부적 인 코팅 성장 결함이 발생할 수 있다.
다른 양태는 개별 공구에 대한 취급 노력이 가급적 적어야 한다는 것이다. 이는 예를 들어 공구를 수동으로 적재하거나 하역하기 위한 전체 처리 시간이 가급적 작아야 한다는 것을 의미한다.
또한, 공지된 공구 홀더 개념은 코팅의 증착을 위한 공구 홀더의 사용을 허용하지만, 세정, 전처리 또는 후처리 또는 한 위치에서 다른 위치로의 이송을 위해 동일한 공구 유지 장치를 사용하는 것을 허용하지 않는다.
따라서, 본 발명은 전술한 단점들 중 하나 이상을 해결하거나 또는 적어도 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 하나의 목적은 적어도 하나의 공구 홀더 또는 어댑터(슬리브)를 포함하며, 생크 타입 공구의 이송, 세정, 전처리 및/또는 후처리, 및 코팅을 위해 사용될 수 있는 공구 유지 장치를 제공하는 것이다. .
본 발명의 다른 목적은 개별 공구의 취급 노력 및 바람직하게는 손상의 가능성을 감소시키는 것이다. 이상적으로 상기 감소는 부착, 두께 분포 및 증착된 코팅의 특성의 균질성을 개선함으로써 동반한다.
마지막으로, 본 발명의 목적은 더욱더 높은 공간 활용을 달성하고 상이한 형상 및/또는 생크 직경을 갖는 공작물의 동시 처리를 요구하는 배치처리 제조 공정을 수행하기 위한 공작물 홀더의 적합성을 향상시키는 것이다.
본 발명에 따라, 생크 타입 공구를 별개의 직립 위치에 그리고 회전 가능한 방식으로 유지하기 위한 적어도 하나, 바람직하게는 둘 이상, 이상적으로는 적어도 4개의 공구 홀더를 포함하는 생크 타입 공구를 위한 혁신적인 유지 장치가 제안된다.
직립 위치는 바람직하게는 작동시 생크 타입 공구가 회전하는 축이 갖는 수직 위치에서의 위치이다. "직립"이라는 표현이 이러한 정의에 국한되지 않더라도, 완전 수직선에 대해 ± 10°, 바람직하게는 +/- 5°의 공차가 유지되는 경우 이것은 각각의 경우에 유지된다.
가장 좁은 의미에서 "섕크 타입 공구"라는 표현은 작동, 예를 들어 밀링을 위해 원통형, 원추형 또는 다각형 샤프트의 둘레를 따라 클램핑되는 재료 성형을 위한 공구를 의미한다.
별개의 위치에 유지한다는 것은 일반적으로 이웃하는 공구와 분리되어 있고 거리를 두고 유지하는 것을 의미한다. 대부분의 경우에 이것은 공구 홀더와 공구 섕크 사이에 유해한 간극이 없다는 의미한다. 대부분의 경우 이것은 공구가 미끄러짐없이 공구 홀더와 함께 회전할 수 있도록 하는 유지를 의미한다.
본 발명의 공구 홀더는 직접적으로 마찰 수단에 의해 또는 생크와 공구 홀더 사이에 어댑터에 의해 공구 생크를 유지하는 캐비티에 접근을 부여하는 상측 공구 또는 어댑터 삽입 개구를 구비한다.
또한, 본 발명의 공구 유지 장치는 기부와 상부를 포함한다. 적어도 상부는 적어도 하나의 공구 홀더의 원주 표면을 부분적으로 수용하기 위한 수용 구멍(uptake hole)을 포함한다. 수용 구멍과 공구 홀더 사이에 형상 끼워맞춤 또는 바람직하게는 순수한 마찰 끼워맞춤이 실현된다. 통상적으로 하나의 동일한 상부는 다수의 그러한 수용 개구를 포함하며, 이상적으로는 적어도 4개의 개구를 포함한다.
상기 기부는 적어도 하나의 공구 홀더에 대한 지지 및/또는 수용 및/또는 안내를 한다. 그 목적을 위해 기부는 공구 홀더를 위한 자체 수용 개구를 가질 수 있으며, 아마도 상부보다 작은 직경을 가질 것이다.
각각의 경우에, 기부와 상부는 적어도 하나의 양호하게는 적어도 두개의 스페이서에 의해 서로 상호 연결된다.
본 발명에 따라, 적어도 하나의 공구 홀더는 공구 또는 어댑터 삽입 개구 아래에 수직 방향으로 위치되고 유체 및/또는 고체 처리제가 공구 홀더를 빠져 나가도록 허용하는 하나 바람직하게는 두개 이상의 배출 개구를 포함하며, 공구 유지 장치는 이송, 세정, 전처리, 코팅, 후처리 중 둘 이상의 공정 단계를 위해 사용될 수 있다. 많은 경우에 있어서, 그러한 배출 개구는 유입된 액체가 중력에 의해 완전히 빠져 나갈 수 있도록 설계되고 배치되는 개구이다. 다른 한편으로, 공구 홀더의 원주 방향 재킷을 통한 공구 홀더의 종방향 축 또는 제3 축의 주요한 길이, 바람직하게는 상기 길이의 적어도 75 %를 따라 연장하는 방식으로 적어도 하나의 배출 개구를 설계하는 것이 종종 가치가 있다. 그렇게 하여, 생크의 원주 표면과 그것을 수용하는 공구 홀더의 내주면 사이의 좁은 슬롯에 의해 생성된 모세관 힘에 의해서 입자 또는 유입된 액체가 유지되는 것은 방지된다. 상기 배출 개구는 대부분 직선이지만 다른 경우에는 나선형 연장부를 가질 수 있다.
원칙적으로 공구 홀더는 상부를 통해 공구 또는 어댑터 삽입 개구 이외의 구멍을 갖지 않은 외측 구역으로 연장하는 구역에 있어야 한다. 이것은 배출 개구가 상부 플레이트와 베이스 플레이트 사이에 놓인 구역에 항상 위치되는 것을 의미한다.
본 발명의 공구 홀더의 이러한 설계는 전처리 또는 후처리 중에 공구 생크와 상기 생크를 수용하는 공구 홀더 사이의 간극 내로 들어간 입자 또는 액체가 나중에 쉽게 제거될 수 있는 효과를 갖는다. 제거는 중력 및/또는 부분적인 증발에 의해 유발될 수 있으며, 이는 배출 개구의 설계 및 배치에 영향을 준다.
이러한 방식으로, 상이한 공구 유지 장치를 사용할 필요없이 레이어 증착 이외의 처리를 또한 수행하는 혁신적인 공구 유지 장치를 처음으로 사용하는 것이 가능하게 된다. 잔류 블라스팅 또는 세정제에 의한 오염을 허용하지 않는 증착 챔버에 공구를 넣기 위하여, 공구는 배출 개구 덕분에 잔류 블라스팅 또는 사용되기 전의 세정제가 충분히 제거되어 없는 동일한 공구 유지 장치에 항상 유지될 수 있다.
본 발명에 따라, 제안된 다른 해결책은 생크 타입 공구용 공구 유지 플레이트 유닛으로서, 적어도 하나의 바람직하게는 둘 이상의 본 발명의 공구 유지 장치와 적어도 하나의 공구 유지 장치를 규정된 위치에 수용하는 플레이트를 포함하며, 플레이트는 공구 유지 트리의 스템 및 바람직하게는 원주 방향 재킷에 공구 유지 플레이트 유닛을 고정하기 위한 중앙 허브를 구비한다. 공구 유지 플레이트 유닛 및 바람직하게는 그 허브는 공구 유지 장치의 상보적인 형상 끼워맞춤 수단과 포개지는 형상 끼워맞춤 수단을 포함한다. 그러한 방식으로 공구 유지 장치가 공구 유지 플레이트 유닛과 기결정된 위치에, 바람직하게는 그 허브와 원주 방향 재킷 사이의 공간에 잠금 고정된다. 잠금 고정은 공구 유지 장치가 공구 유지 플레이트 유닛에 대해 상대적으로 회전하는 것을 방지하는 방식으로 설계된다. 대부분의 경우, 상기 잠금은 공구를 사용할 필요없이, 바람직하게는 공구 유지 장치의 직선 리프팅에 의해서 확립되고 해제될 수 있다. 대안으로서 잠금 또는 잠금 해제가 1.5 초 미만으로 일어날 수 있게 설계된 신속 잠금 장치가 사용된다.
따라서, 경우에 따라 개별 케이스에 필요한 공구 유지 장치와 함께 공구 유지 플레이트 유닛을 장착함으로써 매우 상이한 타입의 공구 및/또는 생크 직경에 대해 동일한 공구 고정 플레이트 유닛을 사용하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 각 공구 유지 플레이트를 완전히 적재하는 것을 더욱 용이하게 한다. 결과적으로 사용 가능한 공간을 양호하게 활용한다.
또한, 전처리, 후속 코팅 및 후처리와 같은 상이한 단계를 수행하기 위한 취급이 용이해진다.
이송하기 위하여 또는 다음 처리 단계를 수행하는 데 필요한 홀더에서 개별적으로 고정하기 위하여, 처리 중의 모든 공구를 더이상 개별적으로 잡을 필요가 없다. 대신에, 본 발명의 공구 유지 유닛은 전체 공정 체인을 통해 또는 전체 공정 체인이 적어도 둘 이상의 단계를 통해 공구를 이송 및/또는 유지하는 역할을 한다. 예를 들어, 추후에 증착 캐러셀에 공구를 위치시키는 역할을 하는 공구 유지 플레이트 유닛에 처리할 복수의 공구를 각각 구비한 공구 유지 장치를 하나 또는 여러 개 들어 올리는 것만을 실행함으로써 공구가 전처리 단계(세정일 수도 있음)로부터 코팅을 위한 공구 유지 플레이트 유닛 내로 이송될 수 있는 경우, 이는 현저하게 적은 시간이 소요되는 것이다.
이하에서는 완전함을 위해 다음과 같이 몇 가지 일반적인 설명이 되어 있다.
배치 처리식 코팅 시스템에서, 하나 이상의 본 발명의 공구 유지 장치는 캐러셀에 장착된 샤프트 상에 서로 상하로 배치될 수 있다. 배치 처리식 코팅 시스템의 캐러셀은 작동 중에 회전을 하는데, 본 논의에서 이는 "단일 회전"으로 언급된다. 전형적으로, 하나 이상의 샤프트가 캐러셀의 중심 축을 중심으로 원주 방향으로 배치되고 자신의 샤프트 축 주위로 자체 회전하며, 이 설명에서는 "이중 회전"으로 언급된다. 일반적으로 샤프트의 회전은 샤프트와 캐러셀 사이의 고정 트랜스미션에 의해 수행된다. 본 발명은 설명에서 "3중 회전"이라고 언급되는 공구 축을 중심으로 추가적인 회전을 가능하게 하면서 생크 타입 공구를 별개의, 바람직하게는 직립 위치에 유지하는 하나 이상의 공구 홀더 및/또는 슬리브를 포함하는 공구 유지 장치에 관한 것이다.
도 1은 당해 분야에 알려져 있는 바와 같은 전형적인 공구 홀더(1)를 도시한다. 공구 홀더는 일반적으로 그 회전축(A-A)을 따라 3 개의 구역을 포함한다. 이하에서 더욱 쉽게 논의하기 위해, 공구 홀더 구역들은 상부 구역(11), 맨틀 또는 중앙 구역(13) 및 기부 구역(15)으로 명명된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 공구 홀더는 상부 구역(11)과 맨틀 구역(13)을 형성하는 튜브로 구성된다. 공구 홀더의 3중 회전을 가능하게 하기 위해, 튜브가 고정되는 기부 구역(15)은 상부 구역 및 중앙 구역보다 큰 직경을 가지며 작동 중에 기계적 트리거 또는 스프링(여기에서는 도시되지 않음)이 잡혀질 수 있는 노치(151)를 포함한다. 기부 구역(15)의 하부는 둥근 돌출부(152)를 나타내고 있는데, 이는 공구 홀더가 원주 방향으로 장착되는 디스크 형상 공구 캐리어 플레이트(여기에서는 도시되지 않음)로부터 공구 홀더가 떨어지지 않도록 하는 것을 보장한다. 이 공구 홀더는 기본적으로 생크 타입 공구의 세정, 전처리/후처리 및 코팅을 위해 사용될 수 있다. 그러나 공구 홀더에 의해 보호되지 않는 공구 표면과 상호 작용하도록 의도된 액체 및/또는 고체 세정제 또는 전처리/후처리 작용제는 공구 홀더 내부의 바닥에 모이게 될 것이다. 이러한 단점은 하나 이상의 공정 단계에 대해서 동일한 공구 홀더를 사용하는 것을 방지하는데, 그 이유는 전처리로부터의 잔류 세정제 및/또는 블라스팅 매체가 증착 동안 오염물로서 작용하여 코팅 품질을 저하시키기 때문이다.
본 발명의 목적은 예를 들면 생크 타입 공구의 표면의 적어도 일부의 이송, 세정, 전처리/후처리 및 코팅과 같은 다양한 가능한 공정 단계들을 가능하게 하는 적어도 하나의 개방된 경량의 공구 홀더 및/또는 슬리브를 포함하는 생크 타입 공구용 공구 유지 장치를 제공함으로써 달성된다. 공구 유지 장치의 각각의 공구 홀더 및/또는 슬리브는 고체 및/또는 유체 및/또는 기체 처리제가 공구 표면의 적어도 일부와 반응하도록 허용할 뿐만아니라 다음 공정 단계가 적용되기 전에 공구 홀더를 빠져나가도록 허용하는 하나 이상의 개구부를 갖고 있다. 공구 홀더 및/또는 슬리브는 무작위 또는 정해진 이동으로 개별 공구의 3중 회전을 가능하게 하는 수단을 포함한다.
아래의 설명은 본 발명의 맥락에서 본 발명의 공구 유지 장치의 개별 부분의 사용된 명명을 분명하게 한다. 개별 부분의 개략적인 도시가 도 2에 제시되어 있다.
a) 공구 홀더(10)는 개별 공정 단계 동안 공구 주축을 중심으로 회전할 수 있도록 하며 생크 타입 공구(90)를 별개의, 바람직하게는 직립 위치에 유지하도록 의도된 구성 요소이다. 공구 홀더는 공구 유지 장치(30)의 일부이어야 한다.
b) 슬리브(20)라고도 지칭되는 어댑터는 예를 들면 공구 홀더(10) 및 생크 타입 공구(90)의 상이한 공구 직경에 대해 채용되게, 공구 홀더(10)와 유사하게 생크 타입 공구(90)를 유지하도록 의도된 구성 요소이다. 슬리브(20)는 공구 홀더(10) 내에 옵션으로 삽입될 수 있다.
c) 공구 유지 장치(30)는 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20), 캐리어 플레이트(31) 또는 상부(31), 옵션으로 기부(35) 및 중앙부(33)를 포함하는 어셈블리이며, 중앙부는 잠금 워셔 부분(33)으로도 지칭된다. 공구 유지 장치는 일반적으로 샤프트(본 명세서에서는 도시되지 않음) 상에 또는 그 둘레에 장착됨으로써 2중 회전할 수 있도록 설계되고, 수용 구멍에 3중 회전 공구 홀더를 수용하기 위해 의도된 것이다. 공구 유지 장치(30)는 공구 홀더 및/또는 슬리브의 3중 회전을 가능하게 하는 구성 수단(39)을 또한 포함할 수 있다. 공구 유지 장치는 그 외경에서 공구 유지 장치를 둘러싸는 보호 링(본 명세서에서는 도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다.
이하에서, 본 발명 및 바람직한 실시예가 상세히 설명되고 도면에 의해 예시적으로 뒷받침될 것이다. 이하의 설명 및 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명을 이해하고 본 발명을 실시할 수 있는 방식을 보여주도록 의도된 것이다.
바람직한 실시예의 설명은 추가적인 기능, 설계 옵션 및 유용한 기술적 효과를 드러내게 될 것이다.
도 1은 당해 분야에 공지된 공구 홀더 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 공구 유지 장치(30)의 개략도이다.
도 3은 디스크 형상의 연속적인 구조 요소(좌측 도면) 및 분할된 구조 요소(우측 도면) 형태의 본 발명의 공구 유지 장치(30)의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 공구 홀더 및/또는 슬리브의 몇 가지 예들의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 공구 유지 장치 4개가 장착되는, 본 발명의 공구 유지 플레이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 6은 반경 방향 안쪽에서 바라본, 도 5에 도시된 본 발명의 공구 유지 장치 중 하나를 공구 유지 플레이트 유닛으로부터 들어 올린 상태로 도시한 도면이다.
도 7은 반경 방향 바깥쪽에서 바라본, 도 5에 도시된 본 발명의 공구 유지 장치 중 하나를 공구 유지 플레이트 유닛으로부터 들어 올린 상태로 도시한 도면이다.
도 8은 각각 다수의 본 발명의 공구 유지 플레이트 유닛으로 형성된 공구 유지 트리를 장착한, 공구 유지 캐러셀을 도시한 도면이다.
도 9는 상하로 놓인 다수의 본 발명의 공구 유지 플레이트 유닛들로 형성된 하나의 단일 공구 유지 트리를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 공구 유지 플레이트 유닛의 기본적인 개략도이다.
도 8은 제1 축(401)을 중심으로 회전할 수 있도록 설계된 공구 유지 캐러셀(400)를 도시한다. 캐러셀(400)은 증착 기계의 증착 챔버에서 작동되도록 설계된다.
도 8은 제1 축(자체의 축)(401)을 중심으로 회전할 수 있도록 설계된 공구 유지 캐러셀(400)를 도시한다. 캐러셀(400)은 증착 챔버의 내부에서 작동되도록 설계된다.
캐러셀(400)은 일반적으로 캐러셀 베이스 플레이트(402)를 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 캐러셀은 통상적으로 다수의 공구 유지 트리(403)를 갖고 있다. 이들 트리는 캐러셀에 회전 가능한 방식으로 배치되므로, 각각의 단일 트리는 각각의 제2 축(자체의 축)(404) 주위로 회전할 수 있다.
이러한 공구 유지 트리(403)들 중의 하나가 도 9에 의해 상세히 도시되어 있다. 이들 공구 유지 트리(403) 각각은 제2 축(404) 주위로 캐로셀(400)의 베이스 플레이트(402)에 대해 회전하도록 설계된다.
도 10에 더욱 상세히 도시된 바와 같이, 각각의 트리(403)는 다수의 공구 유지 플레이트 유닛(405)을 포함한다.
이하에 상세하게 설명되는 바와 같이, 하나의 단일 트리(403)의 공구 유지 플레이트 유닛(405)들은 제2 회전축(404)을 따라 상하로 위치된다.도 10에 매우 개략적으로 도시된 바와 같이, 각각의 공구 유지 플레이트 유닛(405)는 다수의 공구 홀더를 휴대한다. 도 10에 도시되어 있지 않지만, 공구 홀더(10)들은 기부 및 상부에 의해 지지되거나 유지된다. 그러나, 바람직하게는 각각의 공구 홀더가 상부(32)에 그리고 기부(35)에 의해 회전 가능하게 유지되는 것이 명백하다. 그러한 이유 때문에, 각각의 공구 홀더가 제3 축(406) 주위로 그리고 공구 유지 플레이트 유닛(405)에 대해 회전할 수 있는 것은 매우 바람직한 설계이다. 상기 제3 축(406)은 공구 홀더(10) 자체의 종방향 축이다.
결과적으로, 공구 홀더(10)는 3중 회전 운동으로 작동된다. 이러한 방식으로, 공구가 그 위에 유지되는 공구 홀더의 한쪽이 공구의 나머지 부분보다 증착 소스에 장시간 가까이 있는 것이 방지되기 때문에 레이어 증착은 매우 균일하게 될 것이다.
공구 유지 캐러셀(400)의 제1 축(401)은 공구 유지 트리(403)의 회전을 생성하는 수단을 구비한다. 동일한 목적을 위해 공구 유지 트리(403)의 모든 제2 축(404)에는 공구 홀더(10)들의 회전을 생성하는 하나 이상의 수단이 구비된다.
다음 단계에서, 본 발명의 공구 유지 플레이트 유닛(405) 중 하나가 보다 상세히 설명될 것이다.
이러한 공구 유지 플레이트 유닛(405)의 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 전술한 공구 유지 트리를 형성하기 위해 공구 유지 플레이트 유닛(405)이 제공되어 코팅을 위해 사용된다. 공구 유지 플레이트 유닛은 플레이트(410)에 의해 형성된다. 플레이트(410)는 완전히 또는 본질적으로 폐쇄된 플레이트이다.
완전함을 위해, 공구 유지 장치 또는 전처리 또는 후처리를 위한 장치를 수용하기 위해 사용될 수 있는 홀더들은 바람직하게는 공구 유지 플레이트 유닛들 중 하나와 매우 유사한 구조를 갖고 있지만, 그들이 상기 공구 유지 캐러셀의 일부일 필요는 없다. 오히려 종종 플레이트(410)에 상응하는 그들의 플레이트는 잔류 처리제의 제거를 용이하게 하는 다수의 윈도우를 구비한다. 때때로 이들 홀더는 동일한 이유로 어떠한 재킷도 갖고 있지 않다. 게다가 이들 홀더는 코팅을 위해 사용되는 것과 동일할 수 있다.
코팅 공정을 위해 제공된 공구 유지 플레이트 유닛(405)으로 되돌아 가서, 모든 경우에 공구 유지 플레이트 유닛(405)가 원주 방향 재킷(411)을 구비하면 유리하다. 원주 방향 재킷(411)은 코팅 재료가 공구 홀더 및 처리될 공구의 샤프트 부분과 방해받지 않고 접촉하게 되는 것을 방지한다.
또한, 바람직하게는 각각의 공구 유지 플레이트 유닛(405)은 상향으로 플레이트(410) 위로 통상적으로 연장되는 허브(412)를 구비한다. 허브(412)는 제2 축(404)에 상하로 공구 유지 플레이트 유닛(405)을 지탱하는 역할을 한다.
바람직한 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 원주 방향 재킷(411)과 허브(412) 사이의 공간은 삽입된 공구 홀더와 함께 공구 유지 장치(30)를 수용하기 위한 그루브를 형성한다. 상기 그루브는 원주 방향으로 칸막이 플레이트(413)에 의해 다수의 구획, 바람직하게는 4개의 이상적으로 동일한 구획(414)으로 분할된다.
허브(412)는 그 최상부 측에서 바람직하게는 중공 중앙부를 갖는 디스크 플레이트 형상으로 플랜지를 처리한다. 이 디스크 플레이트는 허브(412)의 관형 본체를 지나 방사상 바깥 방향으로 연장되는 칼라를 형성한다.
도 5 및 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 공구 유지 플레이트 유닛(405)은 바람직하게는 하나 이상의 공구 유지 장치(30)를 수용한다.
그러한 공구 유지 장치가 바람직하게 어떻게 구성되는지는 도 6 및 도 7에서 볼 수 있다. 상기 공구 유지 장치(30)는 적어도 캐리어 플레이트(31) 및 베이스 플레이트(35)를 포함한다. 상기 두 개의 플레이트는 바람직하게는 2개 이상의 스페이서에 의해 함께 유지된다. 여기에서 설명하는 이러한 특별한 경우에, 모든 스페이서(34)는 그 기부 위에서 2 개의 아암으로 갈라지는데, 하나의 아암은 캐리어 플레이트(31)의 외부 부분을 지지하고(도 7 참조), 다른 하나의 아암은 캐리어 플레이트(31)의 내부 부분을 지지한다(도 6 참조).
공구 유지 플레이트 유닛(405)이 단지 하나의 공구 유지 장치(30)를 수용하는 경우, 상기 캐리어 플레이트(31) 및 베이스 플레이트(35)는 바람직하게는 완전 원형 형상이며, 상세한 설명은 후술될 것이다. 도 6 및 도 7에 의해 도시된 실시예의 경우, 공구 유지 장치(30)는 2개의 반경 및 2개의 원호에 의해 한정된 원호(또는 중공 실린더 벽의 호)의 형상을 각각 가지고 있다. 이는 각각의 캐리어 플레이트(31) 및 베이스 플레이트(35) 그리고 존재한다면 중심부(33)가, 2개의 반경 및 2개의 원호에 의해 한정된 원호의 형상을 갖는 것을 의미한다.
도 5 내지 도 7을 고려할 때 잘 알 수 있는 바와 같이, 캐리어 플레이트(31)는 공구 홀더(10)를 위한 다수의 수용 구멍(37)을 형성한다. 더 큰 직경의 샤프트를 갖는 공구용 공구 홀더(10)가 더욱더 큰 직경을 갖거나 또는 적어도 더욱더 많은 공간을 필요로 한다. 이러한 이유로, 상이한 유형의 공구 유지 장치(30)들이 존재하며, 각각은 소정의 직경을 갖는 툴에 대해 미리 결정된다.
완전 원형의 공구 유지 장치(30)를 단지 부분적으로 원형인 다수의 상응하는 공구 유지 장치(30)로 분할하는 것의 장점은 이용 가능한 공간이 더욱 용이하게 완전하게 사용될 수 있다는 것이다. 이는 예를 들어 이번에는 샤프트 직경이 한 종류인(예를 들면, 16.5mm) 5개의 공구를 코팅할 필요가 있는 반면에 공구 15개 모두 샤프트 직경이 다른 종류인(예를 들면, 17.0mm) 경우, 문제가 되지 않기 때문이다. 이 경우에, 공구 유지 플레이트 유닛(405)은 이번에 필요할 때 상이한 공구 유지 장치(30)를 개별적으로 구비할 수 있다.
지나치게 많은 공구 유지 장치를 필요로 하지 않도록, 어댑터가 시스템에 포함될 수 있다. 이러한 어댑터는 전형적으로 쌍을 이루기 위해 공구 홀더에 의해 요구되는 정해진 외경 및 쌍을 이루기 위해 공구의 생크에 의해 요구되는 정해진 내경을 갖는 슬리브 또는 튜브의 형태일 수 있다.
또한, 완전 원형의 공구 유지 장치(30)를 다수의 상응하는 공구 유지 장치로 분할하는 것이 취급을 용이하게 한다. 이는, 예를 들어, 후처리 또는 전처리에 사용되는 유형의 예를 들어 공구 유지 장치 내에 부착된 공구와 함께 세정하거나, 또는 다른 공구 유지 플레이트 유닛에 장착하기 위하여, 예를 들면 작고 단지 부분적으로 원형의 공구 유지 장치(30)가 공구 유지 플레이트 유닛(405)으로부터 더 쉽게 제거될 수 있다는 것을 의미한다.
도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 공구 홀더(10)는 바람직하게는 최하단부에 3중 회전을 가능하게 하기 위한 구성 수단(39), 또는 보다 정확하게는 말하자면 제3 축(406) 주위로 회전을 가능하게 하기 위한 구성 수단(39)을 구비한다.
바람직하게는 상기 구성 수단(39)은 일종의 치형부로서 설계된다. 이들 치형부는 제3 축(406)을 중심으로 "로트 2"로 나타낸 양만큼 공구 홀더(10)를 이동하는 리프 스프링(여기에서 상세하게 도시되지 않고, 도 6에 부분(418)으로 개략적으로 도시되어 있음)과 주로 상호 작동하는데, 공구 홀더(10)가 "로트 1(Rot 1)"로 나타낸 그 회전 경로에서 나오자마자 리프 스프링에 가까워져서 그 선단부가 치형부의 하나에 결합된다.
이러한 종류의 이동은 각각의 공구 유지 장치(30)를 원주 방향으로 공구 지지 플레이트 유닛(405)에 대해 이동시키는 경향이 있는 토크를 생성할 수 있음이 분명하다.
그 때문에, 단일의 공구 유지 장치(30) 또는 복수인 경우 각각의 공구 유지 장치(30)가 공구 유지 플레이트 유닛(405)에 대해 소정의 위치에 고정되는 것이 중요하다. 이를 달성하기 위해, 공구 유지 플레이트 유닛(405) 또는 보다 정확하게 말자면, 바람직하게는 그 허브(412)는 다수의 형상 끼워맞춤 수단(form fit means)을 구비한다. 바람직하게는 상기 형상 끼워맞춤 수단은 제2 회전축에 평행하게 이상적으로 연장되는 핀(415)의 형태로 구현된다. 장착 단계에서 핀(415)은 바람직하게는 캐리어 플레이트(31)에 구현된 상응하는 구멍(416)을 통해 돌출한다. 상기 구멍(416)은 상보적인 형상 끼워맞춤 수단으로서의 역할을 한다. 이러한 방식으로 공구 유지 플레이트 유닛(405)에 대한 공구 유지 장치(30)의 회전 운동이 방지된다.
동시에, 공구 유지 플레이트 유닛(405)의 상기 형상 끼워맞춤 수단과 공구 유지 장치(30)의 상보적인 형상 끼워맞춤 수단은 공구 유지 플레이트 유닛(405)과 공구 유지 장치의 정확한 결합/위치 결정을 항상 보장한다. 이 시점에서, 각각의 공구 유지 플레이트 유닛(405)은 일정 범위의 샤프트 직경을 갖는 공구를 위한 공구 유지 장치(30)만을 수용할 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 예를 들어 공구 유지 플레이트 유닛(405)이 12 mm와 16 mm 사이의 샤프트 직경을 갖는 공구 유지 장치(30)를 수용할 수 있다. 이는 전술한 리프 스프링이 이 직경 범위 내에서만 작동할 수 있는 길이를 가지기 때문이다. 샤프트 직경이 16.5㎜ 내지 20㎜인 공구 유지 장치(30)를 수용하고 적절히 작동하기 위해서는, 예를 들면 더욱 짧은 리프 스프링을 가진 공구 유지 플레이트 유닛(405)이 필요하고 제공된다.
5에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 공구 유지 장치(30)에 대해 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 핀(415)이 제공된다. 핀들은 둘레 방향으로 모두 등거리 위치에 있는 것이 아니라 개별 위치를 가지고 있다. 핀은 상기 상응하는 공구 유지 플레이트 유닛(405)에서 작동될 수 있는 공구 유지 장치(30)만이 핀(415)과 결합하도록 위치된다.
도 7에 상세하게 도시된 바와 같이, 바람직하게는 공구 홀더 장치(30)는 적어도 하나의 커플러 돌출부(34)를 구비한다. 완전한 공구 유지 장치를 공구 유지 플레이트 장치의 밖으로 들어 올리기 위하여, 커플러 돌출부(34)는 공구로 베이스 플레이트(32)를 위로부터 파지할 수 있는 방식으로 배치된다. 적합한 공구는 바람직하게는 펜치의 형태를 갖는다.
바람직하게는 커플러 돌출부는 스페이서(34)의 일체형 부분이다.
도 3은 본 발명의 공구 유지 장치(30)를 개략적으로 도시하는데, 공구 유지 장치(30)는 연속적인 구조 요소, 예를 들면 디스크 형상 기부(35), 상부(31) 및 옵션의 잠금 와셔 부분(33)으로 구성되거나, 또는 분할된 구조 요소, 예를 들면 분할된 기부(351), 분할된 상부(311) 및 옵션의 분할된 잠금 와셔 부분(331)을 포함한다. 분할된 구조 요소는 외경으로서 폐쇄 원을 갖는 공구 유지 플레이트 유닛 내로 삽입될 수 있는 방식으로 제조되어야 한다. 따라서, 하나의 분할된 기부(351), 하나의 분할된 상부(311) 및 옵션으로 하나의 분할된 잠금 와셔 부분(331)을 각각 포함하는 적어도 2개, 바람직하게는 12개 미만의 세그먼트에 의해 공구 유지 플레이트 유닛이 구비될 수 있다. 잠금 와셔 부분은 3중 회전 중에 공구 홀더 및/또는 슬리브를 안정화하도록 의도된 것이며, 이러한 목적을 위해 기부(35)와 잠금 와셔 부분(33)은 3중 회전을 가능하게 하는 구성 수단(39) 바로 위 아래의 지지를 형성한다(도 3 참조).
또한, 개별 세그먼트가 상이한 개수 및 크기의 수용 구멍(37)을 나타낼 수 있는 것이 본 발명의 바람직한 실시예이다. 공구 유지 장치가 2개 이상의 상이한 세그먼트로 조립되고, 각각의 공구를 위한 적절한 직경 및/또는 크기를 갖는 상이한 공구 홀더 및/또는 슬리브가 장착되는 경우, 이는 상이한 공구 직경 및/또는 크기를 갖는 공구의 조합이 동시에 처리된다. 개별 세그먼트 또는 연속적인 디스크 형상 부분들의 상부, 중앙부 및 하부 사이의 거리는 유지 장치의 구조 안정성을 또한 향상시키는 예를 들면 디스턴스 피스 또는 스페이서(여기에 도시되지 않음)에 의해 고정될 수 있다.
바람직하게는 공구 유지 플레이트 유닛에 인서트로서, 하나 이상의 본 발명의 공구 유지 장치들은 공구 유지 트리를 형성하는 것에 의해 충분히 높은 적재 밀도를 가능하게 하도록 샤프트 상에(예를 들면, 서로 상하로) 장착될 수 있다. 각각의 공구 유지 장치 또는 공구 유지 플레이트 유닛 사이의 거리는 예를 들면샤프트 상의 디스턴스 피스 또는 스페이서(여기에 도시되지 않음)에 의해 달성될 수 있다. 공구 홀더 및/또는 슬리브가 공구 유지 장치가 장착되는 샤프트의 주축으로부터 10 내지 45°의 각도로 경사진 방식으로 공구 유지 장치가 제조될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 공구 유지 플레이트 유닛이 상기 공구 유지 플레이트 유닛의 외경에 부착될 수 있는 보호 링을 또한 포함하고 있는 것이다. 예를 들면. 세정 동안에 공구 주위로 최적의 액체 세정 매체 흐름을 가능하게하기 위해 보호 링은 생략될 수 있다. 그러나, 보호 링이 부착되어 있으면 예를 들어 전처리 동안 공구 홀더의 과도한 침식 또는 증착 동안 공구의 생크에서 코팅 재료의 증착은 방지된다. 보호 링은 공구 유지 장치와 최대 높이가 같아야 한다. 공구 홀더 및/또는 슬리브의 3중 회전을 가능하게 하는 수단이 공구 홀더 및/또는 슬리브가 외부로부터 회전하게 되는 방식으로 위치하는 경우, 보호 링은 예컨대 트리거가 공구 홀더 및/또는 슬리브를 잡게 되는 구역을 가리지 않아야 한다.
대안으로, 공구 유지 장치가 폐쇄된 공구 홀더(즉, 맨틀 부분에 개구들이 없는)가 위치하는 연속적인 또는 분할된 하부와 함께 연속적인 또는 분할된 상부 및 옵션의 잠금 와셔 부분에 조립되는 본 발명의 슬리브(즉, 하나 이상의 개구들을 포함하고 있는)의 조합을 포함하는 것도 가능하다. 또한, 이 어셈블리는 필요한 구역에서 공구의 처리를 가능하게 하는 반면에 슬리브에 있는 공구를 포함한 모든 상부를 쉽게 취급할 수 있기 때문에 개별 공구들과 접촉할 필요가 없다.
도 4는 각각의 슬리브의 맨틀(13) 및/또는 기부 구역(15)에 적어도 하나의 개구를 모두 공통으로 갖고 있는 본 발명의 공구 홀더 및/또는 슬리브의 몇몇 예를 나타내며, 개구는 유체 및/또는 고체 처리제가 공구 표면과 반응하는 것을 허용하고 다음에 후속 공정 단계가 적용되기 전에 슬리브를 빠져 나가도록 허용한다. 개구는 구멍(211) 및/또는 슬릿(212) 일 수 있다. 옵션으로, 공구 홀더 및/또는 슬리브가 상부 구역(11)에 하나 이상의 리세스 또는 러그(213)를 나타낼 수 있다. 이는 예를 들면 슬리브가 공구 홀더에 쉽게 설치될 수 있거나 또는 공구 홀더가 공구 유지 장치의 수용 구멍(37)에 용이하게 설치되는 것을 보장하는, 일종의 칼라의 형태일 수 있다. 또한, 공구 홀더 및/또는 슬리브는 돌출 노우즈(도 1에서 이미 알려진 바와 같이) 또는 침입 노치(214), 중앙 보어 구멍(215) 및 중앙 핀(216)을 포함할 수 있다. 중앙 핀은 개별 생크가 공구 홀더 내에 얼마나 깊숙이 고정될 수 있는지를 한정하는 높이 조정가능한 정지부로서 설계될 수 있다.
·가장 용이한 방식으로, 공구 홀더 및/또는 어댑터는 스프링 형상 요소(21)로부터 제조될 수 있으며, 예를 들어 어댑터(20)가 공구 홀더에 장착 될수 있거나 공구 홀더(10)가 공구 유지 장치에 장착될 수 있도록 하기 위하여 리세스(213)(예를 들어, 스프링의 추가적인 권취에 의한 일종의 칼라)를 드러낼 수 있다. 그러한 공구 홀더(10) 및/또는 그러한 슬리브(20)의 개방 맨틀 구역은 본 발명의 맥락에서 하나의 연속적인 개구로 간주될 수 있다. 도 3에서 첫번째 라인 좌측에 도시되어 있다.
·다른 예는 맨틀 구역(13)에 2개 이상의 슬릿(212) 및 기부 구역(15)에 중앙 구멍(215)을 갖는 공구 홀더 또는 슬리브를 보여준다. 도 3에서 첫번째 라인 가운데에 도시되어 있다.
·다른 예는 상부 구역(15)에 리세스(213)와 맨틀 구역(13)을 따라 다수의 슬릿(212)을 나타내는데, 슬릿들은 중앙 구멍(215)이 위치하는 공구 홀더 또는 슬리브의 기부 구역(15)까지 형성되어 있다. 도 3에서 첫번째 라인 우측에 도시되어 있다.
·다른 예는 맨틀 구역(13)에 적어도 하나의 슬릿(212)을 나타내며 슬릿의 하단부에서 임의의 고체 또는 유체 매질이 공구 홀더를 빠져나갈 수 있게 별개의 각도로 구현된다. 기부 구역(15)은 3중 회전 운동을 전달할 수 있게 하는 노치(214) 및 기부에 핀을 센터링하기 위한 수용 구멍으로 의도된 것이며 기부 구역(15)을 관통하지 않는 중앙 보어 구멍(215)을 또한 포함한다. 도 3에서 두번째 라인 좌측에 도시되어 있다.
·다른 예는 맨틀 구역(13)에 적어도 하나의 슬릿(212) 및 맨틀 구역의 바닥에 추가의 구멍(211)을 갖는, 이전의 예에 대한 대안을 보여준다. 중앙 보어 구멍(215) 및 노치(214)는 예 24와 유사하게 만들어진다. 도 3에서 두번째 라인 가운데에 도시되어 있다.
다른 예는 맨틀 구역(13)에 적어도 하나의 슬릿(212), 맨틀 구역의 바닥에 추가의 구멍(211) 및 기부에서 공구의 점 접촉만을 허용하는 중앙 핀(216)이 (예를 들어 프레싱에 의해) 삽입 및 고정될 수 있는 중심 구멍(215)을 보여준다. 도 3에서 두번째 라인 우측에 도시되어 있다.
전술한 공구 홀더 및/또는 슬리브의 예는 본 발명의 몇몇 가능한, 특히 유리한 형상을 나타내지만 청구 범위의 일부가 아닌 한 그 범위를 제한하려는 것은 아니다. 바닥 부분은 작동 중에 안정적인 회전을 보장하도록 공구 홀더 또는 핀을 위한 수용 구멍을 나타낼 수 있다.
생크 타입 공구가 본 발명의 공구 유지 장치에 일단 삽입되면, 첫째 개별 공정 단계 동안 및 공정 단계들 사이에 용이하게 처리될 수 있고, 둘째 제조된 부품의 표면 품질이 향상될 수 있다는 것이 발명자들에 의해 밝혀졌다. 본 발명의 공구 유지 장치를 사용함으로써 개선된 코팅 접착성, 낮은 표면 결함 및 개선된 코팅 특성 및 두께 균일성이 달성될 수 있다.
생크 타입 공구가 공구 홀더 및/또는 슬리브 내부에 삽입되고 자중에 의해서만 고정되는 것이 유익한 것으로 밝혀졌다. 공구 홀더 및/또는 슬리브는 최상의 실행에서 공구의 하나 이상의 부분과 "점 접촉"만을 나타내어야 한다. 이는 예를 들어, 세정제 또는 전처리제/후처리제의 제거를 향상시킨다. 그러나 공구 홀더 및/또는 슬리브의 3중 회전에서도 공구를 캐치하도록 공구와 공구 홀더 및/또는 슬리브 사이에 충분한 접촉 구역이 존재하는 것을 보장해야 한다.
전술한 바와 같이, 공구 홀더 및/또는 슬리브의 3중 회전은 가장 쉬운 경우에 공구 홀더의 노치에 붙잡혀 있는 예를 들어 스프링 또는 기타 구성 수단에 의해서 유발될 수 있다. 공구 홀더 및/또는 슬리브의 3중 회전을 가능하게 하는 운동 전달을 위한 구성 수단은 공구 유지 장치의 외부 또는 공구 유지 장치의 내부에 배치될 수 있다는 것이 본 발명의 실시예이다. 이것은 예를 들어 트리거 핑거(또는 스프링)가 샤프트 및 공구 유지 장치와 같은 이중 회전으로 회전하는 디스크 상에 장착됨으로써 달성될 수 있다. 이로써 트리거는 예를 들어 공구 유지 장치의 외부에 장착되거나, 경우에 따라 공구 유지 장치의 내부에 장착될 수도 있다.
따라서, 공구 홀더 및/또는 슬리브의 3중 회전을 유발하는 구성 수단이 공구 유지 장치 내부에 위치하는 것이 본 발명의 바람직한 실시예이다. 이는 보호 링이 공구 유지 장치의 외부에 부착된 경우 트리거와 충돌하지 않기 때문에 특히 유리하다. 노치(214)는 공구 홀더 및/또는 슬리브의 상부 구역 또는 맨틀(13)을 따라 위치될 수 있다.
또한 공구 홀더 및/또는 슬리브의 바닥에서 공구가 너무 큰 접촉 구역에서 접촉하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 핀을 사용하는 것이 본 발명의 바람직한 실시예이다. 이러한 배열은 또한 도 3에서 두번째 라인 좌측 및 가운데에 예시적으로 도시된 바와 같이 공구 홀더가 공구 유지 장치의 베이스 플레이트에 장착될 수 있게 한다.
공구 유지 장치는 -50 ~ +700 ℃의 온도 범위에서 전도성, 내식성 및 내온도성 재료로 만들어질 수 있다. 이는 예를 들어, -35 ℃ 이하의 온도에서 이산화탄소를 사용하여 블라스팅 및 최대 650 ℃의 높은 증착 온도에서 코팅 재료에 대한 노출을 견디기 위해 필요하다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예는 공구 유지 장치가 강, 특히 예를 들어 바이어스 전위가 인가되는 증착 공정 중에 공구가 전기 접촉을 하는 것을 보장하기에 충분한 전기 전도성 및 낮은 열팽창 계수를 갖는 예를 들어 DIN 1.4301, 1.4307, 1.4541, 1.4404 또는 1.4571과 같은 내식성 및 내열성 강으로 만들어지는 것이다.
본 발명자들은 임의의 직경 및 길이의 생크 타입 공구에 대해 본 발명이 사용될 수 있다는 것을 확인하였다. 이는 공구 유지 장치가 작은 직경을 갖는 공구를 위한 슬리브 및 슬리브를 수용할 수 있는 내경을 갖는 공구 홀더의 매우 다양한 조합을 나타내기 때문에 가능하다. 예를 들어 직경 6 mm의 드릴을 슬리브에 넣을 수 있으며, 슬리브는 10 mm 드릴에 일반적으로 사용되는 공구 홀더에 또한 장착된다.
본 발명자는 또한 본 발명의 공구 유지 장치를 사용하는 전체 취급 비용이 상당히 감소할 수 있다는 것을 확인하였다. 장래에 공정 체인을 시작하기 전에 공구 홀더 및/또는 슬리브에 생크 타입 공구을 단지 한번 적재하는 본래의 공구 제조자 및/또는 재연마공에게 본 발명의 공구 유지 장치가 제공되도록 의도된다. 본 발명의 공구 유지 장치는 예를 들어 코팅 장치 또는 표면 처리기일 수 있는 표면 처리 설비에 대한 공구의 전달 또는 운반을 포함하는 전체 공정 체인에 걸쳐서 사용된다. 샤프트 상에 하나 이상의 본 발명의 공구 유지 장치를 조립한 후에, 공구는 옵션의 전처리 설비로 이송되기 전에 일반적으로 초음파 액체 세정 욕에서 세정된다. 전술한 바와 같이, 사용되는 전처리 매체에 따라, 공구 유지 장치 둘레에 옵션의 보호 링을 부착할 수 있다. 둘 이상이 될 수 있는 매 전처리 단계 후에, 먼지 및/또는 잔류 처리 매체는 예를 들어 건조한 공기 또는 불활성 가스를 사용하여 불어낸다. 다음 단계는 일반적으로 증착 플랜트에서 수행되며, 여기에서 공구의 가열, 플라즈마 에칭, 선택적으로 질화, 탄화 등이 이루어지고 최종적으로 코팅 재료의 증착이 일어난다. 코팅 단계 후에, 공구 유지 장치가 샤프트로부터 분해되기 전에 공구는 옵션으로 후처리 및 세정되며 고객에게 다시 보내진다. 전술한 공정 체인 사이에 다른 공정 단계들이 또한 가능하지만, 본 발명의 공구 유지 장치가 취급 노력 및 손상 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 분명히 알 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 본 발명의 공구 홀더는:
- 캐러셀이 자신의 회전축을 중심으로 회전할 때 제1 회전(1중 회전)을 수행하는 회전식 캐러셀;
- 캐러셀에 원주 방향으로 장착된 적어도 하나의 유지 장치를 포함하는 유지 트리; 상기 유지 장치는 캐리어 플레이트가 자신의 회전축을 중심으로 회전할 때 제2 회전(2중 회전)을 수행하기 위해 상기 캐러셀에 대해 대해 이동할 수 있게 배치된 회전식 캐리어 플레이트를 포함하고,
- 캐리어 플레이트에 원주 방향으로 장착된 하나 이상의 독창적인 회전식 공구 홀더;를 포함하는 장치에 배치될 수 있으며, 상기 공구 홀더는 공구 홀더가 자신의 회전축을 중심으로 회전할 때 제3 회전(3중 회전)을 수행하기 위해 상기 캐리어 플레이트에 대해 이동할 수 있게 배치된다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 생크 타입 공구(90)를 유지하기 위한 공구 유지 장치(30)를 개시하는데, 제1 플레이트(31)의 중앙 수직 회전축에 대해 등간격 위치에서 상기 제1 플레이트 상에 배치된 하나 이상의 공구 홀더(10)를 포함하며, 상기 공구 홀더(10)는 상기 유지할 팁 구역을 갖는 공구를 수용하기 위한 하나의 수용 개구를 포함하고, 상기 수용 개구는 공구의 팁 구역이 가려지지 않도록 설계되고, 공구 홀더(10)는 상기 공구 홀더(10)가 자신의 중앙 수직축에 대해 회전할 수 있는 방식으로 상기 제1 플레이트(31)에 대해 이동 가능하게 배치되며, 공구 홀더(10)에 의해 공구가 유지될 때, 공구 홀더(10)의 내부에 배치된 공구 표면의 적어도 일부가 물질과 접촉할 수 있도록 상기 공구 홀더(10)는 액체 및/또는 고체 물질이 통과하고 상기 물질이 상기 공구 표면의 일부에 강력하게 부착되지 않은 경우에 공구 홀더(10)를 빠져나가도록 허용하는 적어도 하나의 추가 개구를 포함하며,상기 유지 장치(30)는 상기 공구 홀더(10) 내부에 위치되는 공구의 측면을 덮는 하나 이상의 피복 부분을 포함한다.
전술한 공구 유지 장치(30)는 제거할 수 있는 하나 이상의 피복 부분을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 공구 유지 장치(30)의 공구 홀더는 슬리브(20)를 포함할 수 있거나 슬리브(20)이다.
일반적으로 이미 작성된 청구범위와는 별도로, 본 발명의 청구 범위, 도면 및 상세한 설명에 의해 개시된 다른 특징들과 조합하여 또는 단독으로 아래의 단락에서의 하나 이상의 특성을 갖는 방식으로 설계된 공구 유지 장치에 대한 보호를 청구하는 것을 생각할 수 있다.
적어도 하나의 공구 홀더(10), 기부(35) 및 상부(31)를 포함하며, 적어도 상부(31)가 상기 적어도 하나의 공구 홀더(10)를 위한 수용 구멍(37)을 포함하고 있는, 생크 타입 공구(90)를 위한 공구 유지 장치(30)에 있어서, - 공구 유지 장치(30)는 이송, 세정, 전처리, 코팅, 후처리 중 둘 이상의 공정 단계를 위해 사용될 수 있고, - 적어도 하나의 공구 홀더(10) 각각은 별개의 바람직하게는 직립 위치에 생크 타입 공구(90)를 유지하는 슬리브(20)를 옵션으로 수용할 수 있고, - 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)는 유체 및/또는 고체 처리제가 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)로부터 배출되도록 허용하는 하나 이상의 개구를 포함하고, - 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)는 생크 타입 공구(90)의 3중 회전을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
공구 유지 장치(30)는 상부(31)와 기부(35) 사이에 잠금 와셔 부분(33)가 배치되는 것을 나타낸다.
공구 유지 장치(30)는 상부(31), 기부(35) 및 옵션의 잠금 와셔 부분(33) 사이에 별개의 거리를 유지하는 하나 이상의 디스턴스 피스를 포함한다.
공구 유지 장치(30)는 포함하는 연속적인 구조 요소로 구성되는 반면에, 적어도 디스크 형상 기부(35), 상부(31) 및 옵션으로 잠금 와셔 부분(33)를 포함한다.
공구 유지 장치(30)는 분할된 구조 요소로 구성되며, 분할된 기부(351), 분할된 상부(311) 및 옵션으로 분할된 잠금 와셔 부분(331)의 그룹으로부터 각각 형성된다.
공구 유지 장치(30)는 2개 이상의 분할된 구조 요소들이 연속적인 외경을 갖는 공구 유지 장치(30)로 결합될 수 있는 방식으로 설계된다.
분할된 구조 요소를 구비한 공구 유지 장치(30)이지만 분할된 구조 요소들이 상이한 개수 및 크기의 수용 구멍(37)을 구비하므로, 상이한 개수 및 크기의 공구 홀더 및/또는 슬리브를 휴대할 수 있다.
공구 유지 장치(30)의 외측에 위치하는 3중 회전을 가능하게 하는 구성 수단(39)을 갖는 공구 유지 장치(30).
공구 유지 장치(30)의 내부에 위치하는 3중 회전을 가능하게 하는 구성 수단(39)을 갖는 공구 유지 장치(30).
공구 유지 장치의 전체 높이의 적어도 일부를 덮는 보호 링이, 적어도 하나의 공정 단계 동안 공구 유지 장치의 외경 둘레에 부착될 수 있는 방식으로 특수한 공구 유지 장치(30).
공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)의 개구가 하나 이상의 구멍(211), 슬릿(212), 중앙 구멍(215) 또는 이들의 조합인 특수한 공구 유지 장치(30).
중앙 핀(216)이 공구 홀더(10)의 중앙에 설치되는 것을 특징으로 하는, 선행하는 단락 중의 어느 하나에 따른 공구 유지 장치(30).
적어도 하나의 공구 홀더(10), 기부(35) 및 상부(31)를 포함하며, 적어도 상부(31)가 상기 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)를 위한 수용 구멍(37)을 포함하고 있는, 생크 타입 공구(90)를 위한 공구 유지 장치(30)를 사용하는 방법에 있어서,
- 공구 유지 장치(30)가 이송, 세정, 전처리, 코팅, 후처리 중의 하나 이상의 단계를 위해 사용될 수 있고,
- 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)는 별개의, 바람직하게는 직립 위치에 생크 타입 공구(90)를 유지하고,
- 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)는 유체 및/또는 고체 처리제가 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)를 빠져나가도록 허용하는 하나 이상의 개구를 포함하고,
- 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)는 생크 타입 공구(90)의 3중 회전을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
10 : 공구 홀더
11 : 상부 구역
13 : 중앙 구역
15 : 기부 구역
20 : 슬리브
21 : 스프링 형상 요소
30 : 공구 유지 장치
31 : 캐리어 플레이트
33 : 중앙 부분 또는 잠금 와셔 부분
34 : 스페이서
35 : 기부
37 : 수용 구멍
39 : 3중 회전(제3 축을 중심으로 회전)을 가능하게 하는 구성 수단
90 : 생크 타입 공구
151 : 노치
152 : 둥근 돌출부
211 : 구멍
212 : 슬릿
213 : 러그
214 : 침입 노치
215 : 중앙 보어 구멍
216 : 중앙 핀
311 : 분할된 상부
351 : 분할된 기부
331 : 분할된 잠금 와셔 부분
400 : 캐러셀
401 : 제1 축
402 : 캐러셀 베이스 플레이트
403 : 공구 유지 트리
404 : 제2 축
405 : 공구 유지 플레이트 유닛
406 : 제3 축
410 : 플레이트
411 ; 원주방향 재킷
412 : 허브
413 : 칸막이 플레이트
414 : 구획
415 : 핀
416 : 핀 수용 구멍
417 : 허브의 디스크 플레이트
418 : 리프 스프링
Rot 1 : 회전 이동 경로 1
Rot 2 : 제3 축(406)을 중심으로 개별 공구 홀더의 회전 이동

Claims (15)

  1. 생크 타입 공구(90)를 별개의 직립 위치에 회전 가능한 방식으로 유지하기 위한 적어도 하나의 공구 홀더(10), 기부(35) 및 상부(31)를 포함하는, 생크 타입 공구(90)를 위한 공구 유지 장치(30)로서, 상기 공구 홀더는 상측 공구 또는 어댑터 삽입 개구를 구비하고, 적어도 상부(31)는 적어도 하나의 공구 홀더(10)를 위한 수용 구멍(37)을 포함하는 반면에 상기 기부는 적어도 하나의 공구 홀더를 위한 지지 및/또는 수용 및/또는 안내를 하며, 상기 기부(35)와 상기 상부(31)는 적어도 하나의 스페이서에 의해 서로 상호 연결되어 있는, 상기 공구 유지 장치에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공구 홀더(10)는 공구 또는 어댑터 삽입 개구 아래에 수직 방향으로 위치되고 유체 및/또는 고체 처리제가 공구 홀더(10)를 빠져 나가는 것을 허용하는 하나 바람직하게는 둘 이상의 배출 개구를 포함하며, 공구 유지 장치(30)는 이송, 세정, 전처리, 코팅, 후처리 중 둘 이상의 공정 단계를 위해 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 공구 유지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    공구 유지 장치는 상측 공구 삽입 개구를 갖는 어댑터를 포함하는 반면에, 상기 어댑터는 적어도 하나의 공구 홀더의 상기 공구 또는 어댑터 삽입 개구를 통해 상기 적어도 하나의 공구 홀더에 삽입되어 규정된 위치에 공구 홀더에 의해 유지되도록 설계되고, 적어도 하나의 어댑터는 바람직하게는 공구 삽입 개구 아래에 수직 방향으로 위치하며 유체 및/또는 고체 처리제가 어댑터(20)를 빠져 나가도록 허용하는 하나 이상의 배출 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 유지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    공구 홀더 또는 공구 홀더 및 어댑터의 하나 이상의 배출 개구는 상기 공구 홀더 또는 상기 어댑터의 종방향 축선에 대한 측면 개구이고, 종방향 축선은 상측 삽입 개구 및 공구 홀더 또는 어댑터의 밑면을 통해 연장하는 것을 특징으로 하는 공구 유지 장치.
  4. 선행항들 중 하나의 항에 있어서,
    공구 홀더 및/또는 어댑터는 공구 홀더 및/또는 어댑터를 상기 종방향 축선 주위로 회전시키는 데에 기여하도록 설계된 바람직하게는 형상 끼워맞춤 작동 가능한 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 유지 장치.
  5. 기부(35)와 상부(31) 사이에 잠금 와셔 부분(33)이 제공되는 것을 특징으로 하는 공구 유지 장치.
  6. 기부, 상부 및 만약 있는 경우 잠금 와셔 부분은, 2 개의 반경 및 2 개의 호에 의해 한정된 원의 호 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 유지 장치.
  7. 선행항들 중 하나의 항에 따른 적어도 하나 바람직하게는 둘 이상의 공구 유지 장치 및 규정된 위치에 적어도 하나의 공구 유지 장치를 수용하는 플레이트를 포함하는 생크 타입 공구용 공구 유지 플레이트 유닛으로서, 상기 플레이트는 공구 유지 트리의 스템 및 바람직하게는 원주방향 재킷에 공구 유지 플레이트 유닛을 고정하기 위한 중앙 허브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 유지 플레이트 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공구 유지 장치가 상기 공구 유지부의 미리 정해진 위치, 바람직하게는 허브와 원주방향 재킷 사이의 공간에 잠금 고정되도록 상기 허브는 공구 유지 장치의 상보적인 형상 끼워맞춤 수단과 중첩되는 형상 끼워맞춤 수단을 포함하며, 잠금 고정은 공구 유지 장치를 공구 유지 플레이트 유닛에 대해 회전하는 것을 방지하는 방식으로 설계되는 것을 특징으로 하는 공구 유지 플레이트 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 잠금 고정은 공구를 사용할 필요없이, 바람직하게는 공구 유지 장치를 직선 리프팅하는 것에 의해서 설정 및 해제될 수 있거나, 또는 신속 잠금 장치가 사용되는 것을 특징으로 하는 공구 유지 플레이트 유닛.
  10. 선행항들 중 하나의 항에 있어서,
    적어도 하나의 공구 유지 장치는 바람직하게 반경 방향 바깥쪽으로 연장되고 및/또는 바람직하게는 베이스 플레이트(32) 위에 바깥쪽으로 연장되는 적어도 하나의 커플러 돌출부로 장착되고 바람직하게는 상기 스페이서의 일체형 부분으로서 형성되는 반면, 커플러 돌출부는 바람직하게는 리프팅 펜치 형상으로 리프팅 공구에 결합될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공구 유지 플레이트 유닛.
  11. 선행항들 중 하나의 항에 있어서,
    플레이트 및/또는 허브는 공구 플레이트 유지 유닛에 대해 종방향 축 주위로 공구 홀더 및/또는 어댑터를 회전하도록 하는 공구 홀더 또는 어댑터의 구동 수단과 상호 작용하게 설계된 구동 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 유지 플레이트 유닛.
  12. 증착 챔버에 대해 회전 주축 둘레로 작동시에 회전하고 제7항 내지 제10항 중 하나의 항에 따른 다수의 공구 유지 플레이트 유닛을 포함하는 하나 이상의 트리를 포함하고 있는, 증착 챔버 내의 레이어 증착을 위한 공구 유지 캐러셀에 있어서, 공구 지지 플레이트 유닛들은 캐러셀에 대해 자체 회전하는 제2 회전축에 의해 서로 상하로 지탱되는 반면에, 공구 유지 플레이트 유닛들에 의해 지탱되는 공구 유지 장치의 일부인 공구 홀더들은 작동시에 공구 유지 장치 내의 그들의 종방향 축 주위로 그리고 공구 유지 플레이트 장치에 대해 회전하며, 그들의 종방향 축은 제3 회전축을 형성하는 것을 특징으로 하는 공구 유지 캐러셀.
  13. 레이어 증착 그리고 이송 및/또는 세정 및/또는 전처리 및/또는 후처리의 공정 단계들 중 적어도 하나의 단계를 위한, 제1항 내지 제6항 중 하나의 항에 따른 공구 유지 장치의 다목적 용도.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 공구 유지 장치 및 상이한 공구 유지 플레이트 유닛을 포함하는 시스템의 다목적 용도로서, 레이어 증착을 위해 공구 유지 장치들이 적어도 하나의 제1 "증착 유형"의 공구 유지 플레이트 유닛에 의해 수용되는 한편, 이송 및/또는 세정 및/또는 전처리 및/또는 후처리를 위해 동일한 공구 유지 장치들이 상이한 "다른 목적 유형"의 공구 유지 플레이트 유닛에 의해 수용되는 것을 특징으로 하는 시스템의 다목적 용도.
  15. 적어도 상부(31)가적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)를 위한 수용 구멍(37)을 포함하며, 적어도 하나의 공구 홀더(10), 기부(35) 및 상부(31)를 포함하고 있는 생크 타입 공구(90)용 공구 유지 장치(30)를 사용하는 방법에 있어서,
    - 공구 유지 장치(30)는 이송, 세정, 전처리, 코팅, 후처리 중 둘 이상의 공정 단계를 위해 사용될 수 있고,
    - 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)는 생크 타입 공구(90)를 별개의, 바람직하게는 직립 위치에 유지하며,
    - 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)는 유체 및/또는 고체 처리제가 상기 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)로부터 빠져나가도록 허용하는 하나 이상의 개구를 포함하며,
    - 적어도 하나의 공구 홀더(10) 및/또는 슬리브(20)는 생크 타입 공구(90)의 3중 회전을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 생크 타입 공구용 공구 유지 장치를 사용하는 방법.
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