KR20200031080A - 공구 교환 장치, 공구 교환 장치를 갖는 공작 기계 및 이와 관련된 방법 - Google Patents

공구 교환 장치, 공구 교환 장치를 갖는 공작 기계 및 이와 관련된 방법 Download PDF

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KR20200031080A
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플로리안 페렌바허
토르스텐 레티히
라이너 요르크
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제이. 지. 바이서 죄네 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 공작 기계(18)에 사용되는 소위 공구 교환 장치(1)를 개선하기 위한 것이다. 본 발명은 공구 교환 장치(1)의 구동 장치(4)의 잠금 요소(7)를 이용하여 공구 홀더의 작업 위치(6)에 공구 홀더(2)를 위치시키고, 상기 공구 홀더(2)에 상기 공구(3)를 사용하기 위해 필요한 상기 잠금 요소의 상기 잠금 위치(9)로 상기 잠금 요소(7)의 조정 무브먼트(22)가 이루어지고, 그러한 상기 잠금 요소(7)의 상기 조정 무브먼트(22)는 상기 공구 홀더(2)의 포지션닝 무브먼트로 변환되어 상기 공구 홀더(2)를 작업 위치(6)로 위치시킨다.

Description

공구 교환 장치, 공구 교환 장치를 갖는 공작 기계 및 이와 관련된 방법
본 발명은 하나의 공구를 각각 홀딩하도록 설계된 적어도 2 개의 공구 홀더 및 구동 장치를 갖는 공구 교환 장치에 관한 것으로, 특히, 공구 홀더가 구동장치에 의해서 공작 기계의 프레임 및/또는 공구 교환 장치에 대하여 작업 위치로 이동 될 수 있는 공구 교환 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 공구 교환 장치를 갖는 공작 기계 및 공구 교환 장치를 사용하여 공작 기계상에서 공구를 교환하는 방법에 관한 것이다.
이러한 공구 교환 장치, 공작 기계 및 공구 교환 방법은 이미 수많은 최신 디자인(설계)을 통해 기록되어 왔다. 특히 고정밀 기계의 경우 공구를 제자리에 잠금(lock)시키는 옵션이 특히 중요한 역할을 한다. 이 최첨단 공구 교환 장치는 전동식 구동 장치이며, 이를 통해 공구 홀더를 원하는 위치로 조정(이동)시킬 수 있다. 공구 홀더가 원하는 위치에 도달하면, 다른 구동 요소를 사용하여 동작되는 잠금 요소의 사용을 통하여 해당 위치에, 공작 기계가 공작물을 처리하는데 사용될 수 있도록, 잠금된다. 이러한 방식에서는, 구동 장치 및 잠금 장치는 각각 자기 자신의 구동 요소가 설치되어 있고, 동시 사용이 가능하도록 준비되어 있어야만 하므로, 이러한 특징은 비교적 많은 양의 노력이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 공구 교환 장치, 공작 기계 및 이와 관련된 방법을 제공하기 위한 것으로, 공구 홀더를 작업 위치로 위치시키고 이들을 작업위치에서 잠금시킬 때 요구되는 노력을 감소시키는 것이다.
이러한 목적은 본 발명의 공구 교환 장치의 개발을 통해 달성되었으며, 이러한 공구 교환 장치에서 요구되는 능력 및 특성을 제공하고, 기계장치의 독립적인 부품으로 제조될 수 있다. 특히, 이러한 유형의 공구 교환 장치에 대한 요건을 충족시키기 위해, 구동 장치는 최소한 2개의 공구 홀더에 적어도 간접적으로 연결된 적어도 하나의 잠금 요소(locking element) 및 적어도 하나의 카운터 요소(counter element)를 포함하는 것이 제공되며, 잠금 요소와 카운터 요소의 상대적인 조정 무브먼트(adjusting movement, 무브먼트 조정)에 의하여 공구 홀더를 작업 위치로 이동하고 작업위치와 동일한 위치에 공구 홀더를 잠그게 된다. 잠금 요소와 카운터 요소가 잠금 위치에서 맞물릴 때 공구 홀더는 이 잠금 위치에 잠금된다.
따라서, 본 발명의 특징은 공구 홀더를 잠그기 위해 필요한 무브먼트(이동, 움직임) 조정(adjusting movement)이- 잠금 요소 및/또는 카운터 요소와의 서로 서로 맞물림(engagement)에 의해 수행되는- 공구 홀더를 작업 위치에 위치시키는데 사용되도록 하는 방식으로 공구 교환 장치를 설계하려는 것이다. 다시 말해, 공구 교환 장치는 잠금시키는 것에 의해 작업 홀더가 작업 위치에 위치되도록 설계된다.
이렇게 새롭게 발명된 공구 교환 장치의 경우에는 공구 홀더를 작업 위치에 위치시키기 위한 별도의 구동 요소가 더 이상 필요하지 않게 되는 것이다. 이는 한편으로는 필요한 설치 공간이 적게 되고, 다른 한편으로는 공구 홀더를 조정하고 잠그는데 필요한 에너지도 더 적어지는 이점을 제공한다.
잠금 요소 및 카운터 요소는 기계적으로, 바람직하게는 잠금 요소의 카운터 요소에 대한 포지션닝 조정을 통해, 카운터 요소에 대한 잠금 요소의 변위 무브먼트(displacement movement)가 잠금 위치를 카운터 요소의 포지션닝 무브먼트(positioning movement)으로 변환될 수 있는 방식으로 맞물려 결합될 수 있다. 이러한 포지션닝 무브먼트는 공구 홀더가 작업 위치에 도달하고, 카운터 요소 상 최종 잠금 위치에 도달한 잠금 요소에 의해 제자리에 고정될 수 있게 해준다. 카운터 요소는 공구 홀더를 작업 위치에 위치시키기 위해 잠금 요소의 구동력을 카운터 요소에 전달하기 위한 전달 요소로서 사용될 수 있다.
그러나, 잠금 요소 및 카운터 요소는, 잠금 요소에 대한 카운터 요소에 의한 포지션닝 조정을 통해, 잠금 요소상의 잠금 위치가, 공구 홀더가 작업 위치에 도달 할 수 있도록, 카운터 요소에 의한 포지션닝 무브먼트로 변환될 수 있도록 맞물려 결합되게, 바람직하게는 기계적으로 맞물려 결합되는 것이 또한 가능하다.
잠금 요소 및 카운터 요소는, 잠금 요소 또는 카운터 요소의 선형 조정(linear adjustment)이 카운터 요소의 회전 포지션닝 무브먼트(rotational positioning movement)를 야기하는 방식으로, 기계적으로 상호 작용하는 것이 바람직하다. 잠금 요소의 선형 조정은 카운터 요소에 대한 잠금 위치로 잠금 요소에 대한 잠금 위치를 카운터 요소를 이동함으로써 달성된다. 카운터 요소의 선형 조정은 잠금 요소에 대한 잠금 위치로 카운터 요소를 이동함으로써 달성된다. 카운터 요소의 회전 포지션닝 무브먼트는 작업 위치에 해당하는 위치에서 발생할 수 있다. 이 방법을 사용하면 공구 교환 장치는, 예를 들어 공작 기계의 공구 터렛(turret)과 함께 사용될 수 있다. 이런 맥락에서는, 카운터 요소가 공구 교환 장치의 베이스 몸체(base body)에 장착되어 그것이 회전 할 수 있게 하는 것이 유리할 수 있다.
공구 홀더(적어도 2 개) 및/또는 공구 홀더(적어도 2 개)상에 부착될 수 있는 공구 헤드에 대한 잠금요소에 의해서 생기는 포지션닝 무브먼트는 선형 이동(movement) 또는 회전 이동일 수 있다. 회전 포지션닝 무브먼트는 공구 헤드의 회전 축을 중심으로 얻어질 수 있다. 공구 홀더는 회전축 중심으로 닫힌 경로를 따라 회전 할 수 있다.
잠금 요소를 통해 달성되는 포지션닝 조정은 선형 무브먼트인 것이 바람직하지만, 회전 무브먼트일 수도 있다.
카운터 요소(적어도 하나)가 잠금 요소(적어도 하나)에 상응하는(corresponding, 일치하는, 들어맞는) 톱니 또는 맞물림 외형(claw profile)을 갖는 경우, 잠금 요소에 의한 조정 무브먼트를 공구 홀더에 대한 포지션닝 무브먼트로 변환하는 것은 비교적 간단하다. 상기 톱니 또는 맞물림(클로) 외형은, 잠금 요소의 톱니 또는 맞물림 외형이 카운터 요소의 톱니 또는 맞물림 외형과 맞물려 결합되고, 이어서 잠금/카운터 요소가 회전 될 수 있도록, 잠금 요소와 상응하도록(일치하도록, 들어맞도록) 설계 될 수 있다.
카운터 요소가 축 방향으로 제자리에 정지해 있는 경우, 즉 잠금 요소의 연결에 의해 축의 방향을 따라 변위되지 않고 단지 회전하는 경우, 에너지 손실이 거의 없이 잠금 요소에 의한 조정 무브먼트는 카운터 요소에 의한 회전 무브먼트(이동, 운동)로 변환될 수 있다. 이는 잠금 요소 및 카운터 요소가 초기 무브먼트(조정 무브먼트)를 제2 무브먼트, 즉 포지션닝 무브먼트로 변환될 수 있게 하는 일종의 기어 단계를 형성할 수 있게 해 준다. 또한, 적어도 하나의 공구 홀더가 작업 위치에 도달하고, 이어서 잠금 요소가 잠금 위치에 도달할 때, 이 기어 단계의 사용을 통해 상기 카운터 요소가 잠금된다.
잠금 요소와 카운터 요소는 서로 상응(일치)하는 톱니 또는 맞물림 외형을 갖는 것이 특히 바람직하다. 톱니 또는 맞물림 외형의 톱니 또는 맞물림 돌출부는 바람직하게는 카운터 요소의 회전축 중심으로 고르게 분배되어 있어야 한다.
공구 홀더와 카운터 요소 사이의 무브먼트가 방해받지 않고 피해질 수 있도록 공구 홀더가 카운터 요소에 연결될 수 있다. 다시 말해서, 공구 홀더 및 카운터 요소는 회전적으로 고정되는 방식으로 연결될 수 있다. 이는 잠금 요소에 의해 상기 공구 홀더에 확실하게 전달되게 하는 상기 카운터 요소에 의한 어떠한 무브먼트도 가능하게 해준다.
공구 교환 장치에는 공구 헤드가 설치될 수 있다. 공구 홀더(적어도 2 개)를 이 공구 헤드에 부착하거나 내장할 수 있다. 공구 헤드는 공구 교환 장치의 프레임 및/또는 베이스 바디에 대해 회전 이동으로 이동(move)하는 것이 또한 가능하다.
공구 교환 장치의 설계와 관련하여, 잠금 요소가 프레임 또는 베이스 바디의 일부로서 설계되고, 카운터 요소가 상술한 바와 같은 이동 가능한(movable) 공구 헤드 상에 설계되는 것을 보장할 수 있다. 잠금 요소는, 카운터 요소가 프레임에 부착되고, 상술한 것과 같은 이동 가능한 공구 헤드 상에 설계될 수 있다.
공구 교환 장치를 위한 하나의 특히 바람직한 설계는 잠금 요소가 공구 교환 장치의 베이스 바디에 대해 회전식 또는 비-회전식으로 고정되어 축방향으로 고정된 맞물림 요소로서 설계되고, 카운터 요소가 회전축에 대해 축 방향으로 변위 가능한 회전가능한 카운터 맞물림 요소로 설계된다. 잠금 요소 및 카운터 요소 모두는 각각 카운터 요소의 회전축에 대해 각도를 갖는 적어도 하나의 맞물림 플랭크(claw flank)를 갖는다. 상기 2개의 맞물림 요소의 맞물림 플랭크는 서로 상응하도록 설계되고 카운터 요소의 회전축에 대해 각도를 갖는 맞물리는 표면(engaging surfaces)을 가질 수 있으므로, 카운터 요소를 잠금 요소 상의 잠금 위치로 조정함으로써 구동력은 맞물림 플랭크와 그들의 맞물리는 표면을 통해 카운터 요소로 전달될 수 있다.
또한, 맞물림 요소로서 설계된 잠금 요소 및 카운터 맞물림 요소로서 설계된 카운터 요소는 잠금 위치에서 카플링되는 일종의 맞물림(claw)를 형성한다.
공구 교환 장치가 포지션닝 장치의 특징을 갖는 것이 또한 유리할 수 있다. 이러한 포지션닝 장치와 더불어, 포지션닝 힘(positioning force)이(바람직하게는 카운터 요소를 통해) 공구 홀더에 적어도 간접적으로 전달될 수 있다. 포지션닝 힘(force)은 공구 헤드, 공구 홀더가 부착 될 수 있는 공구 헤드, 특히 상술한 유형 중 하나로 전달될 수 있다.
포지션닝 장치는 포지션닝 힘에 의해서 상기 공구 홀더를 작업 위치에서 중간 또는 휴지 위치(rest position)로 자동적으로 이동하도록 설치될 수 있다. 상기 카운터 요소는 상기 포지션닝 힘에 의해서 작업 위치에 상응하는 위치로부터 결합 위치로 이동될 수 있다. 이러한 설계는 포지션닝 장치가 카운터 요소에 직접 작용하는 경우에 특히 유리하다. 카운터 요소는, 이 결합 위치에서, 적어도 2개의 공구 홀더의 다른 것이 잠금 요소의 사용에 의해서 작업 위치로 이동 위치하도록, 잠금 요소가 카운터 요소와 다시 맞물릴 수 있도록, 또는 그 반대로 카운터 요소가 잠금 요소와 맞물릴 수 있도록, 설계될 수 있다. 이러한 방법으로, 공구 교환 장치는, 카운터 요소가 잠금 요소를 통하여 잠금 위치로부터 들어올려지고 카운터 요소가 해제되거나 잠금되지 않자 마자, 포지션닝 장치에 의해 카운터 요소가 자동적으로 결합 위치로 이동되도록, 생성되게 할 수 있다.
카운터 요소는 공구 홀더의 위치를 결합 위치로 자동적으로 이동시킬 수 있고, 이 결합 위치에서는 상기 공구 홀더의 어느 것도 작업 위치에 배치되지 않고, 적어도 상기 공구 홀더의 하나를 잠금 요소의 도움으로 작업 위치로 이동 위치할 수 있도록 카운터 요소의 새로운 맞물림 및 포지션닝이 이루어진다.
포지션닝 힘의 크기는 잠금 요소와 카운터 요소의 상대 위치에 따라 달라진다. 포지션닝 힘은, 잠금 요소가 잠금 위치에 있는 경우, 앞에서 언급된 예와 같이, 공구 홀더의 포지션닝 이동 방향으로 작용할 수 있다. 잠금 요소가 잠금 위치에 있고 적어도 공구 홀더 중 하나가 작업 위치에 있을 때 포지션닝 힘이 최고 크기를 갖게 되면 특히 유리할 수 있다. 이러한 경우에서는 잠금 요소가 카운터 요소를 해제하자마자 포지션닝 무브먼트의 방향으로 작용하는 충분한 포지션닝 힘으로 인하여, 공구 홀더와 함께 카운터 요소가 이동될 수 있는 것이 보장될 수 있다.
또한, 포지션닝 힘은, 특히 카운터 요소에 대하여, 공구 홀더의 포지션닝 무브먼트의 방향으로, 또는 반대 방향으로, 연속하여 이어지는 상대적인 위치에 대하여 작용되고 정렬될 수 있다. 이는 카운터 요소 및 공구 홀더를 잠금 요소에 대해 정해진 중간 또는 결합 위치로 자동적으로 위치시키거나 재위치시키는 데 포지션닝 장치가 사용될 수 있음을 의미한다. 두 개의 연속하는 상대 위치에 대하여 반대로 작용하는 포지션닝 힘 벡터로 인해, 포지션닝 장치는 공구 홀더를 중간 위치 및/또는 카운터 요소를 결합 위치 중심으로 위치되게 할 수 있고, 이렇게 하여 잠금 요소가 포지션닝 과정의 단계에서 카운터 요소와 한번 더 맞물릴 수 있게 된다. 특히 바람직하게는 카운터 요소가 결합 위치에 있을 때 포지션닝 힘은 최소 크기가 된다.
상기 결합 위치에 상기 카운터 요소를 확실하게 홀딩하기 위하여, 상기 포지션닝 장치는, 바람직하게는 방사선 방향으로 홀딩하는 힘(유지력)을 상기 카운터 요소에 작용하면 더 유리할 수 있다. 이러한 홀딩하는 힘은 상기 카운터 요소가 결합 위치에 배치되는 경우 최대 크기일 수 있다
포지션닝 장치는 공구 교환 장치의 프레임 또는 베이스 바디 및 카운터 요소 사이에 배치되거나 설계될 수 있으며, 적어도 2 개의 공구 홀더를 갖는다. 포지션닝 장치는 특히 바람직하게는 자기(magnetic) 포지션닝 장치로서 설계 될 수 있다. 영구 자석으로 이루어진 자기 포지션닝 장치를 사용하면 포지션닝 장치에 별도의 에너지 공급 장치가 필요하지 않다. 포지션닝 장치가 자기 포지션닝 장치로 설계된 경우, 상기 포지션닝 힘을 생성하기 위해 카운터 요소에 대해 고정된 적어도 하나의 자석 및 적어도 하나의 카운터 자석은 카운터 요소상에 배치되는 것을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 자석 및 상기 적어도 하나의 카운터 자석으로, 카운터 요소가, 특히 잠금 요소가 카운터 요소와 맞물리지 않는 경우에, 결합 위치에 위치될 수 있게 한다.
특히 바람직한 공구 교환 장치의 실시예에서는, 자기 포지션닝 장치가 리테인닝 링 상의, 특히 상기 카운터 요소의 회전 축 주위로, 상응하는 극 방향으로 균등하게 분배되는 복수개의, 바람직하게는 4개의 개별 자석을 가질 수 있다. 상기 카운터 요소는, 차례로, 상응하게 배치된 동일한 개수의 카운터 자석을 가질 수 있다. 상기 카운터 요소가 작업 위치에 있는 경우, 상기 자석 및 상기 카운터 자석은 상호 인력을 통해 상술한 포지션닝 장치에 의해 요구되는 포지션닝 힘 및/또는 홀딩하는 힘(유지력)을 발생시킬 수 있고, 카운터 요소를 자동적으로 결합 위치로 이동시킬 수 있으며, 상기 잠금 요소는 상기 공구 홀더를 재-위치시키기 위해서 재-맞물릴 준비상태가 된다.
자석의 개수 및 카운터 자석의 개수는 공구 교환 장치상의 개별 공구 홀더 개수의 수 또는 정수배에 상응하는 것이 특히 유리할 수 있다. 이는, 예를 들어, 공구 홀더가 작업 위치에 배치되지 않고, 상기 카운터 요소가 자기 포지션닝 장치를 사용하는 각각의 공구 홀더에 대한 별도의 결합 위치로 이동 될 수 있게 할 수 있다.
상기 포지션닝 장치는 볼-래치 메커니즘(ball-latch mechanism)을 갖는 스프링 작동식 포지션닝 장치로 설계될 수도 있다.
상기 잠금 요소를 조정하기 위해, 구동 장치는 드라이브(구동기)를 가질 수 있다. 상기 드라이브는 선호도에 따라 전기, 공압, 유압 또는 전자기식일 수 있다.
상기 구동 장치가 공구 공급을 해주는 공작 기계의 구동 장치인 경우에 특히 유리하다. 이는 구동 장치가 이중 기능을 수행하고 공구 교환 무브먼트가 일어나도록 해준다.
상기 언급된 특징은 또한 공구 교환 장치와 관련된 청구항에 따른 공구 교환 장치를 특징으로 하는 공작 기계에 의해서도 달성될 수 있다.
이런 맥락에서, 상기 공작 기계가, 공구 공급을 되게 해주고 상기 잠금 요소와 상기 카운터 잠금 요소 사이의 상대적인 조정 무브먼트가 일어나도록 해주도록 설계된 구동 장치를 갖는다면 유리할 수 있다. 그러면, 상기 공구 교환 프로세스를 위한 추가적인 구동이 불필요하게 된다. 여기서, 상기 공구 공급은, 예를 들어, 원형이 아닌 공작물을 처리할 수 있도록 공작물 회전과 동기화되는 것이 바람직하다. 상기 조정 무브먼트와 공구 공급은 서로 서로 평행하게 배열되는 것이, 예를 들어 동일한 직선에 따라 배열되는 것이 또한 유리하다.
조정 동작과 공급 동작 사이를 스위치할 수 있도록 공작 기계에는 특히 잠금 태핏(tappet)을 갖는 잠금 장치를 가질 수 있다. 이 잠금 장치를 사용함으로써, 공구 교환 장치의 잠금 요소는, 공작 기계의 프레임 및/또는 카운터 요소에 대해, 공구 교환 과정 동안 적어도 고정될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 특히 상기 공구 교환 장치를 청구하는 청구항 중 하나인, 공구 교환 장치를 사용하여 공구를 교환하고, 공구를 홀딩하기 위한 공구 교환 장치상의 공구 홀더는 공구 교환 장치상의 잠금 요소와 카운터 요소 사이의 상대적인 조정 무브먼트를 통해 작업 위치에 이동 위치하는 방법을 제공한다, 이러한 상기 잠금요소는, 고정밀 공작 기계에서 특히 필요하고, 이중 기능을 수행할 수 있고, 상기 공구 홀더를 잠글뿐만 아니라 상기 공구 홀더를 작업 위치로 이동시키도록 할 수 있다.
상기 잠금 요소는, 상기 공구 홀더를 카운터 요소를 잠금시키는 잠금 위치에 위치하도록 이동될 수 있다. 그러나, 상기 카운터 요소를, 공구 홀더를 잠금 요소에 대한 잠금 위치에 위치하도록 이동하는 것이 또한 가능할 수 있다. 여기서, 상기 조정 무브먼트는 상기 카운터 요소의 포지션닝 무브먼트로 변환될 수 있다. 이와 같이, 상기 잠금 요소 및/또는 상기 카운터 요소가 잠금 위치에 도달 할 때, 공구 홀더 중 하나는 작업 위치에 이미 있거나 위치될 수 있다.
상기 잠금 요소 및/또는 상기 카운터 요소가 잠금 위치로부터 해제된 후에, 상기 공구 홀더는 작업 위치로부터 중간 위치로 조정 이동될 수 있다. 또한, 해제된(즉, 더 이상 잠기지 않은) 카운터 요소는 작업 위치에 상응하는 위치에서 상기 카운터 요소와 상기 공구 홀더가 다시 잠금 되는 결합 위치로 이동할 수 있다. 상기 이동 모두는 바람직하게는 상기 잠금 요소 및/또는 상기 카운터 요소가 상기 잠금 위치에서 맞물림이 해제된 후에 자동적으로 일어날 수 있다. 상기 공구 홀더 및/또는 상기 카운터 요소의 자동적인 조정 이동은 조정 장치에 의해서 생길 수 있다. 이런 경우에, 예를 들어 청구항 9 내지 청구항 12 중 하나에, 상세하게 기재된 조정 장치가 이용될 수 있다.
공구 홀더가 작업 위치로 이동되면, 공구는 공작물을 머시닝, 예를 들어 터닝 또는 밀링, 및/또는 그라인딩하는데 사용될 수 있다. 이것은 특히 한 번의 클램핑 작업을 사용하는 비 원형 회전 부품을 생산할 때 공작물의 회전과 동기화 될 수 있다. 이러한 머시닝은 공구 교환 전에 또한 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예는 다음 도면을 참조하여 기술된다. 다음 도면은 부분적으로 개략적인 표현으로 표시되어 있다.
제1도는 다수의 공구 홀더를 구비한 공구 교환 장치를 갖는 본 발명에 따른 공작 기계의 사시도.
제2도는 제1도에 도시된 공구 교환 장치의 사시도.
제3도는 제1및 제2도에 도시된 공구 교환 장치의 사시도로서, 제1도 및 제2도에 도시된 공구 헤드용 캐리어 플레이트를 특징으로 하는 공구 교환 장치상의 카운터 요소를 도시하고 있다.
제4도는 제1도 내지 제3도에 표시된 공구 교환 장치의 측면도로,(카운터) 맞물림 외형과 잠금 요소를 특징으로 하는 카운터 요소는 카운트 요소상의 맞물림 외형에 해당하는 맞물림 외형과 맞물리는 것을 도시하고 있다.
제5도는 제 4도에서 A-A로 표시된 선에 따른 공구 교환 장치의 단면도.
제6a도는 잠금 요소가 잠금 위치에 있는 상태에서 제 6b도에서 B-B로 표시된 선을 따른 공구 교환 장치의 단면도.
제6b도는 결합되어 있는 맞물림 외형을 갖는 이전 도면에 도시된 공구 교환 장치의 제 6a도에 상응하는 측면도.
제7a도는 제 7b도에서 C-C로 표시된 선을 따른 공구 교환 장치의 단면도.
제7b도는 잠금 요소가 시작 위치에 도시된, 즉 카운터 요소상의 맞물림 외형과 맞물리지 않는, 잠금 요소가 스타팅 위치에서 보여지는 공구 교환 장치에 상응하는 제 7a도의 측면도.
제8a도 및 제 8b도는 앞의 도면에 도시된 공구 교환 장치의 단면도 및 측면도로서, 상기 카운터 요소는 상기 조정 장치에 의해서 발생되는 무브먼트를 통하여 상기 결합 위치에 도달하고, 상기 카운터 요소는, 상기 잠금 요소가 상기 공구 홀더의 후속 포지션닝을 보장하기 위하여 상기 카운터 요소의 맞물림 외형과 다시 맞물리도록, 상기 잠금 요소에 대하여 배치된다.
제9a도 내지 제10b도는 이전 도면에 도시된 공구 교환 장치의 추가 단면도 및 측면도로서, 제9b도에서, 잠금 요소는 중간 위치에 도시되고, 카운터 요소는 공구 홀더 중 하나가 이의 잠금 작업 위치로 이동할 때 상응하는 중간 위치에 도시되고, 제10a도 및 제10b도에서, 카운터 요소는 공구 홀더 중 하나가 작업 위치에 상응하는 위치에 도달하고 상기 잠금 요소는 최종 잠금 위치에 도달한다.
제11도 내지 제16도는 공구 교환 장치를 위한 본 발명을 특징으로 하는 공작 기계에 대한 본 발명의 측면도로서, 공작 기계상의 구동 장치를 사용하는 공구 교환 과정을 도시한다.
또한, 상기 도면들은 공구 교환 장치를 나타내고 1로 정의하고 사용한다. 상기 공구 교환 장치(1)는, 적어도 부분적으로 제1도 및 제11 도 내지 제16도에 도시된 상기 공작 기계(18)와 함께 사용된다. 나머지 제2내지 제10b도는 공구 교환 장치(1)의 다른 사시도들을 도시한다.
공구 교환 장치(1)에는 공구 헤드(23)가 장착된다. 서로 90도 간격으로 배열된 총 4 개의 공구 홀더(2)가 공구 헤드(23)에 부착된다. 공구(3)는 각각의 공구 홀더(2)에 부착된다. 공구 교환 장치(1)는 공구 홀더(2)를 공작 기계(18)의 프레임(5)에 대해 그리고 공구 교환 장치(1)의 베이스 바디(5a)에 대해 작업 위치로 이동시키는 구동 장치(4)를 특징으로 한다. 작업 위치는 6으로 표시된 점선을 통해 제1도에 표시된다.
구동 장치(4)는 잠금 요소(7) 및 카운터 요소(8)를 포함한다. 공구 홀더(2)가 장착된 공구 헤드(23)는 카운터 요소(8)에 연결된다. 잠금 요소(7) 및 카운터 요소(8)는 공구 헤드(23)상의 4 개의 공구 홀더(2)를 작업 위치(6)로 차례로 이동하여 잠금요소(7)와 맞물릴 수 있다. 도면에 도시된 예에서 주어진 샘플 설계에서, 예를 들어 참조 번호 9와 함께 제10a도에 표시된 것처럼, 공구 홀더(2)는 카운터 요소(8)가 잠금 요소(7)에 대한 잠금 위치로 이동됨으로써 위치를 잡게 된다.
조정 과정 동안, 잠금 요소(7)는 카운터 요소(8)와 기계적으로 결합되는데, 카운터 요소(8)에 의한 이의 잠금 위치(9)(제9b도 및 제10b도의 화살표(22)로 도시된 바와 같이)로의 선형 무브먼트가 화살표(21)(제9a도 및 제9b도)를 통해 도시된 방향으로 카운터 요소(8)에 의한 포지션닝 무브먼트가 결과적으로 일어나는 방식으로 결합된다.
이와 같이 그 자체로, 카운터 요소(8)는 공구 홀더(2)의 작업 위치(6)에 상응(일치)하는 위치 또는 상대 위치로 이동된다. 카운터 요소(8)의 상응 위치(corresponding position) 또는 상대 위치(relative position)는 제10a도 및 제10b도에서 뿐만 아니라 제6a도 및 제6b도에 도시되어 있다.
상기 포지션닝 무브먼트(21)는, 그 효과는 잠금 요소(7) 및 카운터 요소(8)의 사용을 통하여 공구 헤드(23)상의 공구 홀더(2)로 전달되고, 공구 헤드(23) 및 카운터 요소(8)에 의해 설정된 회전축(R) 중심으로 움직이는 회전 무브먼트이다. 카운터 요소(8)에 의해 유발되는 조정 무브먼트(22)는 잠금 요소(7)에 대해, 그 자체가 축방향으로 고정된 위치이고, 공구 헤드(23) 및 카운터 요소(8)에 의해 설정된 회전축(R)의 방향으로 움직이는 선형 무브먼트이다.
카운터 요소(8)는 맞물림 외형(10)을 특징으로 한다. 잠금 요소(7)는 상응하는 맞물림 외형(10)을 특징으로 한다. 카운터 요소(8)가 잠금 요소(7)상의 맞물림 외형(10)과 맞물릴 때, 카운터 요소(8)는 회전될 수 있다. 잠금 요소(7)는, 베어링(19)을 통하여, 공구 교환 장치(1)의 베이스 바디(5a)상에서 축 방향으로 제자리에 유지되며, 즉 회전 축(R)에 대해 축 방향으로 고정된다. 잠금 요소(7)는 축 방향에 대한 공구 교환 장치(1)의 베이스 바디(5a)상에 마운트된다. 이에 대한 효과는 제2도 내지 제10b도, 특히 제11도 내지 제16도에 도시된 잠금 요소(7)에 의해 정해진 2 개의 위치를 비교할 때 명백하다.
공구 홀더(2)는 공구 홀더(2) 및 카운터 요소(8)에 의한 상대 무브먼트를 방지하는 방식으로 공구 헤드(23)를 통해 카운터 요소(8)에 연결된다. 공구 홀더(2)는, 회전할 수 없도록, 공구 헤드(23)를 통해 카운터 요소(8)에 연결되어 있다.
특히, 제3도 및 제4도는 카운터 요소(8)가 사용 위치에서 공구 헤드(23)를 향한 단부에서 캐리어 플레이트(11)를 어떻게 포함하는지를 도시한다. 공구 헤드(23)는 사용 위치에서 이 캐리어 플레이트(11)를 통해 카운터 요소(8)에 부착된다. 캐리어 플레이트(11)는 토크가 잠금 요소(7)로부터 카운터 요소(8)로 전달되고, 최종적으로 공구 헤드(23) 및 이에 부착된 공구 홀더(2)로 전달될 수 있게 한다. 캐리어 플레이트(11)는 공구 헤드(23)를 카운터 요소(8)에 연결하는 편리한 부착물로서 기능한다. 카운터 요소(8) 에의 연결을 통해-회전 가능하게 부착된-공구 교환 장치(1)상의 공구 헤드(23)는 공작 기계(18)의 프레임(5)에 대해 그리고 공구 교환 장치(1)의 베이스 바디(5a)에 대해 회전될 수 있다.
잠금 요소(7)는 베이스 바디(5a) 상에 배열된다. 카운터 요소(8)는 가동 공구 헤드(23)를 통해 측면에 부착된다. 베이스 바디(5a)는 도면들에 걸쳐 보여지는브래킷(5b)을 갖는다. 이 브래킷(5b)은 유리 스케일(도시되지 않음)을 부착하는데 사용되며, 이를 통해 공작 기계(18)의 프레임(5)에 대한 베이스 바디(5a)의 이동이 모니터링 될 수 있다.
베이스 바디(5a)를 공작 기계(18)의 상응하는 파트에 고정하기 위해, 원주 플랜지(5c)가 사용될 수 있다.
카운터 요소(8)는 위에서 언급된 맞물림 외형(10) 중 하나가 부착되는 카운터 맞물림 요소(12)이다. 잠금 요소(7)는 회전축(R)에 대해 축 방향으로 고정되고 카운터 요소(8)에 대해 축 방향으로 고정되는 맞물림 요소(13)로서 설계되며, 이는 또한 상기 언급된 다른 맞물림 외형(10)을 특징으로 하며, 베이스 바디(5a)에 대해 회전적으로 고정된다. 잠금 요소(7)는 맞물림 요소(13)로서 설계되고, 공구 교환 과정 동안 회전축(R)에 대해 축 방향으로 변위되지 않는다는 점에서 축 방향으로 고정된 맞물림 조(claw jaw)와 기능이 유사하다. 한편, 카운터 요소(12)는 카운터 맞물림 요소(8)로서 설계되고 축 방향으로 변위된 맞물림 슬리브(claw sleeve)와 유사하다. 여기에 주어진 실시예에서, 카운터 요소(8)는 적어도 교환 과정 동안 정지 상태인 잠금 요소(7)에 대해 이동된다.
잠금 요소(7) 및 카운터 요소(8)는 맞물림 외형(10)의 맞물림 플랭크(15) 상에 매칭 결합(맞물림, engaging) 표면(14)을 갖는다. 결합 표면(14) 및 맞물림 플랭크(15)는 회전축(R)과 정렬된다. 결합 표면(14) 및 맞물림 플랭크(15)는 회전축(R)에 대하여 소정의 각도로 각진 상태로 정렬된다. 결합 표면(14)의 각진 위치를 통해, 카운터 요소(8)로부터의 구동력이 편향될 수 있고 카운터 요소(8)의 축 방향 조정 무브먼트(22)가 카운터 요소(8)에 의해 회전 포지션닝 무브먼트로 전달될 수 있다. 유사하게, 이들의 각진 위치를 통해, 결합 표면(14) 및 맞물림 플랭크(15)는 포지션닝 무브먼트의 회전 방향을 결정한다.
잠금 요소(7) 및 카운터 요소(8)는 모두 총 4 개의 맞물림 돌출부(15a)를 가지며, 서로에 대해, 맞물림 플랭크(15)는 카운터 요소의 회전축(R) 주위에서 90도만큼 오프셋되어 있다. 이는 잠금 요소(7)가 카운터 요소(8)를 4 개의 다른 위치로 이동시키고 이들 위치를 확보하게 하는 것을 가능하게 한다. 맞물림 돌출부(15a) 및 맞물림 플랭크(15)의 설계는 공구 홀더(2)의 설계에 서로 상응(일치)한다. 또한, 잠금 요소(7)에 각이 지게 제공된 맞물림 플랭크(15)의 수는 공구 홀더(2)의 수 뿐만아니라 카운터 요소(8)상에 제공된 각진 맞물림 플랭크(15)의 수에 서로 상응한다.
공구 교환 장치(1)는 또한 포지션닝 장치(16)를 특징으로 한다. 이 포지션닝 장치(16)는 카운터 요소(8)가 잠금 요소(7)로부터 해제될 때 카운터 요소(8)를 이동시키는 데 사용된다. 이러한 이동은 후속적으로 공구 홀더(2)를 작업 위치(6)에 위치시키고, 마지막으로 카운터 요소(8)와 위치된 공구 홀더(2)를 제자리에 고정시키기 위해 잠금 요소(7)을 카운터 요소(8)와 맞물려 결합되게 하는 것을 가능하게 해준다.
이를 위해, 포지션닝 장치(16)는 카운터 요소(8)를 통해 공구 헤드(23) 및 공구 홀더(2)로 전달될 수 있는 포지션닝 힘을 발생시키도록 설계된다. 포지션닝 힘은 4 개의 공구 홀더(2) 각각을 자동으로 이동시키는 데 사용되며, 특히, 카운터 요소(8)가 잠금 위치(9)로부터 이동함에 따라, 카운터 요소(8)를 작업 위치(6)에서 중간 위치로 이동시키는 데 사용된다. 이 중간 위치에서, 카운터 요소(8)는 잠금 요소에(7)에 대해 결합 위치(17)에 배치된다..
결합 위치(17)는 제8a도에서 점선을 통해 도시되어 있다. 결합 위치(17)에서, 제9a도 및 제9b도에 도시된 바와 같이, 카운터 요소(8)는 축 조정 과정을 통해 잠금 요소(7)와 다시 한번 맞물릴 수 있다. 이는 다음 공구 홀더(2)가 작업 위치(6)로 이동될 수 있게 한다(제6a도 및 제6b도, 및 제10a도 및 제10b 도 참조).
포지션닝 장치(16)에 의해 요구되는 포지션닝 힘의 크기는 카운터 요소(8)와 잠금 요소(7)의 상대 위치에 의존한다. 이것은 포지션닝 힘은 작업 위치(6)에 상응하는 잠금 요소(7)에 대한 카운터 요소(8)의 상대 위치에서, 즉 카운터 요소(8)가 잠금 요소(7)에 의해 제 위치에 고정될 때(제6a도 및 제6b도, 및 제10a도 및 제10b도 참조) 최대값을 갖는다는 것을 의미한다. 이러한 방식에서, 화살표(21)를 통해 도시된 바와 같이, 공구 홀더(2)에 의해 포지션닝 무브먼트의 방향으로 작용하고 공구 홀더(2) 뿐만 아니라 최종적으로 카운터 요소(8)를 제자리에 연속적으로 이동시키는 포지션닝 힘은 카운터 요소(8)와 공구 홀더(2)가 잠금 요소(7)로부터 해제된 후 결합 위치(17) 내로 이동시키기에 충분하도록 설계적으로 확보될 수 있다.
상술한 포지션닝 힘은 잠금 요소(7)에 대한 카운터 요소(8)의 연속적인 상대 위치를 통해 이동하고, 공구 홀더(2)의 포지션닝 무브먼트(21)의 방향과 반대 방향 사이에서 그 이동을 번갈아 교대하고, 또한 결합 위치(17)에서는 영의 값을 갖는다. 이는 카운터 요소(8)가 잠금 요소에 의해 해제될 때, 카운터 요소(8)는 포지션닝 장치(16)에 의해 제공되는 포지션닝 힘에 의해 안전한 중간 위치를 갖는다는 것을 의미한다. 제8a도는 카운터 요소(8) 및 이러한 중간 위치에 있는 포지션닝 장치(16)가 두 개의 연속적인 상대 위치에 있음을 도시한다. 이 중간 위치는 상술한 바와 같이 결합 위치(17)에 상응한다.
결합 위치(17)에서, 포지션닝 장치(16)는 잠금 요소(7)의 후속 결합을 위해 카운터 요소(8)를 결합 위치(17)에 유지하기 위해 유지력을 가한다. 카운터 요소(8)가 결합 위치(17)로부터 이동하는 방향에 관계없이, 포지션닝 장치(16)는 결합 위치(17)의 방향 및 반대 방향 모두에 포지션닝 힘을 자동으로 가한다.
포지션닝 장치(16)는 공구 교환 장치(1)의 베이스 바디(5a) 및 카운터 요소(8) 사이에 형성되는데, 이 위치에 대해 회전한다. 포지션닝 장치(16)는 자기(magnetic) 포지션닝 장치이며, 카운터 요소(8)의 회전축(R) 주위에 균등하게 분배된 4 개의 자석(20a)을 갖는 리테이닝 링(20)을 특징으로 한다. 2 개의 베어링(19)을 통해, 카운터 요소(8)는 공구 교환 장치(1)의 베이스 바디(5a) 상에 회전될 수 있는 방식으로 설치된다. 공구 교환 장치(1)의 베이스 바디(5a)는 또한 이들 요소에 대한 하우징 구조로 지칭될 수 있다.
자석(20a)을 특징으로 하는 리테이닝 링(20)은 장치 외부상에 사용 위치에서 카운터 요소(8)를 유지하고 공구 교환 장치(1)의 베이스 바디(5a)에 부착된다. 카운터 요소(8)에서 4 개의 카운터 자석(20b)은 카운터 요소(8)의 회전 축(R) 주위에 고른 간격으로 배열되고, 리테테이닝 링(20)상의 각각의 자석(20a)에 할당되어 자기(magnetic) 포지션닝 장치(16)의 일부를 형성한다. 제8a도에 도시된 바와 같이, 자석(20a) 및 카운터 자석(20b)은 카운터 요소(8)와 잠금 요소(7) 사이의 결합 위치(17)에 있을 때 서로 끌리는 방식으로 극성에 따라 배열되며, 따라서 이 경우 결합 위치(17)에 있을 때 카운터 요소(8)의 안정성을 보장한다. 결합 위치(17)에서, 자석(20a) 및 카운터 자석(20b)은 상호 인력 및 극성을 통해 방사상의 유지력을 형성한다.
고정 리테이닝 링(20)에 대해 카운터 요소(8)를 회전시킴으로써 자석(20a) 및 카운터 자석(20b)이 제8도에 도시된 위치로부터 변위될 때, 자석(20a) 및 카운터 자석(20b)은 결합 위치(17) 방향으로 포지션닝 힘(positioning force)을 생성한다. 이 포지션닝 힘은 적어도 하나의 접선 성분을 가지며 카운터 요소(8)가 잠금 요소(7)에 위치될 수 있기 전에 카운터 요소(8)에 의해 완화되어야 한다.
자석(20a) 및 카운터 자석(20b)에 의해 생성된 포지션닝 힘(force)은 카운터 요소(8)에 의해 가해지는 힘보다 작으며, 이는 맞물림 기반 잠금 요소(7) 및 맞물림 기반 카운터 요소(8)상의 맞물림 플랭크(15)를 통한 포지션닝 힘을 초래한다. 이와 같이, 포지션닝 장치(16)에 의해 생성된 포지션닝 힘은 카운터 요소(8)를 통해 극복될 수 있고, 카운터 요소(8)는 다음 공구 홀더(2)를 작업 위치(6)내로 시리즈로 이동시키기 위해 추가로 차례로 회전될 수 있다. 따라서, 카운터 요소(8)는 회전 슬라이드로서 기술될 수 있고, 이를 통해 카운터 요소(8)에 의한 축 방향 이동(무브먼트)이 카운터 요소(8)에 의한 회전 포지션닝 무브먼트(21)로 전환될 수 있다.
자석(20a) 및 카운터 자석(20b)은 공구 헤드(23)상의 4 개의 공구 홀더(2) 각각에 부착되어, 포지션닝 장치(16)는 각각 4 개의 자석(20a) 및 4 개의 카운터 자석(20b)을 가지며, 카운터 요소(8)의 회전축( R) 주변에 각각 약 90 도 간격으로 떨어져 있다.
구동 장치(4)는 잠금 요소(7)의 축 방향 조정을 위한 드라이브를 포함한다. 이 드라이브는 공작 기계(18)상의 구동 장치(4)의 일부이며, 고주파수에서 리트팅 무브먼트를 가능하게 하는 전자기 구동 장치(4)이다. 이와 같이, 공작 기계(18)는, 공구를 공급하고 잠금 요소(7)와 카운터 요소(8) 사이의 조정된 무브먼트를 하도록 설계되어 있는 구동 장치(4)를 특징으로 한다. 이는 공구 교환 중에 상기 조정된 무브먼트를 제공하기 위한 별도의 구동 장치가 필요하지 않다는 것을 의미한다.
공작 기계(18)는 추가적으로 잠금 태핏(tappet)(25)을 갖는 잠금 장치(24)로 구성되어 있다. 잠금 장치(24) 및 잠금 태핏(25)을 통해, 공구 교환 장치(1)의 잠금 요소(7)는 공구 교환 과정 중에 공작기계(18)의 프레임(5)에 대해 부착될 수 있다. 이를 위해, 잠금 태핏(25)은 잠금 요소(7)상의 상응하는 리세스(26)에 삽입된다. 이 위치에서, 예를 들어 제13도에 도시된 바와 같이, 잠금 태핏(25)은 잠금 요소(7)를 제자리에 유지하고, 공작 기계(18)의 구동 장치(4)가 상술한 바와 같이 공구 교환 과정에 필요한 방향으로 움직일 때 카운터 요소(8)가 잠금 요소(7)로부터 해제되는 것을 보장한다.
구동 장치(4)로부터의 고주파 진동하는 공급기(피더) 무브먼트 동안에 잠금 요소(7)로부터 카운터 요소(8)의 의도하지 않은 해제를 방지하기 위해, 잠금 요소(7)를 카운터 요소(8)상의 잠금 위치에 고정시키는 압축 스프링(27)이 포함된다.
제11도는 작동중인 공작 기계(18)를 도시한다. 작동 중에, 잠금 태핏(25)이 풀리고 잠금 요소(7)는 공작 기계(18)의 구동 장치(4)에 의해 제공된 이동으로 자유롭게 이동할 수 있다. 또한, 작동 중에, 구동 장치(4)는 도구(3)가 부착된 공구 헤드(23)를 위한 공급기 드라이브로서 작용한다.
제12도에서, 공구 헤드(23)는 제11도에서의 위치와 비교하여 후퇴된다. 여기서, 잠금 요소(7)는 잠금 태핏(25)이 잠금 요소(7)상의 리세스(26) 내로 삽입될 수 있는 방식으로 잠금 장치에 대한 배치되어 있다. 이를 위해, 잠금 태핏(25)은 이러한 목적으로 공압식 및/또는 유압식으로 작동될 수 있다.
제13도에서, 잠금 태핏(25)은 리세스(26)에 삽입되었다. 이는 잠금 태핏(25) 및 공작 기계(18)의 프레임(5)에 대해 잠금 요소(7)를 고정시킨다. 여기서, 공작 기계(18)는 공구 교환 모드에 있다. 공작 기계(18)상의 구동 장치(4)는 이제 공구 교환 드라이브로서 기능할 수 있다.
제14도에서, 공구 헤드(23)는 구동 장치(4)에 의해 생성된 이동을 통해 전진 이동한다. 잠금 요소(7)가 잠금 태핏(25)에 의해 고정됨에 따라, 카운터 요소(8)와 잠금 요소(7)는 구동 장치에 의해 야기되는 선형 조정 무브먼트(22)에 의해 서로 서로 해제된다. 카운터 요소(8)가 잠금 요소(7)로부터 완전히 해제되면, 포지션닝 장치(16)는 잠금 요소(7)에 대한 카운터 요소(8)를 결합 위치(17)로 돌릴 수 있고 공구의 교환을 즉각적으로 할 수 있다.
제15도에서, 카운터 요소(8)를 갖는 공구 헤드(23)는 구동 장치(4)에 의해 그 이전 위치로 다시 뒤로 이동된다. 맞물림 플랭크(15)상의 맞물림 표면(14)을 통해, 공구 헤드(23)의 선형 복구(restoring) 이동은 포지션닝 무브먼트로 전환되어 공구(3)가 교환된다.
제16도에서, 잠금 태핏(25)은 잠금 요소(7)의 리세스(26)로부터 물러난다. 잠금 요소(7)는 압축 스프링(27)에 의해 카운터 요소(8)에 대해 다시 눌러지게된다. 카운터 요소(8)는 잠금 요소(7)에 의해 제자리에 고정된다. 공구 교환이 완료되었다. 공작 기계(18)는 다시 한번 작동되고 공작 기계(18)의 구동 장치(4)는 공급기를 이동시키는데 사용될 수 있다.
상술한 공구 교환 장치(1)는 후술하는 바와 같이 공작 기계(18)상에서 공구(3)를 교환하는 과정을 수행하는 데 사용될 수 있다.
이 과정에서, 공구 교환 장치(1) 상에 공구(3)를 운반하는 공구 홀더(2)는 공구 교환 장치(1)상의 카운터 요소(8)를 잠금 요소(7)상의 잠금 위치(9)로 가져옴으로써 작업 위치(6)에 도달한다. 공구 홀더(2)를 위치시키기 위해, 카운터 요소(8)는 잠금 요소(7)와 결합되고 잠금 요소(7)에 대해 이동한다.
상술한 바와 같이, 공구 홀더(2)와 카운터 요소(8)는 회전 고정 방식으로 서로 연결된다. 일반적으로, 공구 홀더(2)와 카운터 요소(8)는 그들 사이의 상대 이동이 불가능하도록 서로 연결되어야 한다. 카운터 요소(8)가 잠금 요소(7)상의 잠금 위치(9)에 도달하면, 공구 홀더(2)는 작업 위치(6)에 도달하고 잠금 요소(7)에 의해 이 위치에 고정된다. 카운터 요소(8)가 이의 잠금 위치(9)로부터 해제되면(제6a, 6b, 10, 및 10b도 참조), 공구 홀더는 작업 위치(6)로부터 자동으로 멀어지고 카운터 요소(8)는 결합 위치(17)로 이동한다. 이는 상술한 포지션닝 장치를 사용하여 달성된다. 포지션닝 과정 동안, 공구 홀더(2)는 폐쇄된 순환 경로를 따라 이동한다. 따라서, 공구 홀더(2)가 동일한 작업 위치(6)로 복귀하기 전에 경로의 완전한 회전이 완료될 필요가 있다.
본 발명은 공작 기계(18)에 사용되는 소위 공구 교환 장치(1)의 영역의 개선에 관한 것이다. 여기서, 공구 교환 장치(1)의 구동 장치(4)의 잠금 요소(7)의 도움으로 공구 홀더의 작업 위치(6)에 공구 홀더(2)를 위치시키는 것이 제공된다. 공구(3) 사용시에 요구되는 공구 홀더(2)상의 잠금 요소의 잠금 위치(9)로의 잠금 요소(7)의 무브먼트 이동(22)은, 잠금 요소(7)의 조정 무브먼트(2)가 공구 홀더(2)의 포지션닝 무브먼트(21)로 변환됨으로써 공구 홀더(2)를 작업 위치(6)에 위치시키는 데 사용된다(제3도 참조).
핵심 용어 목록
1: 공구 교환 장치
2: 공구 홀더
3: 공구
4: 구동 장치
5: 프레임
5a: 1의 베이스 바디
5b: 브라켓
5c: 플랜지
6: 작업 위치
7: 잠금 요소
7a: 1의 가이딩 요소
8: 카운터 요소
9: 잠금 위치
10: 맞물림 외형
11: 캐리어 플레이트
12: 카운터 맞물림 요소
13: 맞물림 요소
14: 결합 표면
15: 맞물림 플랭크
15a: 7과 8상의 맞물림 돌출부
16: 포지션닝 장치
17: 결합 위치
18: 공작 기계
19: 베어링
20: 리테이닝 링
20a: 자석
20b: 카운터 자석
21: 포지션닝 무브먼트
22: 조정 무브먼트
23: 공구 헤드
24: 잠금 장치
25: 잠금 태핏
26: 리세스
27: 압축 스프링
R: 8의 회전축

Claims (20)

  1. 각각 하나의 공구(3)를 홀딩하기 위한 적어도 2 개의 공구 홀더(2) 및 구동장치(4)를 갖는 공구 교환 장치로서,
    상기 구동장치(4)에 의해서 상기 공구 홀더(2)가 상기 공구 교환 장치의 프레임(5) 및/또는 베이스 바디(5a)에 대해 작업 위치(6)로 이동될 수 있고,
    상기 구동 장치(4)는 적어도 하나의 잠금 요소(7) 및 적어도 두 개의 상기 공구 홀더(2)에 적어도 간접적으로 연결된 적어도 하나의 카운터 요소(8)를 포함하고, 상기 공구 홀더(2)는 상기 잠금 요소(7) 및 상기 카운터 요소(8) 사이의 상대적인 조정 무브먼트를 통하여 작업 위치(6)로 위치하고 그곳에서 잠금되는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잠금 요소(7) 및 상기 카운터 요소(8)는, 잠금 위치(9)에서 상기 카운터 요소(8)에 대하여 실행된 상기 잠금 요소(7)의 조정 무브먼트가 및/또는 상기 잠금 요소(7)의 잠금 위치(9)로 상기 잠금 요소(7)에 대하여 실행된 상기 카운터 요소(8)의 조정 무브먼트가 상기 카운터 요소(8)의 포지션닝 무브먼트(21)로 변환될 수 있도록, 바람직하게는 기계적으로, 상호 작용하고, 그에 따라 상기 공구 홀더(2)는 작업 위치(6)로 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 카운터 요소(8)의 포지션닝 무브먼트 또는 상기 포지션닝 무브먼트(21)는, 특히 상기 공구 헤드(23)의 회전 축을 중심으로, 선형 무브먼트 또는 회전 무브먼트이고, 바람직하게는 회전 축(R)에 대하여 닫힌 경로를 따라 회전하고; 및/또는
    상기 잠금 요소(7) 및/또는 상기 카운터 요소(8)의 조정 무브먼트(22)가 선형 및/또는 회전 무브먼트인 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 카운터 요소(8)는 상기 적어도 하나의 잠금 요소(7)에 상응하게 형성된 톱니 외형 및/또는 맞물림 외형(10)을 갖고, 바람직하게는 상기 잠금 요소(7) 및 상기 카운터 요소(8)는 톱니 외형 및/또는 맞물림 외형(10)에 상응하게 형성된 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 홀더(2)는, 상기 공구 홀더(2) 및 상기 카운터 요소(8) 사이의 상대적인 무브먼트가 방지되고, 특히 상기 공구 홀더(2)가 상기 카운터 요소(8)에 회전되지 않게 연결되도록, 상기 카운터 요소(8)에 연결된 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 교환 장치(1)는 공구 헤드(23)를 갖고, 상기 공구 헤드(23) 상에는 상기 적어도 2개의 공구 홀더(2)가 배치되거나 형성되어 있고, 상기 공구 헤드(23)는 상기 프레임(5) 및/또는 상기 공구 교환 장치(1)의 상기 베이스 바디(5a)에 대하여 이동할 수 있고, 특히 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잠금 요소(7)는 상기 프레임(5) 및/또는 상기 베이스 바디(5a)상에, 상기 카운터 요소(8)는 이동 가능한 공구 헤드 또는 상기 공구 헤드(23)상에 배치되거나;
    상기 잠금 요소(7)는 이동 가능한 공구 헤드 또는 상기 공구 헤드(23)상에, 상기 카운터 요소(8)는 상기 프레임(5)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잠금 요소(7)는 상기 카운터 요소(8)에 대하여 축 방향으로 고정되고, 상기 카운터 요소(8)는 자기 회전 축(R)에 대하여 회전되고, 및/또는 상기 카운터 요소(8) 상에는 회전 축 방향으로 변위될 수 있는 카운터 맞물림 요소(12)가 형성되어 있고, 상기 잠금 요소(7) 및 상기 카운터 요소(8) 각각은 상기 카운터 요소(8)의 회전 축(R)에 경사진 적어도 하나의 맞물림 플랭크(15)를 갖고, 상기 맞물림 플랭크(15)는, 상기 조정 무브먼트(22)가 상기 맞물림 플랭크(15)를 거쳐 상기 카운터 요소(8)의 회전 포지션닝 무브먼트(21)로 전달될 수 있도록, 서로 상응하게 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 교환 장치(1)는 포지션닝 장치(16)를 갖고, 상기 포지션닝 장치(16)의 포지션닝 힘이, 적어도 간접적으로, 특히 상기 카운터 요소(8)를 거쳐, 상기 공구 홀더(2)로 전달되고,
    상기 공구 홀더(2)와 함께 상기 잠겨 있지 않은 카운터 요소(8)는, 상기 포지션닝 힘에 의해서 자동적으로 상기 작업 위치(6)로부터 결합 위치(17)로 위치되거나 이동될 수 있고, 그리고 상기 잠금 요소(7)가 상기 카운터 요소(8)와 또는 그 반대로 다시 결합되는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치(1).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 포지션닝 힘의 크기는 상기 잠금 요소(7) 및 상기 카운터 요소(8)의 서로 간의 상대적인 위치에 의존하고, 바람직하게는 상기 포지션닝 힘은 상기 잠금 요소(8)가 잠금 위치에 있는 동안에 상기 공구 홀더(2)의 포지션닝 무브먼트 또는 상기 포지션닝 무브먼트(7)의 방향으로 작동하고, 특히 더 바람직하게는 상기 포지션닝 힘은 상기 잠금 요소(7)가 상기 잠금 위치에 있을 때 최대값을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치(1).
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 카운터 요소(8)가 결합 위치(17)에 있을 때 포지션닝 힘이 최소값을 갖고, 바람직하게는 영이 되고, 그렇지 않으면 공구 홀더(2)의 포지션닝 무브먼트(21)의 방향 또는 반대 방향으로 작동하고, 바람직하게는 카운터 요소(8) 상의 하나에 작동하고, 특히, 포지션닝 장치(16)의 방사상 유지력은 카운터 요소(8)가 결합 위치(17)에서 최대값을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치(1).
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지션닝 장치(16)는 상기 공구 교환 장치(1)의 상기 프레임(5) 또는 상기 베이스 바디(5a)와 상기 카운터 요소(8) 사이에 배치되고, 및/또는 자기 포지션닝 장치(16)로서 배치되고, 특히 상기 카운터 요소에 대하여 고정된 적어도 하나의 마그네트(20a)를 갖고, 상기 카운터 요소(8)상에 배치된 적어도 하나의 카운터 마그네트(8)를 갖는 상기 포지션닝 힘 및/또는 유지력을 발생시키는 상기 포지션닝 장치(16)가 배치되어, 상기 카운터 요소(8)가 결합 위치(17)에 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치(1).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 장치(4)는 바람직하게 상기 포지션닝 무브먼트(22)를 발생시키는 전기 및/또는 전자기 및/또는 공압 및/또는 유압 구동 장치이고, 특히 상기 구동 장치(4)가 공구 공급을 해주는 공작 기계(18)의 구동 장치인 것을 특징으로 하는 공구 교환 장치(1).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 공구 교환 장치(1)를 갖는 공작 기계(18).
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공작 기계(18)는 구동 장치(4)를 갖고, 상기 구동 장치(4)는 바람직하게는 공작물 회전에 동기화되어 있는 공구 공급을 발생시키기 위해서 설계되고, 상기 잠금 요소(7) 및 상기 카운터 요소(8) 사이에서 상기 조정 무브먼트(22)는 바람직하게는 상기 공구 공급에 평행하게 되고, 및/또는
    상기 공작 기계(18)는, 특히 잠금 태핏(25)를 갖는, 잠금 요소(24)를 특징으로 하고, 상기 잠금 태핏(25)에 의해서 상기 공구 교환 장치(1)의 상기 잠금 요소(7)는 적어도 공구를 교환하는 동안에 상기 공작기계(18)의 상기 프레임(5)에 대하여 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 공작 기계(18)
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 공구 교환 장치(1)를 사용하는 공구(3) 교환 방법으로서,
    상기 공구 교환 장치(1)상에 상기 공구(3)를 홀딩하는 공구 홀더(2)가, 잠금 요소(7) 및 카운터 요소(8) 사이의 상대적인 조정 무브먼트(22)에 의해서, 작업 위치(6)에 위치하는 것을 특징하는 공구 교환 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 공구 홀더(2)를 위치시키기 위해 상기 잠금 요소(7)가 상기 카운터 요소(8)를 잠그는 상기 잠금 위치(9)로 이동되고, 및/또는 상기 공구 홀더(2)를 위치시키기 위해 상기 카운터 요소(8)가 잠금 위치(9)로 이동되고, 상기 조정 무브먼트(22)는 상기 카운터 요소(8)의 포지션닝 무브먼트(2)로 변환되고, 바람직하게는 상기 공구 홀더(2)는, 상기 잠금 요소(7) 및/또는 상기 카운터 요소(8)가 그 잠금 위치(9)에 도달하면 그 작업 위치(6)에서 고정되는 것을 특징으로 하는 공구 교환 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 카운터 요소(8)는, 바람직하게는 자동적으로, 상기 잠금 요소(7) 또는 상기 카운터 요소(8)가 상기 잠금 위치(9)에서 해제된 후에, 상기 작업 위치(6)로부터 중간 위치 또는 결합 위치(17)로 이동되는 것을 특징으로 하는 공구 교환 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 홀더(2)는, 특히 상기 카운터 요소(8)는, 포지션닝 장치(16) 및 바람직하게는 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 포지션닝 장치(16)를 사용하여, 상기 작업 위치(6)로부터 중간 위치 또는결합 위치(17)로 이동되는 것을 특징으로 하는 공구 교환 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 장치를 사용하여 상기 공구를 교환하기 전 및/또는 후에, 바람직하게는 상기 조정 무브먼트에 평행하고 및/또는 공작물 회전에 동기되는 공구 공급이 칩 머시닝 공정의 일부로 작동되는 것을 특징으로 하는 공구 교환 방법.
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