KR20210102394A

KR20210102394A - 공작 기계를 위한 축 장치

Info

Publication number: KR20210102394A
Application number: KR1020217021944A
Authority: KR
Inventors: 시몬 큠머레
Original assignee: 발테르 마쉬넨바우 게엠베하
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-08-19
Also published as: EP3898047A1; TW202031387A; CN113195137A; WO2020126545A1; US20220048118A1; DE102018132614A1; DE102018132614B4; JP2022510825A; AU2019407124A1; TWI814959B

Abstract

본 발명은 공작 기계를 위한 축 장치(10)에 관한 것이다. 축 하우징(11)에서, 지지 스핀들(12)은 스핀들 베어링 장치(13)에 의해 길이방향 축을 중심으로 회전 지지된다. 지지 스핀들(12)은 실린더 디바이스(25)에 의해 클램핑 위치와 해제 위치 사이에서 전환될 수 있는 클램핑 유닛(23)을 수용하는 역할을 한다. 이를 위해 실린더 디바이스(25)는 피스톤 로드(41)가 회전 가능하게 지지되는 길이방향 축(L)에 평행한 축방향(A)으로 이동 가능한 피스톤(28)을 갖는다. 실린더 하우징(26)에서, 지지 스핀들(12)은 제 1 축방향 베어링(39)을 통해 실린더 하우징(26)에서 축방향(A)으로 지지된다. 피스톤 로드(41)는 제 2 축방향 베어링(42)을 통해 피스톤(28)에서 축방향(A)으로 지지된다. 바람직하게는 지지 스핀들(12)은 실린더 하우징(26)에서 축방향(A)으로만 지지된다.

Description

공작 기계를 위한 축 장치

본 발명은 클램핑 유닛이 회전 가능하게 지지되는 축 하우징을 갖는 공작 기계를 위한 축 장치에 관한 것이다. 클램핑 유닛은 작업편 또는 공구를 클램핑하도록 구성된다.

이러한 축 장치는 스핀들이라고도 할 수 있다. 유압 실린더에 의해 작동될 수 있는 회전 가능하게 지지된 클램핑 유닛을 갖는 공작 기계의 스핀들 스톡(spindle stock)은 예컨대 DE 35 06 901 A1에 알려져 있다. 일반적으로 클램핑 유닛은 축방향으로 작동될 때 클램핑 위치와 해제 위치 사이에서 전환될 수 있다.

본 발명의 목적은 광범위한 사용이 가능한 회전 가능하게 지지되는 클램핑 유닛을 구비한 축 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 축 장치에 의해 해결된다.

공작 기계를 위한 축 장치는 클램핑 유닛의 수용을 위한 지지 스핀들이 배열된 축 하우징을 갖는다. 클램핑 유닛은 작업편 또는 공구를 클램핑하도록 구성된다. 공작 기계는 바람직하게는 연삭기 및/또는 침식기이다. 지지 스핀들은 스핀들 베어링 장치에 의해 축 하우징에서 길이방향 축을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 클램핑 유닛은 지지 스핀들에 배치된 경우 토크 방지 방식으로 지지 스핀들과 연결되어, 이들은 일반적으로 회전 가능하게 지지되는 유닛을 형성한다.

축 하우징에서 지지 스핀들을 지지하기 위해, 바람직하게는 방사 방향 및/또는 축방향 지지 베어링이 제공된다. 축 하우징의 스핀들 베어링 장치가 O-배열로 배열된 적어도 두 개의 각형 접촉 베어링을 포함하는 경우가 유리하다. O-배열에서 각각의 각형 접촉 베어링의 작용선은 각각의 다른 각형 접촉 베어링으로부터 멀어지는 측에 위치하는 위치에서 길이방향 축과 교차한다.

제어 가능한 실린더 디바이스는 축 장치의 일부를 형성한다. 실린더 디바이스는 실린더 하우징과 실린더 하우징에 배열된 피스톤을 가지고 있다. 피스톤은 길이방향 축에 평행하게 또는 길이방향 축을 따라 변위 가능하게 지지된다. 실린더 디바이스 또는 피스톤은 바람직하게는 공압으로 작동된다.

실린더 디바이스는 축방향으로 실린더 하우징에서 클램핑 유닛을 지지하는 제 1 축방향 베어링을 갖는다. 지지 스핀들은 특히 방사 방향이 아닌 축방향으로 만 지지된다.

피스톤에는 클램핑 유닛을 작동시키기 위한 피스톤 로드가 배치된다. 피스톤 로드는 피스톤에서 회전 가능하게 지지된다. 이는 축방향으로 피스톤에서 제 2 축방향 베어링을 통해 지지된다. 피스톤 로드는 바람직하게는 피스톤에서 방사 방향이 아닌 축방향으로만 지지된다.

이러한 장치로 인해, 클램핑 유닛을 작동시키기 위해 피스톤 로드가 회전 가능하게 연결되는 경우에도 회전 질량이 매우 낮다. 클램핑 유닛이 길이방향 축을 중심으로 회전하면, 피스톤 로드가 함께 회전한다. 피스톤 로드가 피스톤에 대해 회전할 수 있기 때문에, 피스톤은 길이방향 축을 중심으로 회전 방향으로 실린더 하우징 내부에 고정되어 있을 수 있다. 실린더 하우징 자체는 길이방향 축을 중심으로 클램핑 유닛이 회전하는 동안 회전하지 않는다.

이러한 장치에서, 실린더 디바이스에 의해 클램핑 위치에 유지되어야 하는 클램핑 유닛뿐만 아니라 스프링 패킷에 의해 클램핑 위치에 편향된 클램핑 유닛이 사용될 수 있다. 두 경우 모두 클램핑 위치에서 분당 적어도 1000 회전 범위에서 충분한 회전 속도로 회전할 수 있다.

또한, 지지 스핀들이 적어도 제 1 축방향 베어링을 통해 축방향으로만 실린더 하우징에 지지되는 경우가 유리하다. 지지 스핀들은 방사형 베어링 또는 각형 접촉 베어링을 통해 실린더 하우징에서 지지되지 않으므로, 실린더 디바이스를 통해 클램핑 유닛에 작용하는 작은 방사형 힘이 없거나 단지 무시할 수 있는 방사상 힘만이 작용한다. 바람직하게는 실린더 디바이스는 방사 방향으로 클램핑 유닛에 작용하지 않으므로 방사상 안내는 축 하우징의 스핀들 베어링 장치을 통해서만 수행될 수 있다. 이렇게 하면 지지의 정밀도가 향상된다.

또한 피스톤 베어링이 피스톤에서 적어도 하나의 축방향 베어링을 통해 축방향으로만 지지되는 경우가 바람직하다. 특히 피스톤 또는 실린더 하우징에서 피스톤 로드를 방사상으로 지지하는 방사상 베어링 또는 각형 접촉 베어링이 없다. 피스톤 로드는 적어도 특정 범위에서 방사 방향으로 피스톤 로드의 이동성을 허용하는 피스톤 및/또는 실린더 하우징의 시일에 접촉할 수 있다. 그렇게 할 때, 피스톤 로드를 통해 클램핑 유닛으로 방사상 힘이 전달되는 것이 방지된다.

바람직한 실시예에서 실린더 하우징은 축 하우징에서 축방향으로 이동 가능하게 지지된다. 실린더 하우징은 말하자면 축방향으로 부유 방식으로 배열된다. 클램핑 유닛의 열적 연장은 제 1 축방향 베어링을 넘어서 실린더 하우징으로 전달될 수 있으며, 실린더 하우징은 축 하우징에 대해 비교적 이동할 수 있다. 그렇게 할 때, 축방향 클램핑 력이 스핀들 베어링 장치에 작용하는 것이 방지된다.

바람직하게는 실린더 하우징은 축 하우징에서 길이방향 축을 중심으로 토크 방지 방식으로 배열된다.

실린더 디바이스는 특히 클램핑 위치와 해제 위치 사이에서 클램핑 유닛을 전환하도록 구성된다. 일 실시예에서 피스톤 로드는 클램핑 위치에서 클램핑 유닛에 접촉하지 않을 수 있다. 이 실시예에서 피스톤 로드는 실린더 디바이스가 클램핑 유닛을 전환하거나 클램핑 유닛이 해제 위치에 있는 경우에만 클램핑 유닛과 접촉한다. 예컨대, 클램핑 유닛은 피스톤 로드를 통한 영향없이 클램핑 위치에서 클램핑 유닛을 편향시키는 스프링 패킷을 포함할 수 있다.

다른 실시예에서 피스톤 로드와 클램핑 유닛은 길이방향 축을 중심으로 하는 회전 방향뿐만 아니라 축방향으로 이동 가능하게 결합될 수 있다. 이 실시예에서 실린더 디바이스는 클램핑 위치뿐만 아니라 해제 위치에서도 클램핑 유닛을 유지하도록 구성될 수 있다.

피스톤은 실린더 하우징에서 두 개의 작업 챔버들을 유체적으로 분리할 수 있다. 어느 작업 챔버가 공기압을 받는 지에 따라 피스톤은 클램핑될 공구 또는 작업편을 향해 축방향으로 이동하거나 그로부터 멀어지게 이동하므로 해제 위치와 클램핑 위치 사이의 전환 및 각각의 위치의 유지를 수행할 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예는 종속항, 설명 및 도면으로부터 도출될 수 있다. 이어서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 축 장치의 실시예의 개략적인 블록 다이어그램 단면도이다.
도 2는 축 장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 3은 축방향으로 투시한 도 2의 축 장치이다.
도 4는 축 장치의 축 하우징에 삽입된 클램핑 유닛이 없는 도 3의 단면 A-A를 따라 도 2 및 도 3에 따른 축 장치를 도시한 길이방향 단면도이다.
도 5는 클램핑 유닛의 제 1 실시예가 존재하는, 도 3의 단면 A-A를 따라 도 2 내지 도 4에 따른 축 장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 클램핑 유닛의 제 2 실시예가 삽입된, 도 3의 단면 A-A를 따라 도 2 내지 도 5에 따른 축 장치를 도시한 단면도이다.
도 7은 축 장치의 실린더 디바이스를 축방향으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 단면 B-B를 따라 도 7의 실린더 디바이스를 도시한 단면도이다.
도 9는 축 장치의 축 하우징에서 실린더 디바이스의 실린더 하우징의 지지부의 개략도이다.

도 1은 축 장치(10)의 매우 단순화된 실시예를 블록 다이어그램의 방식으로 도시한다. 축 장치(10)는 축 하우징(11)을 가지며, 여기서 지지 스핀들(12)은 길이방향 축(L)을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 회전 지지를 위해, 스핀들 베어링 장치(13)가 지지 스핀들(12)과 축 하우징(11) 사이에 제공되며, 스핀들 베어링 장치(13)는 축 하우징(11)에서 길이방향 축(L)을 기준으로 방사 방향(R)으로 지지 스핀들(12)을 지지한다. 스핀들 베어링 장치는 예컨대 서로 거리를 두고 길이방향 축(L)에 평행한 축방향(A)으로 배열된 복수의 방사상 베어링 및/또는 각형 접촉 베어링, 예컨대 적어도 하나의 각형 접촉 베어링(14) 및 적어도 하나의 방사상 베어링(15)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 각형 접촉 볼 베어링으로서 각각 구성될 수 있고 특히 O-배열로 배열되는 2 개의 각형 접촉 베어링(14)이 제공된다. 2 개의 각형 접촉 베어링(14)은 축방향 힘뿐만 아니라 방사상 힘을 지지할 수 있다. 방사상 베어링(15)은 예컨대 실린더 롤러 베어링에 의해 형성된다. 따라서, 스핀들 베어링 장치(13)는 방사 방향(R) 및 축방향(A)으로 지지 스핀들(12)의 지지에 영향을 미친다.

이 예에 따르면, 적어도 하나의 각형 접촉 베어링(14)은 축 하우징(11)의 면측 개구(16) 근처 또는 인접하게 배열된다. 면측 개구(16)는 작업편의 가공 동안 적어도 축 장치(10)의 사용 동안 공작 기계의 작업 영역을 향한다.

축 하우징(11)에는 지지 스핀들(12)을 구동하기 위한 모터(20)가 배열된다. 모터(20)는 축 하우징(11)에 부착된 고정자(21)와 지지 스핀들(12)에 부착된 회전자(22)를 갖는다.

지지 스핀들(12)은 클램핑 유닛(23)을 수용하도록 구성된다. 클램핑 유닛(23)은 토크 방지 방식으로 지지 스핀들(12)에 부착된다. 클램핑 유닛(23)은 작업편 또는 공구를 고정하기 위한 면측 개구(16)의 영역에 고정 장치(holding device)를 갖는다. 클램핑될 공구 또는 작업편의 구성에 따라, 어댑터 또는 교환 가능한 고정 장치(24)가 사용될 수 있어서, 클램핑 유닛(23)은 클램핑될 각각의 공구 또는 작업편에 적용될 수 있다.

클램핑 유닛(23)은 공구 또는 작업편의 클램핑 및 해제를 위해 축방향(A)으로 클램핑 위치와 해제 위치 사이에서 이동할 수 있다. 해제 위치에서 클램핑 위치로부터 및/또는 그 반대로 전환하도록 구성된 축 장치(10)의 실린더 디바이스(25)가 제공된다. 실린더 디바이스(25)는 실린더 공간(27)을 둘러싸는 실린더 하우징(26)을 갖는다. 실린더 공간(27)은 축방향(A)으로 이동 가능한 피스톤(28)에 의해 제 1 작업 챔버(29) 및 제 2 작업 챔버(30)에서 유체적으로 분리된다. 제 1 유체 연결부(31)는 제 1 작업 챔버(29)로 이어지고 제 2 유체 연결부(32)는 제 2 작업 챔버(30)로 이어진다.

실린더 하우징(26)은 축 하우징(11)에 배열되고 길이방향 축(L)을 중심으로 한 상대 회전에 대해 고정된다(도 1 및 도 9 비교). 실린더 하우징(26)은 예컨대 온도로 인한 지지 스핀들(12)의 길이 변화를 보상할 수 있도록 하기 위해 축 하우징(11)에 대해 축방향(A)으로 이동할 수 있다. 도 1 및 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이를 위해 복수의 가이드 핀(36)이 제공되며, 여기서 가이드 핀(36)은 축방향(A)으로 연장되고 축 하우징(11) 또는 실린더 하우징(26)에 고정되는 반면, 각각의 다른 하우징(11, 26)은 축방향(A)으로 가이드 핀(36)에 대해 활주가능하게 이동될 수 있다. 예에 따르면, 플레인 베어링 부시(35)가 각각의 할당된 가이드 핀(36)이 축방향(도 9)으로 활주할 수 있는 실린더 하우징(26)의 절취부에 배열된다.

축 하우징(11)과 실린더 하우징(26) 사이에는, 바람직하게는 지지 스핀들(12)의 영역에 오염물의 침입을 방지하기 위해 하우징 시일(37)이 배열된다.

지지 스핀들(12)은 면측 개구(16)의 반대편 측면에서 축 하우징(11)으로부터 실린더 하우징(26) 내로 연장된다. 면측 개구(16)의 반대편에 있는 지지 스핀들(12)의 후방측 단부(38)는 실린더 하우징(26)에 배열된다. 그렇게 할 때, 지지 스핀들(12)은 토크 방지 방식으로 서로 연결된 복수의 부품으로 구성될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 후방측 단부(38)에서 지지 스핀들(12)은 실린더 하우징(26)에서 제 1 축방향 베어링(39)을 통해 지지된다. 실린더 하우징(26) 내에서 지지 스핀들(12)은 축방향(A)으로만 지지되지만 방사 방향(R)으로는 지지되지 않는다.

피스톤 로드(41)의 자유 단부(40)는 지지 스핀들(12)의 후방측 단부(38)에 할당된다. 피스톤 로드(41)는 피스톤(28)에서 길이방향 축(L)을 중심으로 회전 지지된다. 그렇게 할 때, 피스톤(41)은 방사 방향(R)이 아닌 축방향(A)으로 제 2 축방향 베어링(42)을 통해 피스톤(28)에서 지지된다. 실시예에서 제 2 축방향 베어링(42)은 피스톤(28)의 내부 공간(43)에 배열된다. 자유 단부(40)의 반대편에 있는 피스톤 로드(41)의 내부 단부(44)는 내부 공간(43)에 위치되고 제 2 축방향 베어링(42)을 통해 피스톤에서 지지된다.

피스톤(28)이 축방향(A)으로 이동하면, 피스톤 로드(41)가 피스톤(28)과 함께 축방향(A)으로 또는 길이방향 축(L)을 따라 이동하게 된다. 이러한 이동으로 인해, 해제 위치와 클램핑 위치 사이에서 클램핑 유닛(23)의 전환이 실행될 수 있다. 그렇게 할 때, 예컨대 피스톤 로드(41)가 면측 개구(16)를 향한 이동 방향뿐만 아니라 면측 개구(16)로부터 멀어지는 이동 방향에서 축방향(A)으로 클램핑 유닛(23)과 이동 가능하게 결합되는 경우, 실린더 디바이스(25)에 의해 클램핑 위치뿐만 아니라 해제 위치에서 클램핑 유닛(23)을 유지하는 것이 가능하다. 클램핑 유닛(23)의 다른 실시예에서, 스프링 패킷(spring packet)에 의해 클램핑 위치에서 편향될 수 있다. 이 실시예에서 해제 위치의 클램핑 위치로부터의 전환이 실린더 디바이스(25)에 의해 수행될 수 있는 것만 필요하다. 이 목적을 위해, 해제 위치에서 전환하기 위해 피스톤 로드(41)의 자유 단부를 클램핑 유닛(23)과 접촉시키는 것으로 충분할 수 있다. 면측 개구(16)로부터 멀리 반대 방향으로 이동이 발생하면, 피스톤 로드(41)는 클램핑 유닛(23)에 장력에 영향을 주지 않지만, 해제 위치로부터 다시 클램핑 위치로의 이동은 스프링 패킷에 의해 영향을 받는다.

예시된 실시예에서 실린더 디바이스(25)는 공압식으로 작동된다. 유체 연결부(31, 32)를 통해 피스톤 및 피스톤 로드를 이동시키기 위해 제 1 작업 챔버(29) 또는 제 2 작업 챔버(30)에 공압이 인가될 수 있다.

지지 스핀들(12)의 열팽창이 발생하면, 제 1 축방향 베어링(39)이 적용되어 실린더 하우징(26)에 지지된다. 실린더 하우징(26)은 부유식으로 지지되며 축 하우징(11)에 대해 축방향(A)으로 이동할 수 있다. 그렇게 할 때, 스핀들 베어링 장치(13), 특히 각형 접촉 베어링(14)에 열적 응력 도입이 방지된다.

추가적으로, 축 장치(10)는 스프링 패킷이 있을뿐만 아니라 스프링 패킷이 없는 클램핑 유닛(23)의 실시예가 사용될 수 있다는 효과를 갖는다. 클램핑 유닛이 자신의 스프링 패킷에 의해 클램핑 위치에서 편향되는 경우, 피스톤 로드(41)는 클램핑 위치에서 클램핑 유닛(23)으로부터 분리될 수 있고 그로부터 거리를 두고 배열될 수 있다. 길이방향 축(L)에 대한 지지 스핀들(12)의 회전이 발생하면, 피스톤 로드(41)는 그와 함께 회전하지 않는다.

클램핑 유닛(23)을 해제 위치뿐 아니라 클램핑 위치에 유지하기 위해 실린더 디바이스(25)가 필요한 경우, 피스톤 로드(41)는 피스톤(28) 전체 또는 전체 실린더 디바이스(25)를 함께 회전시킬 필요없이 피스톤(28)에 대해 지지 스핀들(12)과 함께 길이방향 축(L)을 중심으로 회전할 수 있다. 회전하는 질량과 따라서 관성 모멘트는 매우 작다.

실린더 디바이스(25)를 통해 지지 스핀들(12)에 작은 방사상 힘이 전달되지 않거나 무시할 수 있는 정도의 힘만 전달된다. 실린더 하우징(26)에서 지지 스핀들(12)의 후방측 단부(38)는 제 1 축방향 베어링(39)에 의해 실린더 하우징(26)에서 방사 방향(R)으로 지지되지 않고 축방향(A)으로만 지지된다. 또한 피스톤 로드(41)는 회전 지지가 제 2 축방향 베어링(42)에 의해서만 영향을 받기 때문에 특정 이동 범위에서 방사 방향(R)으로 이동할 수 있다. 피스톤 로드(41)의 이동성은 방사 방향(R)으로 밀봉 방식으로 피스톤 로드(41)에 접하는 하나 이상의 동적 시일(45)에 의해 제한될 수 있다. 그렇게 할 때, 피스톤 로드(41)에 실질적인 방사상 힘이 유도되지 않는다.

예컨대, 내부 공간(43)으로부터 제 2 작업 챔버(30)를 밀봉하기 위해 동적 시일(45)이 피스톤(28)에 배열될 수 있다. 다른 동적 시일(45)은 제 2 작업 챔버(30)를 지지 스핀들(12) 또는 클램핑 유닛(23)을 향해 각각 밀봉하기 위해, 실린더 하우징(26)과 피스톤 로드(41) 사이에 순서대로 제공될 수 있으며, 이들 동적 시일(45)은 바람직하게 실린더 하우징(26)에서 제 1 축방향 베어링(39)과 제 2 작업 챔버(30) 사이에 배열된다.

도 2 내지 도 6에서 축 장치(10)의 다른 실시예가 다른 도면으로 도시되어 있다. 도 2 내지 도 4에 따른 이러한 예시에서, 클램핑 유닛(23)이 지지 스핀들(12)에 삽입되지 않는다. 도 5에 따른 예시에서, 클램핑 위치에서 클램핑 유닛(23)을 편향시키기 위한 스프링 패킷 또는 다른 수단을 포함하지 않는 클램핑 유닛(23)의 실시예는 지지 스핀들(12)에 삽입된다. 이 실시예에서 피스톤 로드(41)는 클램핑 유닛(23)의 클램핑 로드(50)에 길이방향 축(L)을 따라 장력을 작용시킬뿐만 아니라 압력에 영향을 미치도록 구성된다. 피스톤 로드(41)의 반대측에서 클램핑 로드(50)는 콜릿 척(collet chuck;51)과 연결되며, 여기서 콜릿 척(51)은 실시예에서 작업편 또는 공구를 파지하기 위한 고정 장치(24)를 형성한다. 따라서, 축방향(A)으로의 피스톤 로드(41)의 이동은 클램핑 로드(50)를 통해 콜릿 척(51)으로 전달될 수 있다. 제 2 작업 챔버(30)가 유체 압력하에 놓인 경우 및 예에 따라 공압하에 놓이고 제 1 작업 챔버(29)는 통기되면, 클램핑 유닛(23) 및 예에 따라 콜릿 척이 클램핑 위치로 이동된다. 반대로, 제 1 작업 챔버(29)가 압력하에 놓이고 제 2 작업 챔버(30)가 통기되면, 클램핑 유닛(23)이 해제 위치로 이동된다.

도 6에 도시된 축 장치(10)의 실시예에서, 클램핑 로드(50)가 축방향(A)으로 콜릿 척(51)과 이동 가능하게 결합되는 클램핑 유닛(23)이 삽입된다. 또한, 클램핑 유닛(23)은 클램핑 로드(50)를 동축으로 둘러싸는 슬리브(53)를 통해 축 하우징(11)에서 일측에서 지지되고 클램핑 로드(50)에서 링(54)을 통해 다른 측에서 직접 또는 간접적으로 지지되는 스프링 패킷(52)을 포함한다. 스프링 패킷(52)은 편향되어 피스톤 로드(41)를 향하는 방향으로 클램핑 로드(50)를 압박한다. 그렇게 할 때, 클램핑 유닛(23)은 클램핑 위치에서 편향된다. 도 6에 도시된 클램핑 위치에서 피스톤 로드(41)는 클램핑 로드(50)에 대한 축방향 거리를 갖는다. 길이방향 축(L)에 대한 지지 스핀들(12)의 회전이 발생하는 경우, 피스톤 로드(41)는 고정된 상태로 유지된다. 그렇게 할 때 매우 높은 회전 속도를 얻을 수 있다.

해제 위치의 클램핑 위치로부터 클램핑 유닛(23)을 전환하기 위해, 피스톤(28)이 피스톤 로드(41)와 함께 클램핑 로드(50)를 향하는 방향으로 이동하도록 제 1 작업 챔버(29)가 압력하에 놓인다. 그렇게 할 때, 피스톤 로드(41)의 자유 단부(40)는 해제 위치의 클램핑 위치로부터 클램핑 유닛(23)의 전환에 교대로 영향을 미치는 스프링 패킷(52)의 스프링 력에 대해 축방향(A)으로 이동 또는 변위되는 클램핑 로드(50)에 작용한다. 이 실시예에서, 피스톤 로드(41)와 클램핑 유닛(23) 사이의 기계적 접촉은 클램핑 유닛(23)이 클램핑 위치 밖에 있는 경우에만 효과적이다.

도 8은 도 7의 단면 B-B에서 실린더 디바이스(25)를 통한 단면도를 도시한다. 이 섹션에서 - 도 1에서 뿐 아니라 - 길이방향 축(L)에 대한 피스톤 로드(41)의 회전이 발생하면, 실린더 하우징(26)에 대한 회전 운동에 대해 피스톤(28)을 로킹하는 회전 로킹부(55)가 명백하게 도시된다. 회전 로킹부(55)는 피스톤(28)과 연결되고 실린더 하우징(26)의 로킹 절취부(57)에서 축방향(A)으로 연장되는 로킹 핀(56)을 포함한다. 로킹 핀(56)은 축방향(A)으로 로킹 절취부(57)에서 미끄러질 수 있다. 이를 위해 평면 베어링 부시(58)가 예컨대 로킹 절취부(57)에 제공될 수 있다. 따라서 회전 로킹부는 축 하우징(11)에서 실린더 하우징(26)의 부유 지지를 허용하도록 구성될 수 있다(도 1 및 도 9와 비교).

본 발명은 공작 기계를 위한 축 장치(10)에 관한 것이다. 축 하우징(11)에서 지지 스핀들(12)은 스핀들 베어링 장치(13)에 의해 길이방향 축을 중심으로 회전 지지된다. 지지 스핀들(12)은 실린더 디바이스(25)에 의해 클램핑 위치와 해제 위치 사이에서 전환될 수 있는 클램핑 유닛(23)을 수용하는 역할을 한다. 이를 위해 실린더 디바이스(25)는 피스톤 로드(41)가 회전 가능하게 지지되는 길이방향 축(L)에 평행한 축방향(A)으로 이동 가능한 피스톤(28)을 갖는다. 실린더 하우징(26)에서 지지 스핀들(12)은 제 1 축방향 베어링(39)을 통해 실린더 하우징(26)에서 축방향(A)으로 지지된다. 피스톤 로드(41)는 제 2 축방향 베어링(42)을 통해 피스톤(28)에서 축방향(A)으로 지지된다. 바람직하게는, 지지 스핀들(12)은 실린더 하우징(26)에서 축방향(A)으로만 지지된다.

10 축 장치
11 축 하우징
12 지지 스핀들
13 스핀들 베어링
14 각형 접촉 베어링
15 방사상 베어링
16 면측 개구
20 모터
21 고정자
22 회전자
23 클램핑 유닛
24 고정 장치
25 실린더 디바이스
26 실린더 하우징
27 실린더 공간
28 피스톤
29 제 1 작업 챔버
30 제 2 작업 챔버
31 제 1 유체 연결부
32 제 2 유체 연결부
35 평면 베어링 부시
36 가이드 핀
37 하우징 시일
38 지지 스핀들의 후방측 단부
39 제 1 축방향 베어링
40 피스톤 로드의 자유 단부
41 피스톤 로드
42 제 2 축방향 베어링
43 내부 공간
44 피스톤 로드의 내부 단부
45 동적 시일
50 클램핑 로드
51 콜릿 척
52 스프링 패킷
53 슬리브
54 링
55 회전 로킹부
56 로킹 핀
57 로킹 절취부
58 평면 베어링 부시
A 축방향
L 길이방향 축
R 방사 방향

Claims

공작 기계를 위한 축 장치(10)로서,
축 하우징(11)에 배열되고 클램핑 유닛(23)을 수용하도록 구성된 지지 스핀들(12)로서, 상기 지지 스핀들(12)은 스핀들 베어링 장치(13)에 의해 길이방향 축(L)을 중심으로 회전 가능하게 지지되는, 상기 지지 스핀들(12), 및
실린더 하우징(26)과 상기 실린더 하우징에 배열된 피스톤(28)을 포함하는 제어 가능한 실린더 디바이스(25)로서, 상기 피스톤(28)은 상기 길이방향 축(L)에 평행한 축방향(A)으로 변위 가능하게 지지되고, 또한 상기 클램핑 유닛(23)을 작동시키도록 구성된 피스톤 로드(41)가 회전 가능하게 지지되는, 상기 실린더 디바이스(25)를 구비하고,
상기 실린더 디바이스(25)는 상기 실린더 하우징(26)에서 축방향(A)으로 상기 지지 스핀들(12)을 지지하는 제 1 축방향 베어링(39)을 포함하고,
상기 실린더 디바이스(25)는 상기 피스톤(28)에서 축방향(A)으로 상기 피스톤 로드(41)를 지지하는 제 2 축방향 베어링(42)을 포함하는, 축 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 스핀들 베어링 장치(13)는 방사상 힘 및 축방향 힘을 지지하도록 구성된 2 개의 각형 접촉 베어링들(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 축 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
적어도 상기 제 1 축방향 베어링(39)은 상기 실린더 하우징(26)에서 상기 지지 스핀들(12)을 배타적으로 축방향(A)으로만 지지하는 것을 특징으로 하는 축 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 축방향 베어링(42)은 상기 피스톤 로드(41)를 배타적으로 축방향(A)으로만 지지하는 것을 특징으로 하는 축 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실린더 하우징(26)은 상기 축 하우징(11)에서 축방향(A)으로 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 축 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실린더 디바이스(25)는 클램핑 위치와 해제 위치 사이에서 상기 지지 스핀들(12)에 배열된 상기 클램핑 유닛(23)을 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 축 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 피스톤 로드(41)는 상기 클램핑 위치에서 상기 클램핑 유닛(23)과 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 축 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 피스톤 로드(41)는 축방향(A)으로 상기 클램핑 유닛(23)과 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 축 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤(28)은 회전 로킹부(55)에 의해 상기 실린더 하우징(26)에 대하여 상기 길이방향 축(L)을 중심으로 한 상대 회전에 대해 로킹되는 것을 특징으로 하는 축 장치 .
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤(28)은 공압식으로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 축 장치.