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KR20170035342A - 공작 기계, 특히 멀티―스핀들 밀링머신 - Google Patents

공작 기계, 특히 멀티―스핀들 밀링머신 Download PDF

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KR20170035342A
KR20170035342A KR1020160121340A KR20160121340A KR20170035342A KR 20170035342 A KR20170035342 A KR 20170035342A KR 1020160121340 A KR1020160121340 A KR 1020160121340A KR 20160121340 A KR20160121340 A KR 20160121340A KR 20170035342 A KR20170035342 A KR 20170035342A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tool
axis
spindle
turret
workpiece
Prior art date
Application number
KR1020160121340A
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English (en)
Inventor
알프레트 가이쓸러
Original Assignee
덱켈 마호 프론텐 게엠베하
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Filing date
Publication date
Application filed by 덱켈 마호 프론텐 게엠베하 filed Critical 덱켈 마호 프론텐 게엠베하
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Abstract

본 발명은 공작 기계, 특히 멀티-스핀들 밀링머신의 실시예들에 관한 것으로, 이러한 공작 기계는 기계 프레임(1), 가공물(WS)을 클램핑하기 위한 가공물 클램핑 디바이스(2), 기계 프레임(1) 상에 배치된 축 슬라이드 조립체(3) 및 기계 프레임(1) 상에 배치되며 적어도 두 개의 툴-운반 작업 스핀들(S1, S2)을 구비한 스핀들 캐리어 조립체를 포함한다. 축 슬라이드 조립체(3)는 세 개의 제어 가능한 선형 도끼들(X, Y, Z)에 의해 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑되는 가공물(WS)을 선형으로 이동시키도록 구성된다. 작업 스핀들(S1, S2)은 터릿 축으로부터 각각 동일한 거리에서 터릿 축 둘레를 회전하거나 스위블할 수 있는 터릿(4) 상에 배치되며, 작업 스핀들(S1, S2)의 스핀들 도끼들이 서로에 대해 평행하게 그리고 터릿 축에 대해 평행하게 정렬되거나 또는 정렬될 수 있다.

Description

공작 기계, 특히 멀티―스핀들 밀링머신{MACHINE TOOL，IN PARTICULAR MULTI―SPINDLE MILLING MACHINE}
본 발명은 공작 기계, 특히 수치 제어 공작 기계 또는 밀링머신에 관한 것이다. 특히 본 발명은 멀티-스핀들 밀링머신, 멀티-스핀들 드릴머신 및 멀티-스핀들 밀링/드릴 머신 또는 멀티-스핀들 만능 밀링머신 및 멀티-스핀들 복합 공작 기계에 관한 것이다.
종래 기술은 툴-운반 작업 스핀들을 구비한 공작 기계를 개시한다. 최근에, 이러한 공작 기계에는 대부분의 경우에 수치 제어가 구비되고 이는 4개, 5개 또는 때때로 5개보다도 더 많은 수치 제어 가능한 선형 도끼(axe) 및/또는 회전 도끼 또는 스위블(swivel) 도끼를 갖는, 예컨대 밀링머신, 밀링복합기, 만능 밀링머신 또는 CNC 복합 공작 기계로서 알려져 있으며, 예로서 DE 10 2010 064 271 A1에 따른 공작 기계를 참조한다.
이렇게 툴-운반 작업 스핀들을 구비한 공작 기계는 선반(lathe), 선삭복합기(turning center), 더블 스핀들 선반, 멀티-스핀들 선반 또는 멀티-스핀들 자동 선반과 같은 가공물(workpiece)-운반 작업 스핀들을 구비한 공작 기계와 구별되어야만 한다.
툴-운반 작업 스핀들을 구비한 공작 기계, 특히 가능한 최소의 쉬는 시간(down time)을 가지고 정확하고 신뢰 가능하게 동시에 동작하며 또한 비용효율적으로, 소형으로 그리고 효율적인 방식으로 생산될 수 있는 가공물의 밀링 및/또는 드릴 및/또는 천공(boring) 가공을 위한 공작 기계를 제공하는 것이 항상 공작 기계 제작 분야에서의 기초적인 목표이며 또한 특히 본 발명의 근본적인 목표이다.
본 발명은 공작 기계, 특히 특허청구범위 제1항 및/또는 다른 독립항들에 따른 공작 기계를 제안한다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예들과 관련된다.
일 양태에 따르면, 기계 프레임, 기계 프레임 상에 배치되고 하나, 둘 또는 세 개의 제어 가능한 선형 도끼들에 의해 가공물 클램핑 디바이스에서 클램핑되는 가공물을 선형으로 이동시키도록 구성된 축 슬라이드 조립체, 및 기계 프레임 상에 배치되고 적어도 두 개의 툴-운반 작업 스핀들을 구비하는 스핀들 캐리어 조립체를 구비하는 공작 기계가 제안된다.
작업 스핀들은 바람직하게는 터릿 축(turret axis)으로부터 각각 동일한 거리에서 터릿 축 둘레를 회전하거나 스위블할 수 있는 터릿 상에 배치되고, 터릿 축으로부터 각각 동일한 거리에 배치되며, 작업 스핀들의 스핀들 도끼들이 바람직하게는 서로에 대해 평행하게 배치되고 바람직하게는 터릿 축에 대해 평행하게 정렬되거나 또는 정렬될 수 있다.
이와 다르게, 작업 스핀들은 바람직하게는 터릿 축으로부터 각각 동일한 거리에 터릿 축 둘레에서 회전되거나 스위블될 수 있는 터릿 상에 배치되고 또한 바람직하게는 스핀들 축에 평행한 및/또는 터릿 축에 대해 평행한 각각의 선형 축에 의해 일 방향으로 이동될 수 있으며, 작업 스핀들의 스핀들 도끼들은 바람직하게는 서로에 대해 그리고 터릿 축에 대해 평행하게 정렬되거나 또는 바람직하게는 정렬될 수 있다.
여기에서, 본 발명은 예를 들어 하나 또는 몇 개의 로터리 디스크로서 또는 스핀들-운반 지지 드럼으로서 제작될 수 있는 회전가능한 터릿 상에 배치된 2개(더블 스핀들 공작 기계) 또는 더 많은 (3 스핀들 공작 기계 또는 다수의 공작 기계) 툴-운반 작업 스핀들을 구비하는 멀티-스핀들 공작 기계를 제공하기 위해 (선반 또는 멀티-스핀들 선반과 같은 가공물-운반 작업 스핀들을 구비하는 공작 기계와 대조적으로) 툴-운반 작업 스핀들을 구비하는 공작 기계에 대한 완전히 새롭고 우수한 공작 기계 기본 개념의 아이디어에 기초한다.
이것은 각각의 경우에서 적어도 하나의 (또는 그 이상의) 스핀들이 각각의 작업 위치에서 가공물을 가공할 수 있기 때문에 최적화된 최소 정지 시간을 갖는 바람직하고 우수하며 신규한 방식의 정확하게 동작하고, 비용 효율적이고, 극도로 작고 효율적인 공작 기계를 생성하는 것을 가능하게 하는 동시에 툴 교환으로 인한 가공물 또는 가공물들의 가공에 대한 방해 없이 각각의 툴 교환 위치에 있는 적어도 하나의 다른 스핀들(또는 몇몇 다른 스핀들)에서 툴 교환이 수행될 수 있으며, 가공물 또는 가공물들의 실제 가공의 방해가 (특히 대략 1 내지 2초 또는 1초보다도 짧은) 극도로 빠른 터릿의 터릿 회전으로부터 발생한다.
예시적인 바람직한 양태에 따르면, 기계 프레임이 가공 영역을 형성할 수 있고, 축 슬라이드 조립체가 바람직하게는 기계 프레임 상에서 가공 영역 위에 배치된다.
가공물 클램핑 디바이스는 바람직하게는 축 슬라이드 조립체 상에 고정된다. 툴 클램핑 디바이스는 바람직하게는 매달리는 방식으로 또는 가로로 매달리는 방식으로, 보다 바람직하게는 매달린 방식으로 가공물 클램핑 디바이스에서 클램핑된 가공물의 오버헤드 가공을 위해서, 가공물 또는 가공물을 고정하는 가공물 팔레트를 클램핑하도록 구성된다.
오버헤드 가공의 장점은 가공 영역에서 축 슬라이드 구조 또는 가공물을 훼손하지 않고 최적의 칩 낙하가 획득될 수 있다는 점이다. 그 결과로, 칩 이송 디바이스는 또한 더욱 단순한 설계를 가질 수 있으며 일부 실시예들에서 바람직하게는 기계 통합된 이송 메커니즘 없이 외부 칩 컨베이어만을 사용하는 것도 가능하다.
가공물 클램핑 디바이스가 바람직하게는 수직 회전축을 갖는 매달린 회전 테이블 및/또는 매달리는 방식으로 가공물 및/또는 가공물 팔레트를 그립하기 위해서 수직 회전축 둘레에서 회전할 수 있는 그립 디바이스를 포함한다. 작업물 클램핑 디바이스의 회전 테이블 및/또는 그립 디바이스가 바람직하게는 수평 회전축 또는 스위블 축 둘레에서 회전되거나 또는 스위블될 수 있다.
예시적인 실시예들에서(전술된 예시적인 실시예에 대한 선택적인 대안으로), 가공물 클램핑 디바이스가 바람직하게는 회전축 또는 스위블 축을 갖는 회전 테이블 및/또는 가로로 매달리는 방식으로 가공물 및/또는 가공물 팔레트를 그립하기 위해서 수평 회전축 둘레를 회전할 수 있는 그립 디바이스를 포함한다. 가공물 클램핑 디바이스의 회전 테이블 및/또는 그립 디바이스는 바람직하게는 수직 회전축 또는 스위블 축 둘레를 회전 또는 스위블할 수 있다.
예시적인 바람직한 양태에 따르면, 공작 기계가 가공물들을 이송하기 위한 이송 디바이스를 포함할 수 있다. 특히, 이러한 이송 디바이스는 바람직하게는 위쪽으로 또는 가로로 정렬된 가공물 팔레트를 구비한 가공물들을 이송하도록 구성될 수 있다.
이러한 이송 디바이스는 가공물 클램핑 디바이스에서 가공물들 중 하나의 매달린 또는 가로로 매달린 클램핑을 위해 위로부터 가공물 클램핑 디바이스에 의해 수용되기 위해서 바람직하게는 공작 기계의 가공 영역 내의 클램핑 위치로 이송하도록 구성되고/되거나 가공물 클램핑 디바이스에 의해 매달린 또는 가로로 매달린 클램핑으로부터 가공물을 해제한 후에 공작 기계의 가공 영역으로부터의 비클램핑 위치로부터 특히 위쪽으로 또는 가로로 정렬된 가공물 팔레트를 갖는 가공물들 중 하나를 이송하도록 구성된다.
예시적인 바람직한 양태에 따르면, 축 슬라이드 어셈블리는 또한 바람직하게는 제1 회전축 둘레를 제어가능한 제1 회전축 또는 스위블 축에 의해 가공물 클램핑 디바이스에서 클램핑된 가공물을 회전시키도록 구성된다. 제1 회전축 또는 스위블 축의 제1 회전축은 바람직하게는 수직으로 정렬된다.
또한, 축 슬라이드 조립체는 또한 바람직하게는 추가적으로 또는 대안적으로 제1 회전축을 횡단하여 또는 직교하게 정렬되는 제2 회전축 둘레를 제어가능한 제2 회전축 또는 스위블 축에 의해 가공물 클램핑 디바이스에서 클램핑된 가공물을 회전시키도록 구성된다. 제2 회전축 또는 스위블 축의 제2 회전축은 바람직하게는 수평으로 정렬된다.
회전가능한 터릿의 터릿 축이 바람직하게 수평으로 정렬되며, 수평으로 정렬된 제2 회전축 또는 스위블 축(A)의 제2 회전축이 바람직하게는 평행하게 또는 회전가능한 터릿(4)의 터릿 축에 대해 직교하게 정렬된다.
예시적인 바람직한 양태에 따르면, 적어도 두 개의 툴-운반 작업 스핀들 중 제1 툴-운반 작업 스핀들 및 제2 작업 스핀들이 회전가능한 터릿에서 대향하게 터릿 축에 대해 배치되며, 터릿 축은 특히 바람직하게는 수평으로 정렬된다.
제2 작업 스핀들이 공작 기계의 툴 교환 위치에 위치되었을 때 제1 작업 스핀들이 바람직하게는 공작 기계의 가공 위치에 위치되고/되거나, 제1 작업 스핀들이 공작 기계의 툴 교환 위치에 위치되었을 때 제2 작업 스핀들이 바람직하게는 공작 기계의 가공 위치에 위치된다.
스핀들 캐리어 조립체가 바람직하게는, 특히 바람직하게는 제2 작업 스핀들의 포지셔닝을 이용하여 회전가능한 터릿을 터릿 축 둘레에서 180°만큼 스위블함으로써 툴 교환 위치 또는 작업 위치에서, 특히 바람직하게는 툴 교환 위치 또는 가공 위치에서 제1 작업 스핀들의 포지셔닝을 교환하도록 구성된다.
예시적인 바람직한 양태에 따르면, N≥2 또는 N＞2인 N 개의 툴-운반 작업 스핀들이 회전가능한 터릿에서 각도 α＝360°/N의 개별 각거리로 배치되고, 터릿 축이 바람직하게는 특히 수평 방식으로 정렬된다. N 개의 작업 스핀들 중 제2 작업 스핀들이 공작 기계의 툴 교환 위치에 위치되었을 때 N 개의 작업 스핀들의 제1 작업 스핀들이 바람직하게는 공작 기계의 가공 위치에 위치된다.
스핀들 캐리어 조립체는 바람직하게는 회전 가능한 터릿을 각도 α＝360°／Ｎ 만큼 터릿 축 둘레에서 툴 교환 위치로 회전시킴으로써 제1 작업 스핀들을 스위블하고/하거나 회전 가능한 터릿을 각도 α＝360°／Ｎ 만큼 터릿 축 둘레에서 반대 방향으로 가공 위치로 회전시킴으로써 제2 작업 스핀들을 스위블하도록 구성된다.
전술된 모든 실시예들에서, 가공 위치에 위치된 작업 스핀들이 가공물 클램핑 디바이스(2)에 클램핑된 가공물을 가공하기 위해서 수용된 툴에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
예시적인 바람직한 양태에 따라, 공작 기계는 이용가능한 복수의 툴들을 구비하도록 구성된 툴 매거진 및/또는 툴 교환 위치에 위치된 작업 스핀들에서 수용된 툴을 제거하기 위해서, 및/또는 툴들을 교환하고 특히 툴 매거진으로부터 제거된 툴과 툴 교환 위치에 위치된 작업 스핀들에서 수용된 툴을 교환하기 위해서, 툴 교환 위치에 위치된 작업 스핀들에서 삽입될 툴을 삽입하도록 구성된 툴 교환 디바이스를 포함한다.
각각의 가공 위치(들)에 위치된 작업 스핀들(들)이 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑되는 가공물(들)을 가공하기 위해서 각각 수용된 툴에 의해 구성되는 동시에, 툴 교환 장치가 툴 교환 위치(들)에 위치된 작업 스핀들(들)에 있는 각각의 툴을 삽입 또는 제거하거나 또는 이를 툴 매거진으로부터 제거된 툴과 교환한다.
예시적인 바람직한 양태에 따라, 공작 기계는 자동으로 개방 및 폐쇄될 수 있으며 폐쇄된 상태에서 바람직하게는 툴 교환 장치를 포함하는 공작 기계의 툴 교환 영역으로부터 상기 가공물 클램핑 디바이스를 포함하는 상기 공작 기계의 가공 영역을 분리시키는 보호 커버 장치를 포함한다.
툴 교환 위치로 또는 휴식 위치로부터 또는 가공 위치로 작업 스핀들 중 하나가 스위블될 때, 및/또는 터릿을 회전시킴으로써 가공 위치로부터 또는 휴식 위치로부터 또는 툴 교환 위치로 다른 작업 스핀들 중 하나를 바람직하게는 개방할 때 보호 커버 장치를 개방하고/하거나, 바람직하게는 터릿의 회전 후에 폐쇄한다.
예시적인 바람직한 양태에 따라, 회전 가능한 터릿 상에 배치된 작업 스핀들이 터릿 축에 평행하게 정렬된 스핀들 도끼들과 고정된 방식으로 부착, 장착 또는 유지될 수 있다.
추가의 예시적인 바람직한 양태에 따라, 회전 가능한 터릿 상에 배치된 작업 스핀들 중 하나 이상이 스위블된 방식으로 부착, 장착 또는 유지될 수 있다. 스위블될 수 있는 하나 이상의 작업 스핀들이 바람직하게는 터릿 축에 평행하게 정렬될 수 있고/있거나 스위블되도록, 예를 들어 특히 터릿 축의 정렬에 대해 수직 평면 및/또는 수평 평면에 있는 작업 위치에서 스위블되도록 구성된다.
추가의 예시적인 바람직한 양태에 따라, 회전 가능한 터릿 상에 배치된 작업 스핀들 중 하나 이상이 스핀들 축에 대해 평행한 및/또는 터릿 축에 대해 평행한 직선 축에 의해 한 방향으로 이동될 수 있다.
요약하면, 특히 각각의 경우에 적어도 하나의 (또는 수 개의) 스핀들이 적어도 하나의 다른 스핀들(또는 수 개의 다른 스핀들)에서의 각각의 작업 위치에 있는 가공물을 가공할 수 있기 때문에, 바람직하게는 최적화된 최소 정지 시간을 갖는 바람직하고 우수하며 신규한 방식의 정확하게 동작하고, 비용 효율적이고, 극도로 작고 효율적인 공작 기계를 생성하는 것을 가능하게 하는 공작 기계 컨셉이 제안되었으며, 툴 교환으로 인한 가공물 또는 가공물들의 가공 방해 없이 각각의 툴 교환 위치에서 툴 교환될 수 있고, 가공물 또는 가공물들의 실제 가공의 방해는 오직 (특히 대략 1 내지 2초 또는 1초보다도 짧은) 극도로 빠른 터릿의 터릿 회전이다.
위에서 기술된 양태들 및 특성들의 장점과 더 많은 특별한 실시가능성뿐 아니라 본 발명의 추가의 양태 및 장점들이 아래의 상세한 설명과 첨부된 도면의 묘사에서 기술되었으며 이들이 제한적인 효과를 갖는 것으로는 간주되어서는 안된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계의 예시적인 사시도;
도 2는 도 1의 공작 기계의 예시적인 전면도;
도 3은 도 1의 공작 기계의 예시적인 측면도;
도 4는 도 1의 공작 기계의 예시적인 후면도;
도 5는 도 1의 공작 기계의 예시적인 상면도;
도 6은 도 3에 대한 방향과 반대 방향에서 본 도 1의 공작 기계의 예시적인 측면도;
도 7은 도 6의 수평 단면 B-B에 따른 위에서 본 예시적인 단면도;
도 8은 도 6의 수직 단면 A-A에 따른 앞에서 본 예시적인 단면도;
도 9는 도 1의 공작 기계의 추가의 예시적인 사시도;
도 10은 도 1의 공작 기계의 추가의 예시적인 사시도;
도 11은 도 1의 공작 기계의 추가의 예시적인 사시도;
도 12a 및 12b는 도 1의 공작 기계의 공작 기계 프레임의 예시적인 사시도(축 슬라이드 조립체, 툴 매거진 및 툴 교환 장치가 없음);
도 13은 도 1의 공작 기계의 공작 기계의 예시적인 사시도(툴 매거진 및 툴 교환 장치가 없음);
도 14a 및 14b는 도 1의 공작 기계의 툴 매거진 및 툴 교환 장치의 예시적인 사시도;
도 15a는 도 1의 공작 기계의 스핀들 터릿(turret)의 예시적인 전면도이고 도 15b는 도 1의 공작 기계의 스핀들 터릿의 예시적인 사시도;
도 16은 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 스핀들 터릿의 예시적인 전면도;
도 17a는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 스핀들 터릿을 통과하는 수평 단면을 갖는 예시적인 단면도이고 도 17b는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 스핀들 터릿을 통과하는 수직 단면을 갖는 예시적인 단면도이며, 도 17c는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 스핀들 터릿을 통과하는 수평 단면을 갖는 예시적인 단면도;
도 18은 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 툴 캐리어 축 슬라이드의 예시적인 전면도;
도 19a는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 툴 캐리어 축 슬라이드의 예시적인 전면도이고 도 19b 및 19c는 도 19a의 툴 캐리어 축 슬라이드의 예시적인 측면도; 및
도 20a 및 20b는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 툴 캐리어 축 슬라이드의 예시적인 전면도.
본 발명의 예시들 및 실시예들이 아래에서 첨부된 도면들을 참조하여 명시되었다. 도면들에서 동일한 요소들 및 유사한 요소들에 대해 본 명세서에서 동일한 참조번호가 제공될 수 있으며, 때때로 상이한 참조번호가 제공될 수도 있다.
그러나, 본 발명이 아래에 기술된 실시예들 및 실시예 특성들로 제한되거나 한정되지 않으며 실시예들의 추가의 수정사항들, 특히 기술된 예시들의 특성들의 수정에 의해 또는 독립 청구항들의 보호 범주에 기초하여 기술된 예시들의 개별적인 또는 복수의 특성들의 조합에 의해 포함되는 추가의 수정사항들을 포함한다는 점이 강조된다.
도 1 내지 11은 본 발명의 제1 실시예에 관한 것으로 공작 기계의 예시적인 모습을 나타낸다. 도시된 4-축(더블 스핀들) 밀링머신은 단지 예이다. 이것은 세 개의 제거 가능한 선형 도끼들 및 제거 가능한 로터리 축(예로서 수직 B-축)을 가지며 여기에서 예시로서 모든 네 개의 제어 가능한 도끼들이 가공물을 이동시킬 수 있으며 가공 작업 스핀들의 가공 위치는 예로서 가공물이 가공될 때 고정적이다.
예로서, 도 1 내지 11에 따른 공작 기계는 특히 네 개의 구동 가능한 도끼들 X(예로서, X-축(32)), Y(예로서, Y-축(33)), Z(예로서, Z-축(31)) 및 B(예로서, B-축)를 가진, 특히 예로서 서로에 대해 직교하게 정렬된 세 개의 선형 도끼들 X, Y 및 Z 및 예로서 Y-축에 평행하게 정렬된 회전 축을 갖는 로터리 축 B(B-축)을 가진 수치 제어 4-축 밀링머신으로서 제작된다.
추가의 실시예들에서, 제공된 도끼들 중 하나 이상을 생략하는 것이 가능하고/하거나 하나 이상의 선형 도끼 및/또는 스위블 도끼 또는 로터리 도끼를 제공하는 것이 가능하며, 예로서 툴을 이동시키기 위해서 하나 이상의 선형 도끼 및/또는 스위블 도끼 또는 로터리 도끼를 제공하는 것이 가능하다.
로터리 축과 스위블 축 사이의 차이점은 로터리 축은 자신의 회전축 둘레에서 양 방향으로의 로터리 방식으로 제어될 수 있으며 선택적으로 360도 이상 또는 선택적으로 720도 이상의 회전이 가능하고, 스위블 축은 제1 각위치와 제2 각위치 사이의 자신의 회전축 둘레에서 양방향으로의 로터리 방식으로 제어될 수 있으며, 선택적으로 360도 이하의 각거리, 예로서 90도, 120도, 180도, 270도, 또는 360도의 각거리에서 각위치들이 정의된다는 것임이 본 명세서에서 언급된다.
또한, 공작 기계는 수치 기계 제어 유닛(예로서, 하나 이상의 NC 및 PLC 제어 유닛을 선택적으로 가진 NC 또는 CNC 제어) 및/또는 기계 제어 패널(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며 선택적으로 기계 툴 하우징(도시되지 않음)을 구비한다.
도 1 내지 11에 따른 실시예와 관련하여: 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계의 예시적인 사시도(좌측 정면 위에서 본 경사진 모습); 도 2는 도 1의 공작 기계의 예시적인 전면도; 도 3은 도 1의 공작 기계의 (좌측으로부터 본) 예시적인 측면도; 도 4는 도 1의 공작 기계의 예시적인 후면도; 도 5는 도 1의 공작 기계의 예시적인 상면도; 도 6은 도 3에 대한 방향과 반대 방향에서 본 (우측으로부터 본) 도 1의 공작 기계의 예시적인 측면도; 도 7은 도 6의 수평 단면 B-B에 따른 위에서 본 예시적인 단면도; 도 8은 도 6의 수직 단면 A-A에 따른 앞에서 본 예시적인 단면도; 도 9는 도 1의 공작 기계의 추가의 예시적인 사시도(우측 정면 위로부터 본 경사진 모습); 도 10은 도 1의 공작 기계의 추가의 예시적인 사시도(우측 후면 위로부터 본 경사진 모습); 도 11은 도 1의 공작 기계의 추가의 예시적인 사시도(우측 정면 위로부터 본 경사진 모습)이다.
도 1에 따른 공작 기계는 받침대 요소(5) 상에 배치될 수 있는 기계 프레임(1)을 포함한다. 기계 프레임(1)의 예시적인 구조는 도 1 내지 11에 도시되었으며 도 12a 내지 13에서도 잘 식별될 수 있다.
여기에서: 도 12a 및 12b는 (축 슬라이드 조립체, 툴 매거진 및 툴 교환 장치가 없는) 도 1로부터의 공작 기계의 공작 기계 프레임의 예시적인 사시도를 도시하며, 도 13은 (툴 매거진 및 툴 교환 장치가 없는) 도 1로부터의 공작 기계의 예시적인 사시도를 도시한다.
기계 프레임(1)은 (전면으로부터 보았을 때 공작 기계의 우측 상의) 제1 캐리어 부분(11), 제2 (후방) 캐리어 부분(12) 및 (전면으로부터 보았을 때 공작 기계의 좌측 상의) 제3 캐리어 부분(13)을 포함한다. 예시로서, 기계 프레임(1)의 제1 캐리어 부분(11) 및 제2 캐리어 부분(12)은 예컨대, 예로서 기계 프레임(1) 위에 배치된 축 슬라이드 조립체(3)를 운반한다.
예로서, 축 슬라이드 조립체(3)는 Z-축(31)의 제1 축 슬라이드(310), X-축(32)의 제2 축 슬라이드(320) 및 Y-축(33)의 제3 축 슬라이드(330)를 포함한다.
예로서, Z-축(31)은 제1 축 슬라이드(310)와 함께 제1 축 슬라이드(310)가 가이드되는 제1 축 가이드(311), 제1 스레드 샤프트(312)의 로터리 구동을 위한 제1 축 드라이브(313) 및 회전식으로 장착된 제1 스레드 샤프트(312)도 포함한다.
제1 축 가이드(311)는 예컨대, 예로서 공작 기계의 후면에 수평으로 공작 기계의 전면으로부터 연장하는 수평 방향(Z-방향)으로 연장하며 예로서 기계 프레임(1) 상에 그리고 특히 캐리어 부분들(11, 12) 상에 배치된다. 제1 스레드 샤프트(312) 및 제1 축 드라이브(313)는 예로서 기계 프레임(1)의 제3 캐리어 부분(13) 상에 배치되고 제1 스레드 샤프트(312)는 예컨대 제3 캐리어 부분(13) 상에서 이어지는 축 가이드(311)에 대해 수평하게 그리고 평행하게 연장한다.
제1 축 슬라이드(310)는 예컨대 수평 선형으로 그리고 제1 축 가이드(311) 상에서 이동가능한 방식으로 쉬며 예로서 제1 스레드 스핀들(312) 상에 배치되거나 그에 부착된 스레드 넛(threaded nut)(도시되지 않음)을 포함하고, 따라서 제1 축 슬라이드(310)의 선형 움직임이 제1 드라이브(313)를 통해 제1 스레드 스핀들(312)을 통한 커플링에 의해서 제1 축 가이드(311)의 방향으로 유도될 수 있다.
X-축(32)은 예로서 제2 축 슬라이드(320)와 함께 제2 축 슬라이드(320)가 예시적인 방식으로 가이드되는 제2 축 가이드(321), 회전식으로 장착된 제2 스레드 샤프트(322) 및 제2 스레드 샤프트(322)의 로터리 구동을 위한 제2 축 드라이브(323)도 포함한다.
예로서, 제2 축 가이드(321)는 예로서 공작 기계의 우측에 수평하게 공작 기계의 좌측으로부터 연장하는, 특히 Z-축(31)의 Z-방향에 직교하게 연장하는 수평 방향(X-방향)으로 연장하며 예로서 Z-축(31)의 제1 축 슬라이드(310) 상에 배치된다. 제2 스레드 샤프트(322) 및 제2 축 드라이브(323)는 예로서 제1 축 슬라이드(310) 상에 배치되며 제2 스레드 샤프트(322)는 예를 들어 제1 축 슬라이드(310) 상에서 이어지는 축 가이드(321)에 수평하고 평행하게 연장한다.
제2 축 슬라이드(320)는 예로서 제2 축 가이드(321) 상에서 수평 선형으로 이동가능한 방식으로 쉬며 예로서 제2 스레드 스핀들(322) 상에 배치된 또는 그에 부착된 스레드 넛(도시되지 않음)을 포함하고, 따라서 제2 축 가이드(321)의 방향으로의 제2 축 슬라이드(320)의 선형 이동이 제2 드라이브(323)를 이용하여 제2 스레드 스핀들(322)을 통한 커플링에 의해서 유도될 수 있다.
예로서, Y-축(33)은 제3 축 슬라이드(330)와 함께 제3 축 슬라이드(330)가 예시적인 방식으로 가이드되는 제3 축 가이드(331), 회전식으로 장착된 제2 스레드 샤프트(332) 및 제3 스레드 샤프트(332)의 로터리 구동을 위한 제3 축 드라이브(333)를 포함한다.
제3 축 가이드(331)는 예컨대, 예로서 Z-축(31)의 Z-방향에 직교하게 연장하고 X-축(32)의 X-방향에 직교하게 연장하는 수직 방향(Y-방향)으로 연장하며 예컨대 Y-축(33)의 제3 축 슬라이드(330) 상에 배치된다. 제3 스레드 샤프트(332) 및 제3 축 드라이브(333)는 예로서 제3 축 슬라이드(330) 상에 배치되며 제3 스레드 샤프트(332)는 예를 들어 제3 축 슬라이드(330) 상에서 이어지는 축 가이드들(331)에 수직하고 평행하게 (그리고 그 사이에서) 연장한다.
예로서, 제3 축 슬라이드(330)는 예로서 제3 축 슬라이드(320) 제3 축 가이드(331)와 수직 선형으로 이동가능한 방식으로 쉰다. Y-축(33)은 예컨대 제2 축 슬라이드(320) 상에 고정된 스레드 넛을 포함하고 제3 스레드 스핀들(332) 상에 배치되거나 부착되며, 따라서 제3 축 슬라이드(330)의 선형 이동이 제3 드라이브(333)에 의해 제3 스레드 스핀들(332)을 통한 커플링에 의해서 제2 축 슬라이드(320)에서 제3 축 가이드(331)의 방향으로 구동될 수 있다.
제3 축 슬라이드(330)의 하부 측 상에서, 예로서 가공물 클램핑 디바이스(2)가 가공물 팔레트 홀더(22) 상에 고정된 그립 디바이스(21)와 배치된다. 그립 디바이스(21)는 가공물 클램핑 디바이스(2)의 가공물 팔레트 홀더(22) 상의 가공물(WS)을 클램핑하기 위해 가공물 팔레트(111)를 그립 또는 클램프하게 구성된다.
여기에서, 도 1에 따른 실시예의 공작 기계는 예를 들어 가공물 클램핑 디바이스(2)의 가공물 팔레트 홀더(22)에서 위쪽을 가리키는 가공물 팔레트(111)를 이용하여 매달리는 방식으로(또는 윗면이 아래를 보게 매달린 방식으로) 공작 기계 상의 오버헤드 가공을 위해 가공물 팔레트(111) 상에 장착된 가공물(WS)을 클램핑함으로써 예시로서 공작 기계 상의 오버헤드 가공에 의해 가공물(WS)을 가공하도록 구성되며; 예로서 도 2, 3 및 6을 참조한다.
가공물(WS)의 매달린 오버헤드 가공의 결과로서, 장애 없이 칩들이 단순히 넘어질 수 있기 때문에 가공물(WS)이 가공될 때 바람직한 결과는 최적의 칩 낙하 양상이며 여기에서 예를 들어 단순한 형태(예로서, 깔때기 형태, 탱크 형태 또는 박스 형태)를 가진 칩 수집 탱크(6)에 의해 수집될 수 있다. 떨어진 칩들에 의해 더럽혀질 수 있는 매달린 방식으로 클램핑된 가공물(WS) 아래에 배치되어야만 하는 드라이브 또는 가공 컴포넌트들이 존재하지 않는다. 따라서, 선택적으로 기계 가공의 전체 가공 영역에서 바람직하고 방해받지 않는 방식으로 칩들이 낙하하며; 특히 도 5에 따른 단면도를 참조한다.
여기에서, 특히 복잡하지 않고 공간 소비적이지 않으며, 기계-통합된 칩 이송 메커니즘이 제공되어야만 하지만, 특히 어떠한 추가적인 복잡하고 비용이 높으며 기계-통합된 칩 이송 디바이스도 제공할 필요 없이, 바람직하게 공간 절약 방식으로 단순하고 비용 효율적인 설계를 이용하여 기계 프레임(1)의 후면 캐리어 부분(12)에서 칩 배출 개구(121)로 직접 컨베이어 부분을 통해 쉽게 삽입될 수 있는 단순한 칩 컨베이어(선택적으로는 종래의 설계에 따름)를 이용하는 것이 완전히 충분하다.
위에서 이미 기술된 바와 같이, 기계 프레임(1)은 예컨대 예를 들어 전술된 칩 배출 개구(121)가 형성되는 후면 캐리어 부분(12) 및 전술된 축 슬라이드 조립체(3)를 운반하는 횡방향의 제1 및 제3 캐리어 부분들(11, 13)을 예로서 포함한다(예로서 도 4, 8, 및 10 참조).
예로서, 공작 기계의 가공 영역은 캐리어 부분들(11, 12, 13) 사이에 형성되고, 전술된 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑된 가공물(WS)을 가공 영역에서 가공하는 것이 가능하다. 캐리어 부분들(11, 12, 13) 사이의 가공 영역의 하부 면 상에, 예를 들어 전술된 칩 수집 탱크(6)가 배치된다(예로서 도 5, 7 및 8 참조).
공작 기계의 후면 상에, 회전식으로 장착된 스핀들-운반 터릿(4)이 기계 프레임(1)의 캐리어 부분(12) 상에 고정되거나 배치된다. 터릿(4)은 예로서 로터리 디스크로서 제작된다. 그러나, 추가의 실시예들에서 예를 들어 가공물-운반 스핀들을 위한 멀티-스핀들 선반으로 알려진 것과 같은 예로서 로터리 드럼으로도 제작될 수 있다.
예로서, 도 1 내지 11로부터의 실시예에 따른 공작 기계의 터릿(4)이 예를 들어 스핀들 하우징(41, 42) 내에서 회전식으로 구동가능한 방식으로 고정되고 장착되는 두 개의 툴-운반 작업 스핀들(S1, S2)을 운반한다. 스핀들 하우징(41, 42)은 바람직하게는 작업 스핀들(S1, S2)을 구동하기 위해 또는 작업 스핀들(S1, S2)에 의해 수용되는 툴 인터페이스 또는 툴, 특히 밀링커터 또는 천공 및 드릴 툴들을 회전식으로 구동하기 위해 개별 스핀들 드라이브(도시되지 않음)을 자신의 내부에 포함한다.
도 15a는 (예로서, 로터리 디스크로 제작된) 도 1의 공작 기계의 스핀들 터릿의 예시적인 전면도이고 도 15b는 도 1의 공작 기계의 스핀들 터릿의 예시적인 사시도이다.
도 1, 2, 4, 5, 7, 8 및 9에서, 예를 들어, 예로서 기계 프레임(1)의 캐리어 부분들(11, 13) 사이의 가공 영역의 중심에 배치된 작업 위치(가공 위치)에 제1 작업 스핀들(S1)이 위치되는 방식으로 터릿(4)이 정렬되며; 도 5, 7, 9 및 12a 또는 12b를 참조한다.
예로서, 제2 작업 스핀들(S2)은 여기에서 도 1에 따른 작업 위치에 제1 작업 스핀들(S1)이 위치되었을 때 툴 교환 위치에 위치된다(예로서, 도 7, 8, 9 및 12a 또는 12b를 참조).
터릿(4)은 예로서 기계 프레임(1)의 캐리어 부분(12) 상의 중앙 터릿 축 둘레에서 회전될 수 있거나 또는 스위블될 수 있는 원형 로터리 디스크로서 제작된다. 자신의 스핀들 하우징(41, 42)을 갖는 작업 스핀들(S1, S2)은 예로서 터릿(4)의 터릿 축 또는 중심으로부터 동일한 거리에 그리고 특히 터릿(4)의 터릿 축 또는 중심의 대향하면 측면들 상에 배치된다.
이로 인해서, 바람직하게 시계방향 또는 반시계방향으로 터릿(4)이 회전되기 전에 제2 작업 스핀들(S2)이 위치되었던 곳으로 각도 180°만큼 터릿 축 둘레에서 터릿(4)을 회전시키거나 스위블함으로써 도 1에 따른 가공 위치로부터 툴 교환 위치로 제1 작업 스핀들(S1)을 회전시키거나 스위블하는 것이 가능하며, 그리고 제1 작업 스핀들(S1)이 터릿(4)이 회전되기 전에 위치되었던 곳으로 각도 180°만큼 터릿 축 둘레에서 터릿(4)을 동일한 회전으로 동시에 도 7 및 8에 따른 툴 교환 위치로부터 가공 위치로 제2 작업 스핀들(S2)을 회전시키거나 스위블하는 것이 가능하다. 따라서, 바람직하게 신속하고 효율적인 스핀들 위치 교환이 회전가능한 터릿(4)에 의해 가능하게 될 수 있다.
축 슬라이드 조립체(3)의 전술된 선형 축 슬라이드들(310 내지 330)의 움직임에서 유추하여, 터릿의 회전은 드라이브(도시되지 않음)를 통해, 예컨대 수치 제어 디바이스(선택적으로 운영자에 의한 수치 제어의 제어 패널에서의 수동 입력 또는 NC 프로그램을 통한 CNC 제어 유닛 및/또는 PLC 제어 유닛)를 통해 제어될 수 있다.
예로서, 추가로 툴 매거진(10) 및 툴 교환 장치(9)는 공작 기계 상의 툴 교환을 위해 제공된다. 툴 교환 장치(9)는 예로서 기계 프레임(1)의 제3 캐리어 부분(13) 내의 툴 교환 개구(131) 상에 배치된다(예로서 도 13 참조). 툴 매거진(10)은 예로서 기계 프레임(1)의 제3 캐리어 부분(13)의 외부 측 상에 배치되며, 예로서 툴 매거진 캐리어(102)를 통해 제3 캐리어 부분(13) 상에 고정되거나 장착된다.
예로서, 툴 매거진(10)은 휠-타입 매거진으로서 제조되며 예시로서 기계 프레임(1)의 캐리어 부분(13) 상에 장착되거나 장착될 수 있는 툴 매거진 캐리어(102) 상에 회전식으로 장착되거나 고정된 툴-운반 매거진 휠(101)을 포함한다. 추가의 실시예들에서, 툴 매거진 캐리어는 또한 선택적으로 기계 프레임(1)으로부터 별개로 설치될 수 있고 독립적으로 공작 기계 옆에 또는 뒤에 설치될 수 있는 열(column) 또는 열 프레임으로서 제작될 수 있다.
본 발명은 통합된 툴 매거진을 갖는 공작 기계들로 제한되지 않고 본 발명은 단지 도 1에서 예시로서 도시된 휠-타입 매거진과 같은 툴 매거진의 소정의 설계로도 제한되지 않으며, 그와 반대로, 추가의 실시예들에서 복수의 서로 다른 툴 매거진 타입들, 특히 예를 들어 랙-타입 매거진, 체인 매거진, 다수의 휠 툴 매거진 또는 하나의 툴 매거진으로 다양한 타입의 툴 매거진들을 결합하는 혼성 툴 메거진도 사용될 수 있음이 지적된다.
도 14a 및 14b는 도 1의 공작 기계의 툴 매거진(10) 및 툴 교환 장치(9)의 예시적인 사시도를 도시한다.
휠-타입 매거진 또는 툴 매거진(10)의 매거진 휠(101)은 자신의 원주를 따라 이용가능한, 특히 바람직하게는 툴 도끼들의 방사상 배향을 가지는 복수의 툴 또는 툴 운반 툴 인터페이스들(예로서, 스팁 테이퍼(steep taper) 툴 인터페이스, 속이 빈 샤프트 콘 툴 인터페이스 및/또는 모스(Morse) 테이퍼 툴 인터페이스)을 고정, 저장 또는 구비하도록 구성된다. 이를 위해서, 휠-타입 매거진은 툴 또는 툴 인터페이스를 수용하기 위해서 자신의 매거진 휠에서 원주를 따라 복수의 툴 리셉터클(WSK)을 포함할 수 있으며, 도 14a 및 14b를 참조한다.
툴 교환 장치(9)는 예를 들어, 예컨대 도 1에 따른 공작 기계의 기계 프레임(1)의 제3 캐리어 부분(13) 상에 장착되거나 또는 장착될 수 있는 툴 교환 슬라이드 캐리어(95)를 포함한다.
예로서, 툴 교환 슬라이드 캐리어(95)에는, 예로서 전술된 X-축(32)의 방향에 평행하게 이어지는, 즉, 특히 예로서 좌측에서 우측으로 수평으로 제2 축 가이드(321)에 평행한 수평으로 연장하는 툴 교환 축 가이드(94)가 제공된다. 예로서, 툴 교환 축 슬라이드(91)는 툴 교환 축 가이드(94) 상에서 선형으로 이동가능한 방식으로 가이드되며, 예로서 더블 그리퍼 스위블 드라이브(96b) 및 툴 교환 그립 캐리어(92)를 구비하는 툴 교환 드라이브 하우징(96a)이 툴 교환 축 슬라이드(91) 상에 배치되며, 툴 교환 그립 캐리어(92)는 예로서 더블 그리퍼 스위블 드라이브에 의해 스위블될 수 있는 회전식으로 장착된 툴 교환 더블 그리퍼(93)를 고정한다.
툴 교환 더블 그리퍼(93)는 여기에서 예를 들어 툴들을 툴 매거진(10)으로부터 제거하거나 또는 툴들을 툴 매거진으로 삽입하기 위해서, 또는 툴들을 툴 교환 위치에 위치된 작업 스핀들(S2)로부터 제거하거나 또는 툴들을 작업 스핀들에 삽입하고 시계방향 또는 반시계방향으로 180°만큼 툴 교환 더블 그리퍼(93)를 스위블함으로써 이들을 교환하기 위해서 예컨대 툴 인터페이스의 그리퍼 홈 내에 결합시키기에 적합한 툴 또는 툴 인터페이스를 위한 각각의 그립 부분들을 대향하는 측면들 상에 구비하는 종래의 더블 그리퍼로서 제작된다.
이를 위해서, 툴 교환 더블 그리퍼(93)는 바람직하게는 Z-축의 방향에 평행한 방향 또는 스핀들 도끼들에 평행한 방향으로 수평하게 툴 교환기 그리퍼 캐리어(92)를 따라 이동될 수 있다. 툴 교환 축 슬라이드(91)의 이동가능성은 툴 매거진(10) 상의 제거 위치와 공작 기계의 툴 교환 위치 사이의 툴 교환 더블 그리퍼(93)와 함께 툴 교환 그리퍼 캐리어(92)의 이동을 바람직한 방식으로 가능하게 만든다.
도 1 내지 11의 실시예에 따른 공작 기계의 주요 장점은, 이제 공작 기계의 툴 교환 위치에 위치된(예로서 도 7 참조) 작업 스핀들(S2)에 수용된 툴을 교환하는 동시에, 공작 기계의 가공 위치에 배치된(예로서 도 7 참조) 작업 스핀들(S1)에 수용된 툴에 의해서 툴 클램핑 디바이스(2)에 클램핑된 가공물(WS)이 가공되는 것이 가능하다는 점이다.
가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑된 가공물(WS)이 작업 스핀들(S2)에 삽입된 툴을 이용하여 가공되자마자, 작업 스핀들(S2)이 예로서 툴 교환 위치로부터 가공 위치로 약 1 또는 2초의 스핀들 교환 시간을 가지고 시계방향 또는 반시계방향으로 180°만큼 터릿(4)의 단순하고 빠른 스위블 동작에 의해 사용될 툴에 의해 이동될 수 있으며, 따라서 가공물(WS)의 가공은 임의의 툴 교환 시간 없이 사실상 계속될 수 있다. 동시에, 작업 스핀들(S1)은 동일한 단계에서 툴 교환 위치로 이동될 수 있고, 따라서 툴 교환이 가공물의 가공을 눈에 띄게 방해하지 않고 작업 스핀들(S1)에서 가능하다.
가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑된 가공물(WS)이 툴을 이용하여 가공된 다음 작업 스핀들(S1)에서 교환되자마자, 작업 스핀들(S1)이 툴 교환 위치로부터 가공 위치로 다시 약 1 또는 2초의 스핀들 교환 시간을 가지고 시계방향 또는 반시계방향으로 180°만큼 터릿(4)의 단순하고 빠른 스위블 동작에 의해 사용될 툴을 이용하여 다시 사용될 수 있으며, 따라서 어떠한 툴 교환 시간도 없이 사실상 가공물(WS)의 가공이 다시 추가로 가공될 수 있다.
이는 다수의 툴 교환을 갖는 다수의 작업 단계들이 선택적으로 계속 필요할지라도 가공물(WS)의 가공을 위한 매우 효율적인 가공 시간을 산출하며, 이것은 사실상 공작 기계 상의 툴 교환에서 일반적으로 발생하는 것과 같은 공작 기계의 어떠한 정지 시간도 갖지 않으며 또한 공작 기계의 매우 바람직하게는 가능한 소형 디자인을 가진다.
예로서, 도 1 내지 11의 실시예에 따른 공작 기계는 또한 선택적으로 자동으로 개방 및 폐쇄될 수 있는 보호 캡 메커니즘(8)(예로서 도 1, 2, 4, 6 및 8 및 13 참조)도 포함한다.
개방 상태에서, 보호 캡 메커니즘(8)은 예를 들어 가공 위치와 툴 교환 위치 사이의 스핀들 위치를 변경하기 위해 작업 스핀들(S1, S2)을 이용하여 터릿(4)의 스위블 동작을 가능하게 하며, 폐쇄 상태에서 닫힌 보호 캡 메커니즘(8)은 바람직하게는 예로서 공작 기계의 가공 영역으로부터 보았을 때 툴 교환 위치에 위치된 작업 스핀들을 커버한다.
보호 캡 메커니즘(8)은 여기에서 바람직하게는 공작 기계의 가공 영역으로부터 바람직하게는 완전히 공작 기계 위치에 위치된 작업 스핀들을 폐쇄 상태로 분리시킨다.
보호 캡 메커니즘(8)은 바람직하게는 폐쇄 상태에서 보호 캡 메커니즘(8)이 가공 영역을 향해 기계 프레임(1)의 캐리어 부분(13) 내에 형성된 툴 교환 개구(131)를 폐쇄하는 방식으로 기계 프레임(1)의 캐리어 부분(13) 내에 형성된 툴 교환 개구(131) 상에 또는 내에 배치되거나 장착되며, 이때 툴 교환 위치에 위치된 작업 스핀들은 바람직하게는 폐쇄된 보호 캡 메커니즘(8) 또는 폐쇄된 보호 캡 메커니즘(8)의 보호 커버 메커니즘의 가공 영역을 마주하지 않는 측면 상에 배치되며, 폐쇄된 보호 캡 메커니즘(8) 또는 폐쇄된 보호 캡 메커니즘(8)의 보호 커버 메커니즘의 가공 영역을 마주하는 측면 상의 가공 위치 또는 작업 위치에 위치된 작업 스핀들 상에 배치된다.
예로서, 도 1 내지 11에 따른 공작 기계의 보호 캡 메커니즘(8)은 특히 터릿의 터릿 축 또는 스핀들 도끼들에 평행한 회전축에 둘레에서 예로서 기계 프레임(1)의 캐리어 부분(13)의 툴 교환 개구(131) 내에 회전식으로 장착된 부분적인 실린더 부분을 갖는 보호 커버 부분을 포함하는 부분적인 실린더 바디(81)를 포함한다. 개방 상태에서, 부분적인 실린더 바디(81)는 가공 영역과 툴 매거진으로 부분적인 실린더 바디(81)의 내부를 개방하는 개구를 구비하며; 예를 들어 부분적인 실린더 바디(81)의 개구를 통해 외부로부터 스핀들(S1, S2)을 볼 수 있는 도 13을 참조한다.
툴 매거진(10)을 마주하는 부분적인 실린더 바디(81)의 개구는 보호 캡 메커니즘(8)의 개방 상태에서 예를 들어 툴 매거진(10)으로부터 툴 교환 위치로 툴 교환 장치(9)에 의해 툴 또는 툴 인터페이스의 공급을 가능하게 하며, 가공 영역을 마주하는 부분적인 실린더 바디(81)의 개구는 바람직하게는 보호 캡 메커니즘(8)의 개방 상태에서 터릿(4)을 회전 또는 스위블함으로써 스핀들 교환 또는 스핀들 위치 교환을 가능하게 한다.
가공 영역을 마주하는 부분적인 실린더 바디(81)의 개구는 예로서 도 8로부터의 단면에서 보호 캡 메커니즘(8)의 개방 상태에서 볼 수 있으며, 이러한 단면 평면에서 부분적인 실린더 바디(81)는 예컨대, 우측 상의 그리고 특히 예를 들어 터릿(4)의 원형 형태에 맞춰진 초승달 형태를 갖는 부분-원형 단면을 가지는 가공 영역에 대한 개구를 포함한다. 여기에서, 예시로서 보호 캡 장치(8)를 폐쇄하기 위한 부분적인 실린더 바디(81)의 스위블 동작은 바람직하게는 툴 교환 위치에 있는 작업 스핀들(S2)을 커버하고 이것을 가공 영역 및 가공 위치의 작업 스핀들(S1)로부터 공간적으로 분리하는 것을 가능하게 함을 볼 수 있다.
바람직한 방식으로 툴 매거진(10)과 툴 교환 위치 사이의 툴 또는 툴 인터페이스의 공급 또는 제거가 보호 커버 장치(8)의 폐쇄 상태에서 가능하게 만들기 위해서, 보호 커버의 부분적인 실린더 바디(81)는 예로서 개방 상태에서 바람직하게는 툴 교환 위치 위 그리고 아래에 배치된 두 개의 분리된 부분적인 실린더 바디 부분들(81a, 81b)을 구비하며, 각각의 개구들이 툴 매거진(10)을 향하고 공작 기계의 가공 영역을 향하는 제1 및 제2 부분적인 실린더 바디 부분들(81a, 81b) 사이에 형성된다.
제1 및 제2 부분적인 실린더 바디 부분들(81a, 81b)은 바람직하게는 보호 커버 장치(8)를 가공 영역을 향해서 위쪽으로 및/또는 아래쪽으로 스위블함으로써 폐쇄화도록 구성된다(예로서 예시의 방식으로 개방 위치가 도시된 도 13을 참조). 예를 들어, 바람직하게는 제1 및 제2 보호 커버 부분들이 가공 영역의 측면 상에서 서로 폐쇄되는 방식으로, 제1 (상부) 부분적인 실린더 바디 부분(81a)(일반적으로: 제1 보호 커버 부분)이 가공 영역으로 아래쪽을 향해 - 도 13에서는 예로서 시계방향으로 - 스위블될 수 있으며, 예시로서, 제2 (하부) 부분적인 실린더 바디 부분(81b)(일반적으로: 제2 보호 커버 부분)이 가공 영역으로 위쪽을 향해 - 도 13에서는 예로서 반시계방향으로 - 스위블될 수 있다.
여기에서, 오직 가공 영역을 마주하는 툴 교환 위치의 측면만이 가공 영역으로부터 분리되며, 툴 매거진을 마주하는 툴 교환 위치의 측면은 예를 들어 바람직하게는 툴 매거진(10)과 툴 매거진의 툴 교환 위치 사이의 툴 교환 더블 그리퍼(93) 및 툴 교환기 축 슬라이드(91) 또는 툴 교환 장치에 의해 폐쇄된 보호 커버 장치(8)를 이용하여 이동되도록, 그리고 툴 교환 위치에 위치된 작업 스핀들에서 툴들을 교환할 수 있도록 접근 가능하게 남아있다.
또한, 도 1 내지 11의 실시예에 따른 공작 기계는 예시로서, 예컨대 이송 디바이스 캐리어 부분(73) 상의 기계 프레임(1)의 전면 측 상에 배치되거나 고정되는 이송 디바이스(7)를 포함한다. 이송 디바이스 캐리어 부분(73)은 예를 들어 기계 프레임(1)의 추가 부분으로서 도 1 내지 11에 제공되었으며, 따라서 기계 프레임(1)은 예를 들어 이송 디바이스 캐리어 부분(73)과 캐리어 부분들(11 내지 13)과 함께, 바람직하게는 대향하는 캐리어 부분들(12, 73) 사이와 대향하는 캐리어 부분들(11, 13) 사이에 형성되는 공작 기계의 가공 영역을 가진다.
이송 디바이스(7)는 예시로서 선택적으로 가공물을 공작 기계의 가공 영역으로 가공을 위해 자동으로 공급하기 위한 입력 이송 부분(71) 및 공작 기계의 가공 영역으로부터 가공된 가공물의 선택적인 자동 배출 또는 제거를 위헤서 예시로서 출력 이송 부분(72)을 포함한다.
이송 디바이스(7)의 입력 이송 부분(71)은 예를 들어 가공물 클램핑 디바이스(2)가 이송 디바이스(7)의 출력 이송 부분(72)에 의해 자동으로 멀어지게 선택적으로 이송하기 위해서 클램핑되지 않거나 출력 위치에 있는(클램핑되지 않은 위치에 있는) 가공물에서 이전에 클램핑되고 이미 가공된 가공물(WS)을 내려놓았거나 내려놓을 수 있게 된 후에, 가공될 가공물(WS)이 가공물 클램핑 디바이스(2)에 의해 수용되고 클램핑될 수 있는 가공물 클램핑 위치(클램핑 위치)를 구비할 수 있으며, 이러한 출력 이송 부분은 클램핑되지 않은 또는 출력 위치의 가공물을 포함한다.
이송 디바이스(7)의 입력 및 출력 이송 부분들(71, 72)의 전면에서, 이송 디바이스(7)는 바람직하게는 예를 들어 이송 디바이스(7)의 입력 이송 부분(71)으로 가공물을 이송하기 위해서 및/또는 이송 디바이스(7)의 출력 이송 부분들(72)로부터 멀어지게 가공물을 이송하기 위해서 하나 이상의 추가의 이송 부분들을 포함할 수 있다.
도 1 내지 11에 따른 실시예에서, 이송 디바이스(7)의 입력 및 출력 이송 부분들(71, 72)은 예시로서 롤러 컨베이어 부분들로 제조될 수 있지만, 본 발명은 이러한 실시예들로 제한되지 않으며 이송 디바이스(7)는 추가적으로 또는 대안적으로 상이한 컨베이어 부분들도 포함할 수 있고/있거나, 선택적으로 자동으로 가공물을 제거 및/또는 제공하기 위한 추가의 또는 대안적인 자동화 기계, 핸들링 기계, 조작자 및/또는 픽업 로봇을 갖는 공작 기계의 추가의 실시예들에서 제공될 수 있다.
이미 기술된 바와 같이, 도 15a는 도 1의 공작 기계의 스핀들 터릿(4)의 예시적인 전면도를 도시하고 도 15b는 도 1의 공작 기계의 스핀들 터릿(4)의 예시적인 사시도를 도시한다. 이미 위에서 기술된 바와 같이, 스핀들 터릿(4)은 예로서 스핀들 하우징(41, 42) 내에 고정되거나 배치된 작업 스핀들(S1, S2)을 운반한다.
도 15a에 따르면 작업 스핀들(S2)은 예시로서 좌측 툴 교환 위치에 위치되고 작업 스핀들(S1)은 우측 작업 위치 또는 가공 위치에 위치되며, 이들은 대향하는 방식으로(즉, 특히 중심축을 통과하여 이어지는 평면 상에서) 터릿(4)의 중심축(터릿 축)에 대해 배치되고, 예를 들어 스핀들 도끼들은 각각 터릿(4)의 중심축(터릿 축)에 평행하게 정렬된다. 또한, 작업 스핀들(S1, S2)은 예를 들어 터릿(4)의 중심축(터릿 축)으로부터 동일한 방사상 거리로 터릿(4) 상에 배치된다.
뚜렷한 장점은 시계방향 또는 반시계방향으로 180도만큼 자신의 중심축(터릿 축) 둘레에서의 터릿(4)의 스위블 동작 또는 회전이 정확하고 신속하게, 특히 제1 작업 스핀들(S1)은 제2 작업 스핀들(S2)에 의해 이전에 적응된 위치(툴 교환 위치)로 이동될 수 있으며 제2 작업 스핀들(S2)은 제1 작업 스핀들(S1)에 의해 이전에 적응된 위치(작업 또는 가공 위치)로 동시에 이동될 수 있는 방식으로, 효율적으로 스핀들 위치들을 교환할 수 있다는 것이다.
그러나, 본 발명은 이러한 더블 스핀들 시스템으로 제한되지 않으며, 예를 들어 두 개의 스핀들보다 더 많은, 즉 예컨대 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개 또는 그보다도 많은 스핀들이 추가의 실시예들에서 (예로서 로터리 디스크 또는 캐리어 드럼으로서 제조된) 터릿 상에 제공될 수 있다. 여기에서, 즉, 특히 바람직하게는 360/N의 각도로 N개의 스핀들을 가지고 (즉, 예를 들어, 도 15a와 같이 2개의 스핀들에서 180도; 도 16과 같이 세 개의 스핀들에서 120도; 4개의 스핀들에서 90도; 6개의 스핀들에서 6도 등) 터릿 상에서 서로로부터 모두 동일한 각거리로 배치되는 것이 스핀들에 대해 바람직하지만 반드시 항상 그래야만 하는 것은 아니다.
도 16은 3 스핀들 시스템(예를 들어, 3 스핀들 밀링머신)을 갖는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 스핀들 터릿의 예시적인 전면도를 도시한다.
여기에서, 예시로서 터릿(4) 상에서 서로에 대해 각각 120도의 각거리로 배치된 제1 작업 스핀들(S1), 제2 작업 스핀들(S2) 및 제3 작업 스핀들(S3)이 제공되었다. 또한, 세 개의 작업 스핀들(S1 내지 S3)은 터릿(4)의 중심축(터릿 축)으로부터 동일한 방사상 거리로 터릿(4) 상에 예시로서 배치된다. 또한, 세 개의 작업 스핀들(S1 내지 S3)은 예시로서 각각의 스핀들 도끼들이 모두 서로에 대해 평행하게 정렬되고(또는 정렬될 수 있고) 터릿(4)의 중심축(터릿 축)에 대해 평행하게 정렬(또는 정렬될 수 있는)되는 방식으로 배치된다.
도 15a에 따른 터릿(4)에서 유추하여, 제2 작업 스핀들(S2)이 가공 위치에서 제1 작업 스핀들(S1)이 가공물 클램핑 디바이스(2)에 클램핑된 가공물을 가공할 수 있도록 구성되는 동시에 툴 교환 위치에 있는 제2 작업 스핀들(S2)에서 교환 및/또는 대체가 수행될 수 있는 방식으로 제2 작업 스핀들(S2)이 작업 교환 위치에 위치되고 제1 작업 스핀들(S1)이 가공 위치에 위치된다고 가정될 수 있다.
제1 작업 스핀들(S1)은 반시계반향으로 120도만큼 도 16의 터릿(4)을 스위블 또는 회전시킴으로써 툴 교환 위치로 이동될 수 있고, 동시에 제3 작업 스핀들(S3)이 제1 작업 스핀들(S1)이 이전에 위치되었던 가공 위치로 이동되며; 도 16의 터릿(4)을 120만큼 시계방향으로 스위블 또는 회전함으로써, 제2 작업 스핀들(S2)이 제1 작업 스핀들(S1)이 이전에 위치되었던 가공 위치로 이동될 수 있으며 제3 작업 스핀들(S3)이 동시에 툴 교환 위치로 이동된다.
여기에서, 도 16에서 작업 스핀들(S3)의 위치에 항상 위치되는 작업 스핀들은 선택적으로 가공물의 가공을 방해하지 않는 휴식 위치에 위치될 수 있다. 다른 실시예들에서(특히, 바람직하게는 도 1 내지 11에 따른 오버헤드 클램핑 대신 예로서 수직 위로 로터리 테이블 상에서 가공물의 "수직" 배향으로 클램핑되는 실시예들에서) 도 16의 제1 작업 스핀들(S1)의 위치는 또한 휴식 위치와 일치할 수 있으며 도 16에서 제3 작업 스핀들(S3)의 위치는 가공 위치와 일치할 수 있다.
또한, "수직" 또는 수평 가공물 클램핑 및 가공물의 오버헤드 클램핑에서 도 16의 제2 작업 스핀들(S2)의 위치가 툴 교환 위치와 일치하고, 제1 및/또는 제3 작업 스핀들의 위치들이 툴 교환 위치 또는 두 개의 툴 교환 위치들과 일치한다는 것이 고안가능하다(이때 툴들은 툴 교환 위치들에 있는 둘 중 하나 또는 두 스핀들 모두에서 선택적으로 교환되거나 제거될 수 있다). 여기에서, 예를 들어 1 내지 M개의 N 스핀들을 이용하여(M<N) 툴 교환 위치에 선택적으로 1 내지 M개의 툴 교환 조작자들 또는 툴 교환 그리퍼들이 제공될 수 있거나 또는 1 내지 M 툴 교환 위치에 접근하기 위해서 하나 이상의 툴 교환 조작자 또는 툴 교환 그리퍼를 갖는 툴 교환 장치들이 제공될 수 있다. 또한, 1 내지 N-M 가공 위치들 또는 1 내지 N-M-1 휴식 위치들이 제공될 수 있다.
도 16에서, 두 스핀들(S1, S3)에 있어서 예를 들어 가공물의 동시 가공(예로서, 두 개의 구멍을 동시에 뚫기)을 위한 가공 위치에 또는 다른 가공물 아래에 또는 다른 가공물 위에 클램핑된 두 개의 가공물들에 대해서(예를 들어, 제2 가공물이 아래에 제1 가공물 또는 오버헤드 클램핑된 가공물에 클램핑 방식으로 매달리거나 또는 수직 위로 매달리게 클램핑된 가공물 아래에 클램핑된 가공물) 가공 위치에 배치되는 것 또한 가능하다.
도 17a는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 스핀들 터릿(4)을 통과하는 수평 단면을 갖는 예시적인 단면도를 도시한다.
여기에서, 예시로서 도 15a 및 15b로부터 유추하여 터릿 축(RA) 둘레를 터릿(4)이 회전함으로써 터릿 축(RA) 둘레에서 회전될 수 있고 가공 위치와 툴 교환 위치에 위치된 스핀들 하우징(41, 42)을 갖는 두 개의 스핀들(S1, S2)이 제공된다.
예시로서, 이러한 작업 스핀들(S1, S2)은 또한 각각의 스핀들 도끼들이 터릿 축에 대해 평행하게 정렬된 방식으로 예시적인 수평 평면에서 스위블되도록 구성되고(도 17a는 상면도를 도시함), +α 및/또는 -α의 각도만큼 터릿 축(RA)과 공동인 스핀들 축의 평면 내의 터릿 축에 대해 스위블될 수 있다.
도 17b는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 스핀들 터릿(4)을 통과하는 수직 단면을 갖는 예시적인 단면도를 도시한다.
여기에서, 예시적인 방식으로 도 15a 및 15b로부터 유추하여 터릿 축(RA) 둘레를 터릿(4)이 회전함으로써 터릿 축(RA) 둘레에서 회전될 수 있고 예를 들어 가공 위치와 툴 교환 위치에 위치된 스핀들 하우징들(41, 42)을 갖는 두 개의 스핀들(S1, S2)이 제공된다(스핀들 중 하나만이 예시로서 측면도 내에 고려되어 도시되었다).
이러한 작업 스핀들(S1, S2)은 또한 각각의 스핀들 도끼들이 터릿 축에 대해 평행하게 정렬될 수 있으며 +β 및/또는 -β의 각도만큼 수직으로 터릿 축에 대해 스위블될 수 있는 방식으로 스위블되도록 각각의 예시적인 수직 평면에서 예시로서 구성되었다(도 17a는 측면도를 도시함).
추가의 실시예들에서, 하나 또는 두 스핀들이 수직 및 수평으로 스위블될 수 있거나 또는 오직 하나의 스핀들만이 수직으로 스위블될 수 있고/있거나 오직 하나의 스핀들만이 수평으로 스위블될 수 있는 방식으로 도 17a 및 17b로부터 실시예들을 결합하는 것이 가능하다.
도 17c는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 스핀들 터릿(4)을 통과하는 수평 단면을 갖는 예시적인 단면도를 도시한다.
예시로서, 스핀들 하우징(41, 42)을 갖는 두 개의 스핀들(S1, S2)은 여기에서 도 15a 및 15b로부터 유추하여 제공되며 터릿 축(RA) 둘레에서 터릿(4)을 회전시킴으로써 터릿 축(RA) 둘레에서 회전될 수 있고 예시로서 툴 교환 위치 및 가공 위치에 위치된다.
예시로서, 이러한 작업 스핀들(S1, S2)은 또한 예시로서 바람직하게는 서로 독립적으로 터릿 축(RA)에 평행하게 정렬되는 각각의 스핀들 도끼들의 방향(Z1, Z2)으로 이동되도록 구성된다. 추가의 실시예들에서, 스핀들 중 오직 하나만이 스핀들 축의 방향으로 이동될 수 있고, 각각의 작업 스핀들 중 하나, 몇몇 또는 전부가 바람직하게는 위에서 기술된 실시예들에서 서로 독립적으로 Z-이동가능할 수 있다(즉, 터릿 축의 방향으로 및/또는 스핀들 축의 방향).
만약 하나 또는 두 스핀들이 도 1에 따른 공작 기계 상에서 Z-이동가능하다면, 축 슬라이드(310) 및 제어가능한 Z-축은 선택적으로 공작 기계를 더욱 소형으로 제작할 수 있도록 추가의 실시예들에서 생략될 수 있다.
도 18은 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 툴 캐리어 축 슬라이드(330)의 예시적인 전면도를 도시한다. 이것은 도면에서 도 1 내지 11에 따른 실시예와 일치하며, 추가의 예시적인 제어 가능한 B-축(바람직하게는 로터리 축으로 또는 스위블 축으로 또는 바람직하게는 360도 스위블 축으로서) 예시적인 수직 정렬된(즉, Y-축의 Y-방향에 평행한) 회전 축 둘레에서 가공물 클램핑 디바이스(2) 상에 클램핑된 가공물(WS)을 회전시키도록 구성된 것으로 도시되었다.
도 19a는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 툴 캐리어 축 슬라이드(330)의 예시적인 전면도이고 도 19b 및 19c는 도 19a의 툴 캐리어 축 슬라이드(330)의 예시적인 측면도이다.
여기에서, Y-방향 또는 Y-축의 방향에 대해 수평 또는 직교 방식으로 정렬된 회전 축 둘레에서 스위블될 수 있는 수평으로 정렬된 제어 가능한 A-축(스위블 축)의 스위블 요소(340)가 툴 캐리어 축 슬라이드(330)에 제공된다.
예시로서, 그립 디바이스(21) 및 가공물 팔레트 홀더(22) 또는 툴 클램핑 디바이스(2)가 스위블 요소(340)에 고정되며, 이것은 바람직하게는 또한 - (바람직하게는 로터리 축으로서 또는 스위블 축으로서 또는 바람직하게는 360도 스위블 축으로서 제작된) 추가의 제어 가능한 B-축에 의해 - 예를 들어 스위블 요소(340)에 대해 수직으로 정렬된 회전 축 둘레에서 가공물 클램핑 디바이스(2)에 클램핑된 가공물(WS)을 회전시키도록 구성된다.
예시로서, 스위블 요소(340)는 Y-축의 방향 또는 Y-방향에 대해 수평으로 또는 직교하게 정렬된 회전축 둘레에서 가공물 클램핑 디바이스(2)를 스위블하도록 구성되며; 도 19c를 참조한다.
도 20a 및 20b는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 공작 기계의 툴 캐리어 축 슬라이드(330)의 예시적인 전면도를 도시한다.
예시로서, Y-방향 또는 Y-축의 방향에 대해 수직으로 정렬되거나 평행하게 정렬된 회전 축 둘레에서 스위블될 수 있는, 수직으로 정렬된 제어 가능한 B-축(로터리 축 또는 스위블 축)의 스위블 요소(340)가 툴 캐리어 축 슬라이드(330)에 제공된다.
그립 디바이스(21) 및 툴 팔레트 홀더(22), 또는 가공물 클램핑 디바이스(2)는 예로서 가로로 매달린 방식으로 스위블 요소(340)에 고정되며, 이것은 바람직하게는 또한 - (바람직하게는 로터리 축으로서 또는 스위블 축으로서 또는 바람직하게는 360도 스위블 축으로서 제작된) 추가의 제어 가능한 A-축에 의해 - 예를 들어 스위블 요소(340)에 대해 수평으로 정렬된 회전 축 둘레에서 가공물 클램핑 디바이스(2)에 예를 들어 가로로 매달린 방식으로 가공물(WS)을 회전시키도록 구성된다.
예시로서, 스위블 요소(340)는 Y-축의 방향 또는 Y-방향에 대해 수직으로 또는 평행하게 정렬된 회전축 둘레에서 가공물 클램핑 디바이스(2)를 회전시키거나 스위블하도록 구성된다.
본 발명의 장점들과 본 발명의 다수의 예시들 및 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 위에서 자세하게 기술되었다. 본 발명은 위에서 기술된 실시예들로 제한되거나 한정되지 않으며 본 발명의 실시예의 특성들은 특히 기술된 예시들의 특성들의 수정사항에 의해 또는 독립항들의 범주에 기초하여 기술된 예시의 개별적인 또는 몇몇 특성들의 조합에 의해 포함되는 실싱예들의 수정사항도 또한 포함한다는 점이 지적되었다.
요약하면, 특히 각각의 경우에 적어도 하나의 (또는 수 개의) 스핀들이 적어도 하나의 다른 스핀들(또는 수 개의 다른 스핀들)에서의 각각의 작업 위치에 있는 가공물을 가공할 수 있기 때문에, 바람직하게는 최적화된 최소 정지 시간을 갖는 바람직하고 우수하며 신규한 방식의 정확하게 동작하고, 비용 효율적이고, 극도로 작고 효율적인 공작 기계를 생성하는 것을 가능하게 하는 공작 기계 컨셉이 제안되었으며, 툴 교환으로 인한 가공물 또는 가공물들의 가공 동작 방해, (특히 대략 1 내지 2초 또는 1초보다도 짧은) 극도로 빠른 터릿의 터릿 회전에 의해 주어지는 가공물 또는 가공물들의 실제 가공에 대한 개별적인 방해 없이 각각의 툴 교환 위치에서 툴 교환이 수행될 수 있다.
1: 기계 프레임
11: 제1 캐리어 부분
12: 제2 캐리어 부분
121: 칩 배출 개구
13: 제3 캐리어 부분
131: 툴 교환 개구
2: 가공물 클램핑 디바이스
21: 그립 디바이스
22: 가공물 팔레트 홀더
3: 축 슬라이드 조립체
31: Z-축
310: 제1 축 슬라이드
311: 제1 축 가이드
312: 제1 스레드 섀프트
313: 제1 축 드라이브
32: X-축
320: 제2 축 슬라이드
321: 제2 축 가이드
322: 제2 스레드 섀프트
323: 제2 축 드라이브
33: Y-축
330: 제3 축 슬라이드
331: 제3 축 가이드
332: 제3 스레드 섀프트
333: 제3 축 드라이브
340: 스위블 요소
4: 스핀들 터릿/터릿
RA: 터릿 축
41: 제1 스핀들 하우징
42: 제2 스핀들 하우징
S1: 제1 작업 스핀들
S2: 제2 작업 스핀들
S3: 제3 작업 스핀들
5: 받침대 요소
6: 칩 수집 탱크
7: 이송 디바이스
71: 입력 이송 부분
72: 출력 이송 부분
73: 이송 디바이스 캐리어 부분
8: 보호 커버 장치
81: 보호 커버
81a: 제1 보호 커버 부분
81b: 제2 보호 커버 부분
9: 툴 교환 장치
91: 툴 교환 축 슬라이드
92: 툴 교환 그리퍼 캐리어
93: 툴 교환 더블 그리퍼
94: 툴 교환 축 가이드
95: 툴 교환 슬라이드 캐리어
96a: 툴 교환 드라이브 하우징
96b: 더블 그리퍼 스위블 드라이브
10: 툴 매거진
101: 매거진 휠
102: 툴 매거진 캐리어
111: 가공물 팔레트
WS: 가공물
WZK: 툴 리셉터클
A: 제2 로터리 축 또는 스위블 축
B: 제1 로터리 축 또는 스위블 축

Claims (28)

  1. 공작 기계로서,
    기계 프레임(1);
    가공물(WS)을 클램핑하기 위한 가공물 클램핑 디바이스(2);
    상기 기계 프레임 상에 배치되고 세 개의 제어 가능한 선형 도끼들(X, Y, Z)에 의해 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑되는 상기 가공물(WS)을 선형으로 이동시키도록 구성된 축 슬라이드 조립체(3); 및
    상기 기계 프레임(1) 상에 배치되고 적어도 두 개의 툴-운반 작업 스핀들(S1, S2; S2, S3)을 구비하는 스핀들 캐리어 조립체를 포함하되,
    상기 작업 스핀들(S1, S2; S1, S2, S3)이 터릿 축(turret axis)으로부터 각각 동일한 거리에서 터릿 축(RA) 둘레를 회전하거나 스위블할 수 있는 터릿(4) 상에 배치되며, 상기 작업 스핀들(S1, S2; S1, S2, S3)의 스핀들 도끼들이 서로에 대해 평행하게 그리고 상기 터릿 축(RA)에 대해 평행하게 정렬되거나 또는 정렬될 수 있는, 공작 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계 프레임(1)이 가공 영역을 형성하고 상기 축 슬라이드 조립체(3)가 상기 기계 프레임(1) 상에서 상기 가공 영역 위에 배치되는 것으로 특징지어지며, 여기에서 특히 매달리는 방식으로 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에 클램핑되는 상기 가공물(WS)의 오버헤드 가공을 위해서, 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)가 상기 축 슬라이드 조립체(3)에 고정되고 매달리는 방식으로 또는 가로로 매달리는 방식으로 상기 가공물(WS) 및/또는 상기 가공물(WS)을 고정하는 가공물 팔레트(111)를 클램핑하도록 구성되는, 공작 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가공물 클램핑 디바이스(2)가 수직 회전축을 갖는 매달린 로터리 테이블 및/또는 매달리는 방식으로 상기 가공물 또는 상기 가공물 팔레트(111)를 그립(grip)하기 위해서 수직 회전축 둘레에서 회전할 수 있는 그립 디바이스(22)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 작업물 클램핑 디바이스(2)의 로터리 테이블 및/또는 상기 그립 디바이스(22)가 수평 로터리 축 또는 스위블 축 둘레에서 회전되거나 또는 스위블될 수 있는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 가공물 클램핑 디바이스(2)가 수평 로터리 축 또는 스위블 축을 갖는 로터리 테이블 및/또는 상기 가공물 및/또는 상기 가공물 팔레트(111)를 가로로 매달리는 방식으로 그립하기 위해서 수평 회전축 둘레를 회전할 수 있는 그립 디바이스(22)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가공물 클램핑 디바이스(2)의 상기 로터리 테이블 및/또는 상기 그립 디바이스(22)가 수직 로터리 축 또는 스위블 축 둘레를 회전 또는 스위블할 수 있는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 위쪽으로 또는 가로로 정렬된 가공물 팔레트(111)를 구비한 가공물들(WS)을 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 상기 가공물들 중 하나의 매달린 또는 가로로 매달린 클램핑을 위해 위로부터 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에 의한 수용을 위한 상기 공작 기계의 가공 영역 내로의 클램핑 위치로 이송하기 위한, 그리고 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에 의해 매달린 또는 가로로 매달린 클램핑으로부터 상기 가공물을 해제한 후에 상기 공작 기계의 상기 가공 영역 밖의 비클램핑 위치로부터 특히 위쪽으로 또는 가로로 정렬된 가공물 팔레트(111)을 갖는 상기 가공물들 중 하나를 이송하기 위한 이송 디바이스(7)에 의해 특징지어지는, 공작 기계.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 슬라이드 어셈블리(3)는 또한 제1 회전축 둘레를 제어가능한 제1 로터리 축 또는 스위블 축(B)에 의해 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑된 상기 가공물을 회전시키도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 로터리 축 또는 스위블 축(B)의 상기 제1 회전축이 수직으로 정렬되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 축 슬라이드 조립체(3)는 또한 상기 제1 회전축을 횡단하여 또는 직교하게 정렬되는 제2 회전축 둘레를 제어가능한 제2 로터리 축 또는 스위블 축(A)에 의해 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑된 상기 가공물을 회전시키도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 로터리 축 또는 스위블 축(A)의 상기 제2 회전축이 수평으로 정렬되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 회전가능한 터릿(4)의 상기 터릿 축(RA)이 수평으로 정렬되며, 수평으로 정렬된 상기 제2 로터리 축 또는 스위블 축(A)의 상기 제2 회전축이 평행하게 또는 상기 회전가능한 터릿(4)의 상기 터릿 축에 대해 직교하게 정렬되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 툴-운반 작업 스핀들 중 제1 툴-운반 작업 스핀들(S1) 및 제2 작업 스핀들(S2)이 상기 회전가능한 터릿(4)에서 대향하는 측면 상의 상기 릿 축(RA)에 대해 배치되며, 상기 터릿 축(RA)은 특히 수평으로 정렬되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 작업 스핀들(S2)이 상기 공작 기계의 툴 교환 위치에 위치되었을 때 상기 제1 작업 스핀들(S1)이 상기 공작 기계의 가공 위치에 위치되며, 상기 제1 작업 스핀들(S1)이 상기 공작 기계의 상기 툴 교환 위치에 위치되었을 때 상기 제2 작업 스핀들(S2)이 상기 공작 기계의 상기 가공 위치에 위치되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 스핀들 캐리어 조립체가, 특히 상기 제2 작업 스핀들의 포지셔닝을 이용하여 상기 회전가능한 터릿을 상기 터릿 축 둘레에서 180°만큼 스위블함으로써 제 14 항에 따른 툴 교환 위치 또는 상기 작업 위치에서, 특히 제 14 항에 따른 툴 교환 위치 또는 가공 위치에서 상기 제1 작업 스핀들(S1)의 상기 포지셔닝을 교환하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  16. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    N＞2인 N개의 툴-운반 작업 스핀들이 상기 회전가능한 터릿(4) 상에서 각도 α＝360°/N의 개별 각거리로 배치되고, 상기 터릿 축(RA)이 특히 수평으로 정렬되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 N 개의 작업 스핀들 중 제2 작업 스핀들이 상기 공작 기계의 툴 교환 위치에 위치되었을 때 상기 N 개의 작업 스핀들의 제1 작업 스핀들이 상기 공작 기계의 가공 위치에 위치되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스핀들 캐리어 조립체가 상기 회전 가능한 터릿을 상기 각도 α만큼 상기 터릿 축 둘레에서 상기 툴 교환 위치로 회전시킴으로써 상기 제1 작업 스핀들을 스위블하고/하거나 상기 회전 가능한 터릿을 상기 각도 α만큼 상기 터릿 축 둘레에서 반대 방향으로 상기 가공 위치로 회전시킴으로써 상기 제2 작업 스핀들을 스위블하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  19. 제 14 항, 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 가공 위치에 위치된 상기 작업 스핀들이 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에 클램핑된 상기 가공물(WS)을 가공하기 위해서 수용된 툴에 의해 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  20. 제 14 항, 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    - 이용가능한 복수의 툴들을 구비하도록 구성된 툴 매거진(10), 및
    - 상기 툴 교환 위치에 위치된 상기 작업 스핀들에서 수용된 툴을 제거하기 위해서, 및/또는 상기 툴 매거진으로부터 제거된 툴과 상기 툴 교환 위치에 위치된 상기 작업 스핀들에서 수용된 툴을 교환하기 위해서, 상기 툴 교환 위치에 위치된 상기 작업 스핀들에서 삽입될 툴을 삽입하도록 구성된 툴 교환 장치(9)에 의해 특징지어지는, 공작 기계.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 가공 위치에 위치된 상기 작업 스핀들이 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑되는 상기 가공물(WS)을 가공하기 위해서 수용된 툴에 의해 구성되는 동시에, 상기 툴 교환 장치(9)가 상기 툴 교환 위치에 위치된 상기 작업 스핀들에 있는 툴을 삽입 또는 제거하거나 또는 이를 상기 툴 매거진(10)으로부터 제거된 툴과 교환하는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    자동으로 개방 및 폐쇄될 수 있으며 폐쇄된 상태에서 상기 툴 교환 장치(9)를 포함하는 상기 공작 기계의 툴 교환 영역으로부터 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)를 포함하는 상기 공작 기계의 가공 영역을 분리시키는 보호 커버 장치(8)에 의해 특징지어지는, 공작 기계.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 터릿(4)을 회전시킴으로써 상기 툴 교환 위치 또는 휴식 위치로부터 및/또는 상기 가공 위치로 상기 작업 스핀들 중 하나가 스위블될 때 상기 보호 커버 장치(8)를 개방하고/하거나 상기 터릿(4)을 회전시킨 후에 다른 작업 스핀들 중 하나가 상기 가공 위치로부터 또는 휴식 위치로부터 및/또는 상기 툴 교환 위치로 스위블되고 폐쇄하는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 가능한 터릿(4) 상에 배치된 상기 작업 스핀들이 고정된 방식으로 상기 터릿 축(RA)에 평행하게 정렬된 스핀들 액슬(axle)에 부착되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  25. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 가능한 터릿(4)에 배치된 상기 작업 스핀들 중 하나 이상이 이들이 스위블될 수 있는 방식으로 고정되는, 공작 기계.
  26. 제 25 항에 있어서,
    스위블될 수 있는 상기 하나 이상의 작업 스핀들이 상기 터릿 축에 평행하게 정렬될 수 있으며 상기 터릿 축의 정렬에 대해 수직 평면 및/또는 수평 평면 내의 상기 작업 위치에서 스위블되도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 가능한 터릿(4)에 배치된 상기 작업 스핀들 중 하나 이상이 상기 스핀들 축에 대해 평행한 및/또는 상기 터릿 축에 대해 평행한 직선 축(Z1, Z2)에 의해 한 방향으로 이동될 수 있는 것으로 특징지어지는, 공작 기계.
  28. 공작 기계로서,
    기계 프레임(1);
    가공물(WS)을 클램핑하기 위한 가공물 클램핑 디바이스(2);
    상기 기계 프레임 상에 배치되고 둘 또는 세 개의 제어 가능한 선형 도끼들(X, Y; X, Y, Z)에 의해 상기 가공물 클램핑 디바이스(2)에서 클램핑되는 상기 가공물(WS)을 선형으로 이동시키도록 구성된 축 슬라이드 조립체(3); 및
    상기 기계 프레임(1) 상에 배치되고 적어도 두 개의 툴-운반 작업 스핀들(S1, S2; S2, S3)을 구비하는 스핀들 캐리어 조립체(3)를 포함하되,
    상기 작업 스핀들(S1, S2; S1, S2, S3)이 터릿 축으로부터 각각 동일한 거리에서 터릿 축 둘레를 회전하거나 스위블할 수 있는 터릿(4) 상에 배치되고 스핀들 축 및/또는 터릿 축에 대해 평행한 선형 축에 의해 일 방향(Z)으로 이동될 수 있으며, 상기 작업 스핀들(S1, S2; S1, S2, S3)의 스핀들 도끼들이 서로에 대해 평행하게 그리고 상기 터릿 축에 대해 평행하게 정렬되거나 또는 정렬될 수 있는, 공작 기계.
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