KR20170105492A

KR20170105492A - 공작 기계용 가공 유닛 및 이러한 가공 유닛을 구비하는 공작 기계

Info

Publication number: KR20170105492A
Application number: KR1020177016860A
Authority: KR
Inventors: 롤란트 쾨힐; 마르틴 린더레
Original assignee: 덱켈 마호 프론텐 게엠베하
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-09-19
Also published as: US10500688B2; CN107000141A; WO2016079188A1; CN107000141B; US20170320180A1; ES2683060T3; JP6721585B2; DE102014223757A1; JP2017535438A; EP3221083B1; EP3221083A1

Abstract

본 발명은 공작 기계용 가공 유닛 및 이러한 가공 유닛을 구비한 공작 기계에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가공 유닛은 공작 기계에 부착될 수 있는 헤드 캐리어(2), 선회 축(B) 둘레에서 선회할 수 있는 방식으로 헤드 캐리어 상에 고정되는 선회 헤드(3), 선회 헤드(3) 상에 배치되며 선회 축(B)에 대해 경사진 스핀들 축(S)을 갖는 작업 스핀들(6), 헤드 캐리어(2) 내에 배치되고 선회 축(B)에 평행하게 배치된 구동 샤프트(8)를 포함하는 스핀들 모터(7) 및 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8)의 회전 동작을 작업 스핀들(6)에 전달하기 위한 구동 트랜스미션을 포함하며, 이 구동 트랜스미션은 이동될 수 있는 트랜스미션 스테이지를 갖는다. 본 발명은 선회 헤드(3)가 선회 헤드(3)의 선회 축(B)에 동축으로 배향된 이동 트랜스미션 샤프트(10)를 가지며, 이동될 수 있는 트랜스미션 스테이지는 선회 헤드(3)의 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에서 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)를 가진다.

Description

공작 기계용 가공 유닛 및 이러한 가공 유닛을 구비하는 공작 기계{MACHINING UNIT FOR A MACHINE TOOL AND MACHINE TOOL HAVING SUCH A MACHINING UNIT}

본 발명은 공작 기계용 가공 유닛 및 이러한 가공 유닛을 구비하는 공작 기계에 관한 것이다.

종래기술로부터 알려진 유형-특정 가공 유닛은 대부분 공작 기계에 부착될 수 있는 적어도 하나의 헤드 캐리어, 선회 축 둘레에서 선회될 수 있는 방식으로 헤드 캐리어 상에서 고정되는 선회 헤드, 선회 헤드 상에 배치되고 선회 축에 대해 경사진 스핀들 축을 갖는 작업 스핀들, 헤드 캐리어 내에 배치되고 선회 축에 동축으로 배치된 구동 샤프트를 갖는 스핀들 모터 및 스핀들 모터의 구동 샤프트의 회전 동작을 작업 스핀들에 전달하기 위한 구동 트랜스미션을 포함하며, 구동 트랜스미션은 이동될 수 있는 트랜스미션 스테이지를 가진다.

여기에서, 예를 들어 DE 44 02 084 A1 또는 DE 102 51 257 A1로부터 알려진 유형-특정 가공 유닛을 참조할 수 있다.

DE 44 02 084 A1은 공작 기계, 특히 수평 가공으로부터 수직 가공으로 자동으로 기계를 교체하기 위한 선회 밀링 헤드를 포함하는 만능 밀링 및 드릴링 머신을 기술한다. 작업 스핀들의 구동은 선회 밀링 헤드 내의 작업 스핀들 상에 배치된 이동 트랜스미션 및 베벨 기어 단계를 갖는 구동 트랜스미션을 통한 구동 모터에 의해 제공되며, 베벨 기어 단계의 베벨 기어 트랜스미션은 스핀들의 구동 모터의 구동 샤프트 상에 직접 위치된다.

DE 44 02 084 A1에 따른 공작 기계(만능 밀링 및 드릴링 머신)를 발전시키기 위해서, DE 102 51 257 A1에서 프로그램-제어 공작 기계를 위한 가공 유닛이 제안되었으며, 이것은 몇몇 좌표축으로 이동 가능하며 45도만큼 전방으로 아래를 향하는 회전 축을 갖는 헤드 캐리어, 모터에 의해 45도의 회전 축 둘레에서 회전될 수 있는 방식으로 헤드 캐리어 상에서 전방-지지되는 선회 헤드, 선회 헤드 상에 고정식으로 장착되고 자신의 축이 45도의 회전 축에 45도의 각도로 연장하는 작업 스핀들을 구비하는 스핀들 헤드, 45도의 회전 축에 동축으로 배향된 스핀들 모터 및 선회 헤드 내에 배치된 스핀들 드라이브를 위한 각도 트랜스미션을 구비하고, 선회 헤드는 45도의 회전 축에 동축인 속이 빈 하우징 부분을 포함하고, 그 안에서 스핀들 모터가 고정되며, 헤드 캐리어는 선회 헤드의 하우징 부분이 회전 가능하게 지지되는 하우징 베이스를 구비한다.

전술된 종래기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 공작 기계를 위한 가공 유닛 또는 이러한 가공 유닛을 갖는 공작 기계를 제공하는 것 또는 높은 강성, 낮은 공간 요구도 및 낮은 구성 노력을 가지고 작업 스핀들로 이동 가능한 트랜스미션을 통해 최적의 토크 트랜스미션 및 최적의 힘의 흐름이 보장하는 동시에 유지 및 서비스를 위한 가공 유닛의 구조적 구성요소들이 용이하게 접근 가능한 방식으로 배치되며 선회 헤드 또는 스핀들로의 탄력적이고 신뢰 가능한 공급선이 허용되도록 공작 기계를 위해 알려진 가공 유닛을 발전시키는 것이다.

본 발명의 전술된 목적을 달성하기 위해서, 청구범위 제1항에 따른 공작 기계를 위한 가공 유닛 또는 이러한 가공 유닛을 가진 공작 기계가 제안된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예를 참조한다.

본 발명의 양태에 따르면, 공작 기계용 가공 유닛이 제안되며, 이것은: 공작 기계에 부착 가능한 헤드 캐리어, 선회 축 둘레에서 선회할 수 있는 방식으로 헤드 캐리어 상에 고정되는 선회 헤드, 선회 헤드 상에 배치되며 선회 축에 대해 경사진 스핀들 축을 갖는 작업 스핀들, 헤드 캐리어 내에 배치되고 선회 축에 평행하게 배치된 구동 샤프트를 구비하는 스핀들 모터, 스핀들 모터의 구동 샤프트의 회전 동작을 작업 스핀들의 구동 샤프트에 전달하기 위한 구동 트랜스미션을 포함하며, 구동 트랜스미션은 특히 둘 이상의 구동 기어에 따라 스핀들 드라이브 내에 서로 다른 기어 비율을 제공하도록 이동 가능한(shiftable) 트랜스미션 스테이지를 구비한다.

특히, 본 발명에 따른 공작 유닛은 선회 헤드가 선회 헤드의 선회 축에 동축으로 배향된 이동 트랜스미션 샤프트를 구비하되, 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 선회 헤드의 이동 트랜스미션 샤프트 상에서 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트를 구비하는 것으로 특징지어진다.

여기에서, 이것은 특히 최적의 토크 트랜스미션을 갖는 서로 다른 토크에 대해 설계 가능한 효율적이고 공간 절약적이며 견고한 배치를 발생시키며, 이것을 이용하여 스핀들 모터의 구동 샤프트는 선회 헤드의 선회 축에 동축으로 배향되지 않지만 선회 헤드 내의 구동 트랜스미션의 이동 트랜스미션 샤프트가 선회 헤드의 선회 축에 동축으로 배향되고, 그 위에서 이동 트랜스미션 샤프트 상에서 이동 가능하거나 움직일 수 있는 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 속이 빈 샤프트가 구동 트랜스미션의 이동 옵션을 제공하기 위해 지지된다.

바람직하게는, 이것은 서로 다른 기어 비율을 갖는 스핀들 드라이브의 구동 트랜스미션의 정확하고 소형으로 구성된 이동 옵션을 제공하는 것뿐만 아니라 추가로 선회 축에 대해 오프셋된 헤드 캐리어 내에 스핀들 모터를 배치하는 것을 바람직하게는 가능하게 하며, 그에 따라 헤드 캐리어 내에서 회전 가능하게 제어되는 선회 축의 구동의 트랜스미션 부분뿐 아니라 스핀들 모터 및 회전 가능하게 제어되는 선회 축의 구동 모터 모두가 유지 및 서비스를 위해 쉽게 접근 가능한 헤드 캐리어 내에 배치될 수 있는 구조적 구성요소들의 배치가 가능해진다.

효율적이고 공간 절약적인 방식으로 이제는 여전히 외부에, 즉 즉 손상 및 마모를 허용하는 방식으로, 예를 들어 DE 102 51 257 A1의 가공 유닛에서의 헤드 캐리어 하우징 외측에 배치되어야만 했던 선회 헤드에 (예를 들어 냉각수 공급뿐 아니라 에너지 공급 또는 추가의 수압 및/또는 공압 공급을 위한) 공급선 또는 공급 파이프를 헤드 캐리어 하우징 내에 최적으로 배치하는 것이 추가로 가능하며, 그에 따라 공급선이 손상 및 마모에 대해 더욱 잘 보호될 수 있다.

특히 이러한 선회 축에 대한 스핀들 모터의 오프셋이 가능해짐으로 인해, 헤드 캐리어 하우징 내의 지지선은 이것이 라인에 대한 선회 용량의 영향을 고려하는 것을 더욱 쉽게 하도록 선회 축에 더욱 가깝게 선회 헤드로 가이드될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 바람직하게는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 선회 축에 평행한 이동 트랜스미션 샤프트 상에서 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트를 이동시킴으로써 특히 서로 다른 기어 비율을 갖는 제1 구동 기어와 제2 구동 기어 사이에서 구동 트랜스미션을 이동시키도록 바람직하게 구성된다.

여기에서, 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트가 제1 위치에 있으면 바람직하게는 제1 구동 기어가 결합되고, 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트가 제2 위치에 있으면 바람직하게는 제2 구동 기어가 결합된다. 추가의 실시예에서, 세 개 이상의 기어가 이용가능하도록 추가의 중간 위치를 도입하는 것이 가능하다.

특히 바람직하고 적절한 실시예에서, 이동 트랜스미션 샤프트는 제1축 섹션, 제2축 섹션 및 제1축 섹션과 제2축 섹션 사이에 배치된 피스톤 섹션을 포함하고, 피스톤 섹션은 바람직하게는 제1축 섹션 및 제2축 섹션보다 큰 지름을 가진다. 바람직하게는, 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 속이 빈 샤프트 내에 배치되며 피스톤 섹션이 바람직하게는 이동 가능하게 밀봉 식으로 지지되는 원통형 재킷을 추가로 구비한다.

이러한 구성을 이용하여 소형의 신뢰 가능한 공압 및/또는 수압 이동 제어가 가능하게 될 수 있고 이를 이용하여 공압으로 또는 수압으로 이동 가능한 원통형 재킷 내의 피스톤 또는 피스톤 섹션이 속이 빈 샤프트 및 이동 트랜스미션 샤프트를 갖는 이동 가능한 유닛 내에서 소형의, 신뢰 가능하고 단순한 방식으로 통합될 수 있으며 추가의 공간 소비가 없는 공압 및/또는 수압 실린더가 요구된다.

여기에서, "이동 가능하게 밀봉 식으로"는 피스톤 섹션과 원통형 재킷 사이에 여전히 공압 및/또는 수압 밀봉이 존재하도록 또는 이동 중에 이것이 유지되도록 원통형 재킷과 피스톤 섹션이 서로에 대해 이동 가능하도록 특히 이해된다. 이러한 실시예는 특히 수압으로 및/또는 공압으로 피스톤 섹션의 두 측면에서 압력차를 생성함으로써 단순한 방식으로 수압으로 또는 공압으로 이동 트랜스미션 스테이지를 이동시키기 위한 피스톤 섹션에 대한 원통형 재킷의 이동이 발생할 수 있다는 장점을 가진다.

특히, 추가로 최적화된 밀봉을 위해 그리고 또한 단순하고 소형의 구성에 의해 속이 빈 샤프트를 지지하거나 지탱하기 위해, 제1 밀봉 헤드는 바람직하게는 원통형 재킷의 제1 단부에 고정되고 바람직하게는 이동 트랜스미션 샤프트의 제1축 섹션 상에서 이동 가능하게 밀봉 식으로 지지되고/되거나 제2 밀봉 헤드는 원통형 재킷의 제2 단부에 고정되고 바람직하게는 이동 트랜스미션 샤프트의 제2축 섹션 상에서 이동 가능하게 밀봉 식으로 지지되는 추가의 바람직한 구성이 제안된다. 여기에서, 속이 빈 샤프트는 바람직하게는 제1 밀봉 헤드 및/또는 제2 밀봉 헤드 상에서 회전 가능하게 지지될 수 있다.

추가의 바람직한 실시예에 따르면, 제1축 섹션은 바람직하게는 축방향으로 연장하는 제1 채널을 포함하고 제2축 섹션은 바람직하게는 축방향으로 연장하는 제2 채널을 포함하며, 제1축 섹션의 제1 채널 개구는 바람직하게는 제1 채널을 원통형 재킷, 피스톤 섹션, 제1축 섹션 및/또는 제1 밀봉 헤드 사이의 클리어런스와 접속시키고/접속시키거나, 제2축 섹션의 제2 채널 개구는 바람직하게는 제2 채널을 원통형 재킷, 피스톤 섹션, 제2축 섹션 및/또는 제2 밀봉 헤드 사이의 클리어런스와 접속시킨다. 바람직하게는, 여기에서 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 특히 제1 및 제2 채널 사이에서 수압 및/또는 공압으로 생성된 압력차에 의해서 또는 그에 따라 생성된 두 클리어런스 사이의 압력차에 의해서 이동되도록 구성된다.

추가의 적절하고 바람직한 실시예에서, 구동 트랜스미션은 바람직하게는 두 개의 원통형 기어를 포함하는 슬라이딩 기어셋(sliding gearset)을 갖는 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지를 구비하고, 슬라이딩 기어셋의 제1 원통형 기어는 바람직하게는 스핀들 모터의 구동 샤프트 상에 회전 불가능하게 배치되며 제1 원통형 기어와 결합하는 슬라이딩 기어셋의 제2 원통형 기어는 바람직하게는 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트 상에 회전 불가능하게 배치된다.

추가의 적절하고 바람직한 실시예에서, 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 바람직하게는 특히 서로 다른 기어 비율을 갖는 제1 트랜스미션 기어에 대한 제1 원통형 기어 쌍 및/또는 제2 트랜스미션 기어에 대한 제2 원통형 기어 쌍을 포함한다. 제1 원통형 기어 쌍은 바람직하게는 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트 상에 바람직하게는 회전 불가능하게 배치된 제3 원통형 기어를 포함하고/하거나, 제2 원통형 기어 쌍은 바람직하게는 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트 상에 회전 불가능하게 배치된 제4 원통형 기어를 바람직하게 포함한다. 이와 다르게, 예를 들어 제1 원통형 기어 쌍은 제2 원통형 기어를 포함할 수 있으며, 제2 원통형 기어 쌍은 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트 상에서 회전 불가능하게 배치되는 제4 원통형 기어를 포함한다.

다른 적절하고 바람직한 실시예에서, 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트가 제1 위치에 있으면 제1 원통형 기어 쌍의 원통형 기어들이 바람직하게는 맞물리며, 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트가 제2 위치에 있으면 제2 원통형 기어 쌍의 원통형 기어들이 바람직하게는 맞물린다.

추가의 적절하고 바람직한 실시예에서, 선회 헤드는 바람직하게는 선회 헤드의 선회 축에 바람직하게는 평행하게 배향된 중간 샤프트를 포함한다. 바람직하게는, 구동 트랜스미션은 베벨(bevel) 기어 트랜스미션 스테이지를 포함하고, 베벨 기어 트랜스미션 스테이지의 제1 베벨 기어는 바람직하게는 중간 샤프트 상에 회전 불가능하게 배치된다. 바람직하게는, 작동 스핀들의 구동을 위한 베벨 기어 트랜스미션 스테이지의 제2 베벨 기어는 바람직하게는 작업 스핀들의 구동 샤프트 상에 회전 불가능하게 배치된다. 바람직하게는, 제1 원통형 기어 쌍은 중간 샤프트 상에 바람직하게는 회전 불가능하게 배치된 제5 원통형 기어를 포함하고/하거나, 제2 원통형 기어 쌍은 바람직하게는 중간 샤프트 상에 회전 불가능하게 배치된 제6 원통형 기어를 바람직하게 포함한다.

추가의 적절하고 바람직한 실시예에서, 선회 헤드는 바람직하게는 선회 축에 동축으로 배치된 선회 축 기어를 포함하고, 가공 유닛은 바람직하게는 헤드 캐리어 상에 배치된 회전 축 모터 및/또는 회전 축 모터의 구동 샤프트의 회전 동작을 회전 축 기어에 전달하기 위해 바람직하게는 선회 축 기어와 결합하는 하나 이상의 트랜스미션 유닛을 포함하며, 하나 이상의 트랜스미션 유닛은 바람직하게는 회전 축 모터의 구동 샤프트 상의 기어와 바람직하게는 결합된 공통의 톱니형 벨트에 의해 구동된다.

바람직하게는, 가공 유닛은 특히 회전 축 모터의 구동 샤프트의 회전 동작을 선회 축 기어에 전달하기 위해 선회 축 기어와 결합하는 두 개의 트랜스미션 유닛을 포함하고, 두 개의 트랜스미션 유닛은 바람직하게는 공통의 톱니형 벨트에 의해 구동되며, 두 개의 트랜스미션 유닛의 각각은 바람직하게는 회전 축 모터의 구동 샤프트에 바람직하게는 평행하게 배치된 개별 메인 축을 구비하고, 두 개의 메인 축 및 회전 축 모터의 구동 샤프트는 바람직하게는 톱니형 벨트가 실질적으로 이등변삼각형에 상응하는 형태를 취하도록 바람직하게는 서로에 실질적으로 동일하게 이격되어 배치된다.

바람직하게는, 회전축 모터는 선회 축에 대향하는 하나 이상의 트랜스미션 유닛의 측면 상에 배치되고/되거나, 회전 축 모터 및 스핀들 모터는 바람직하게는선회 축의 대향하는 면들에서 서로에 대해 배치된다.

회전 축 모터의 구동 샤프트는 바람직하게는 선회 축에 평행하게 배치되며, 회전 축 모터의 구동 샤프트 및 스핀들 모터의 구동 샤프트는 바람직하게는 선회 축과 공동 평면에 걸치며, 선회 축은 바람직하게는 두 개의 구동 샤프트 사이에 배치된다.

바람직하게는, 헤드 캐리어는 헤드 캐리어 하우징 및 바람직하게는 헤드 캐리어 하우징 내에서 선회 헤드로 연장하는 공급 파이프 또는 공급선을 포함한다. 여기에서, 공급 파이프 또는 공급선은 바람직하게는 스핀들 모터와 회전 축 모터 사이에 배치된다.

본 발명의 추가의 구현에 따르면, 전술된 구성들 중 하나에 따른 가공 유닛을 갖는 공작 기계가 제안되며, 이러한 가공 유닛은 바람직하게는 적어도 하나의 좌표 축 또는 2 또는 3개의 좌표축에서 공작 기계에 이동 가능하게 부착된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가공 유닛의 스핀들 드라이브의 개략적인 모습을 예시적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가공 유닛의 스핀들 드라이브의 사시도를 도시한 도면,
도 3a는 수평 위치에서 작업 스핀들을 갖는 제1 구동 기어 내의 도 2에 따른 스핀들 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시하며, 도 3b는 수평 위치에서 작업 스핀들을 갖는 제2 구동 기어 내의 도 2에 따른 스핀들 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시한 도면,
도 4a는 수직 위치에서 작업 스핀들을 갖는 도 2에 따른 스핀들 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시하며, 도 4b는 수평 위치에서 작업 스핀들을 갖는 도 2에 따른 스핀들 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시한 도면,
도 5a는 제1 구동 기어에서의 본 발명의 실시예에 따른 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 단면도를 도시하며, 도 5b는 제2 구동 기어에서의 본 발명의 실시예에 따른 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 단면도를 예시적으로 도시한 도면,
도 6은 도 5a 및 5b의 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 세부사항의 단면도를 예시적으로 도시한 도면,
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 캐리어의 구동 모터의 배치의 사시도를 예시적으로 도시하고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 캐리어의 회전 축 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시하며, 도 7c는 도 7b에 따른 회전 축 드라이브의 측면도를 예시로서 도시한 도면, 그리고
도 8a는 제1 구동 기어에서의 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 단면도를 예시적으로 도시하며, 도 8b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 제2 구동 기어에서의 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 단면도를 예시적으로 도시한 도면.

아래에서, 본 발명의 실시예가 예시적인 도면에 의해 상세하게 기술된다. 실시예의 특성은 완전히 또는 부분적으로 조합될 수 있으며, 본 발명은 기술된 실시예로 전혀 제한되지 않는다. 도면에서, 동일하거나 유사한 특성들은 동일한 참조번호로 표시된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가공 유닛의 스핀들 드라이브의 개략적인 모습을 예시적으로 도시한다.

가공 유닛은 공작 기계(1), 특히 공작 기계(1)의 기계 기반의 전면(1a)에 부착되고 헤드 캐리어 하우징(4)을 구비하는 헤드 캐리어(2), 선회 헤드 하우징(5)을 구비하며 선회 축(B) 둘레에서 선회할 수 있는 방식으로 헤드 캐리어(2) 상에 고정되는 선회 헤드(3) 및 선회 헤드(3) 상에 배치되며 선회 축(B)에 대해 경사진, 특히 예를 들어 45도(각도 α)만큼 경사진 스핀들 축(S)을 갖는 작업 스핀들(6)을 포함한다.

선회 축(B) 자신은 수직선에 대해 또는 오히려 공작 기계(1)의 기계 기반의 전면(1a)에 대해 예를 들어 45도만큼 앞을 향해 아래로 경사진다. 선회 축(B)에 대한 스핀들 축(S)의 기울기로 인해서, 스핀들(6)의 스핀들 축(S)은 도 1에 도시된 바와 같이 수평으로 배향될 수 있다. 또한, 스핀들 축(S)은 선회 헤드(3)를 선회시킴으로써 선회 축(B) 둘레에서 선회할 수 있으며, 자신의 스핀들 축(S)을 갖는 스핀들(6)은 선회 축(B) 둘레에서 180도만큼 선회 헤드(3)를 선회시킴으로써 수직 가공을 위해 수직으로 배향될 수 있다.

헤드 캐리어 하우징(4) 내에, 헤드 캐리어(2)는 헤드 캐리어(2) 내에 배치되는 스핀들 모터(7)(또는 스핀들 드라이브)를 포함하고 선회 축(B)에 평행하게 배치되고 예를 들어 튀어나오며(즉, 이 실시예에서 구동 샤프트(8)는 예를 들어 선회 헤드 측에서는 지지되지 않고 오직 헤드 캐리어 측에서만 지지된다) 헤드 캐리어(4)로부터 선회 헤드(3) 내로 돌출하는 구동 샤프트(8)를 구비한다. 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8)의 회전 축은 평행하게, 그러나 예를 들어 동축이 아닌 선회 축(B)에 대해 오프셋으로 배치된다.

작업 스핀들(6)은 선회 헤드(3) 내에서 회전 가능하게 지지되고 예를 들어 스핀들 축(S)에 동축으로 배향되는 구동 샤프트(19)를 추가로 포함하지만, 또한 본 발명의 추가의 실시예에서 스핀들 축(S)에 평행하게 오프셋 해야될 수도 있다.

또한, 선회 헤드 하우징(5)의 내부는 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8)의 회전 동작을 작업 스핀들(6)의 구동 샤프트(19)로 전달하기 위한 구동 트랜스미션을 수용한다.

구동 트랜스미션은 선회 헤드(3)의 선회 축(B)에 동축으로 배향되며 구동 트랜스미션을 이동시키기 위한 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 속이 빈 샤프트(11)가 이동 트랜스미션 샤프트(10) 둘레에서 회전 가능할 뿐 아니라 동축으로 이동 가능한 방식으로 지지되는 이동 트랜스미션 샤프트(10)를 포함한다.

선회 헤드(3) 내로 돌출하는 구동 샤프트(8)의 단부에서, 연장된 원통형 기어(9)는 구동 트랜스미션의 속이 빈 샤프트(11) 상에 회전 불가능하게 고정식으로 배치된 원통형 기어(12)를 위한 슬라이딩 시트를 형성하도록 회전 불가능하게 고정식으로 배치된다.

세 개의 원통형 기어(12, 13, 14)는 속이 빈 샤프트(11) 상에 회전 불가능하게 고정식으로 배치되며, 여기에서 원통형 기어(12)는 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8) 상에 회전 불가능하게 고정식으로 배치된 원통형 기어(9)와 딱 들어맞는다.

원통형 기어(9, 12)의 원통형 기어 쌍은 여기에서 슬라이딩 시트를 갖는 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지를 형성하며, 만약 도 1의 속이 빈 샤프트(11)가 이동 트랜스미션 샤프트(10)를 향해 축방향으로 (특히 예를 들어 도 1의 우측 상단을) 이동되면, 속이 빈 샤프트(11) 상에 배치된 원통형 기어(12)는 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8) 상에 회전 불가능하게 고정식으로 배치된 원통형 기어(9)와 결합한 채로 남아있는다.

또한, 선회 헤드(3) 내의 구동 트랜스미션은 동축은 아니지만 평행한 오프셋으로 선회 헤드의 선회 축(B)에 평행하게 배향된 회전 가능하게 지지되는 중간 샤프트(15)를 포함한다. 중간 샤프트(15) 상에는 베벨 기어(18) 뿐 아니라 원통형 기어(16, 17)가 회전 불가능하게 고정식으로 배치된다.

중간 샤프트(15)의 베벨 기어(18)는 스핀들(6)의 구동 샤프트(19) 상에 회전 불가능하게 고정식으로 배치된 베벨 기어(20)와 맞물리고, 여기에서 베벨 기어(18, 20)는 45도의 각도를 갖는 구동 회전을 전달하고 따라서 스핀들 축(S)과 회전 축(B) 사이의 각도 α=45도 균형을 잡는 각도 트랜스미션 스테이지를 형성한다.

축방향으로 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트를 갖는 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상의 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 제1 위치와 제2 위치 사이의 선회 축(B)에 평행한 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상의 축방향으로 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)를 이동시킴으로써 서로 다른 기어 비율을 갖는 제1 구동 기어와 제2 구동 기어 사이에서 선회 헤드(3)의 구동 트랜스미션을 이동시키도록 구성된다.

이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)가 제1 위치에 있으면 제1 구동 기어가 결합되거나 이동되고, 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)가 제2 위치에 있으면 제2 구동 기어가 결합되거나 이동된다.

여기에서, 도 1은 속이 빈 샤프트(11) 상의 원통형 기어(13)가 중간 샤프트(15)에서 원통형 기어(16)와 결합되고 제1 구동 기어가 결합되는 제1 위치에 있는 속이 빈 샤프트(11)를 예시적으로 도시한다.

제1 구동 기어에서, 구동중인 구동 샤프트(8)의 회전 동작으로 인해 발생된 원통형 기어(9)의 회전이 원통형 기어(12)의 회전을 발생시키며 따라서 속이 빈 샤프트(11) 상에 위치된 원통형 기어(12)와의 결합에 의해 이동 트랜스미션 샤프트(10) 둘레에서의 속이 빈 샤프트(11)의 회전을 발생시키도록 스핀들 모터(7)의 구동중인 구동 샤프트(8)의 구동 회전 동작이 전달된다.

도 1에 따른 속이 빈 샤프트(11)의 제1 위치에서, 원통형 기어(14)는 개별 정합 기어와의 결합 없이 단지 원통형 기어(17)와 같이 어떠한 다른 기어와도 결합되지 않고 자유롭게 회전하며, 도 1에 따른 속이 빈 샤프트(11)의 제1 위치에서 중간 샤프트(15) 상에 위치된 원통형 기어(16)와 결합하고 속이 빈 샤프트와 또한 회전하는 원통형 기어(13)는 속이 빈 샤프트(11)의 회전 또는 토크를 중간 샤프트(15)로 전달한다.

중간 샤프트(15)의 회전 또는 토크는 중간 샤프트 상에 위치된 베벨 기어(18)를 통해 스핀들 구동 샤프트(19)로 전달되고 스핀들 구동 샤프트(19) 상에 위치된 베벨 기어(20)와 결합되며, 스핀들(6)을 구동한다.

따라서, 이러한 실시예에 따르면, 제1 구동 기어에서 스핀들 모터(7)의 토크는 원통형 기어(9, 12)의 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지에 의해 구동 샤프트(8)를 통해서 속이 빈 샤프트(11)로 전달되고, 제1 구동 기어로 이동된 맞물리는 원통형 기어(13, 16)의 이동 트랜스미션 스테이지에 의해 제1 위치에 있는 속이 빈 샤프트(11)를 통해 중간 샤프트(15)로 이동되며, 최종적으로 베벨 기어(18, 20)의 각도 트랜스미션 스테이지에 의해 중간 샤프트(15)를 통해서 스핀들 구동 샤프트(19)로 전달된다.

제2 구동 기어로 이동하기 위해서, 속이 빈 샤프트(11)는 원통형 기어(13, 16)의 결합이 해제되고 원통형 기어(17, 14)가 결합되도록 특히 도 1에 따른 예시에서 헤드 캐리어(2)를 향해 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에서 축방향으로 이동될 수 있다.

제2 구동 기어의 제2 위치로의 속이 빈 샤프트(11)의 이동 후에, 원통형 기어(13, 16)가 결합되며, 원통형 기어(13, 16)는 개별 정합 기어와의 결합 없이 자유롭게 회전한다. 또한, 슬라이딩 기어셋의 원통형 기어(9, 12)는 속이 빈 샤프트(11)의 제2 위치에서도 서로와 결합된 채로 남아있다.

제2 구동 기어에서, 구동중인 구동 샤프트(8)의 회전 동작으로 인해 발생된 원통형 기어(9)의 회전이 속이 빈 샤프트(11) 상에 위치된 원통형 기어(12)와의 결합을 통한 원통형 기어(12)의 회전을 발생시키고 따라서 이동 트랜스미션 샤프트(10) 둘레에서의 속이 빈 샤프트(11)의 회전을 발생시키도록 스핀들 모터(7)의 구동중인 구동 샤프트(8)의 구동 회전 동작이 전달된다.

속이 빈 샤프트(11)의 제2 위치에서 원통형 기어(13)는 어떠한 다른 기어와도 결합되지 않고 자유롭게 회전하며, 속이 빈 샤프트(11)의 제2 위치에서 중간 샤프트(15) 상에 위치된 원통형 기어(17)와 결합되고 속이 빈 샤프트(11)와 또한 회전 중인 원통형 기어(14)는 속이 빈 샤프트(11)의 회전 또는 토크를 중간 샤프트(15)로 전달한다.

중간 샤프트(15)의 회전 또는 토크는 중간 샤프트 상에 위치된 베벨 기어(18)를 통해 스핀들 구동 샤프트(19)로 전달되고 스핀들 구동 샤프트(19) 내에 위치된 베벨 기어(20)와 결합되며, 스핀들(6)을 구동한다.

따라서, 이러한 실시예에 따르면, 제2 구동 기어에서 스핀들 모터(7)의 토크는 원통형 기어(9, 12)의 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지에 의해 구동 샤프트(8)를 통해서 속이 빈 샤프트(11)로 전달되고, 제2 구동 기어로 이동된 맞물리는 원통형 기어(14, 17)의 이동 트랜스미션 스테이지에 의해 제2 위치 내의 속이 빈 샤프트(11)를 통해 중간 샤프트(15)로 이동되며, 최종적으로 베벨 기어(18, 20)의 각도 트랜스미션 스테이지에 의해 중간 샤프트(15)를 통해서 스핀들 구동 샤프트(19)로 전달된다.

예시로서, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가공 유닛의 스핀들 드라이브의 사시도를 도시한다. 특히, 도 2는 도 1에 따른 드라이브의 구조적 구성을 예시적으로 도시한다. 작업 스핀들(6)은 수평으로 배향되며, 여기에서 작업 스핀들(6)의 스핀들 축(S)과 회전 축(B) 사이의 각도는 α=45도이다. 도 2는 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에서 축방향으로 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)가 제1 위치에 있고, 속이 빈 샤프트(11) 상에 위치된 원통형 기어(13)가 중간 샤프트(15) 상에 위치된 원통형 기어(16)와 결합되며, 원통형 기어(14, 17)가 각각 자유롭게 회전하는 제1 구동 기어의 위치에서의 트랜스미션을 도시한다.

도 1과 유사하게, 도 2의 이러한 실시예에 따르면, 스핀들 모터(7)의 토크는 원통형 기어(9, 12)의 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지에 의해 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트를 통해서 속이 빈 샤프트(11)로 전달되고, 제1 구동 기어로 이동된 맞물리는 원통형 기어(13, 16)의 이동 트랜스미션 스테이지에 의해 제1 위치 내의 속이 빈 샤프트(11)를 통해 중간 샤프트(15)로 이동되며, 최종적으로 베벨 기어(18, 20)의 각도 트랜스미션 스테이지에 의해 중간 샤프트(15)를 통해서 스핀들(6)의 스핀들 구동 샤프트로 전달된다.

도 3a는 수평 위치에서 작업 스핀들을 갖는 제1 구동 기어 내의 도 2에 따른 스핀들 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시하며, 도 3b는 수평 위치에서 작업 스핀들을 갖는 제2 구동 기어 내의 도 2에 따른 스핀들 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시한다. 여기에서, 도 3a는 실질적으로 도 2와 일치하며, 도 3a는 속이 빈 샤프트(11)가 도 2 또는 도 3a에 따른 제1 위치로부터 제2 위치로 이동 트랜스미션 샤프트(10)에 대해 축방향으로 움직이거나 이동되는 위치와 일치한다.

도 3b에서, 여전히 도 3a에 따른 제1 위치에서 결합된 원통형 기어(13, 16)는 속이 빈 샤프트(11)의 제2 위치에서 자유롭게 회전하며, 다른 한 편으로 도 3a에서 이전에 자유롭게 회전하는 원통형 기어(14, 17)는 이제 도 3b에 따른 속이 빈 샤프트의 제2 위치에서 서로에 대해 결합된다.

여기에서, 도 3b에 따른 위치에서, 이 실시예에 따르면 스핀들 모터(7)의 토크는 원통형 기어(9, 12)의 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지에 의해 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트를 통해서 속이 빈 샤프트(11)로 전달되고, 제2 구동 기어로 이동된 맞물리는 원통형 기어(14, 17)의 이동 트랜스미션 스테이지에 의해 제2 위치 내의 속이 빈 샤프트(11)를 통해 중간 샤프트(15)로 이동되며, 최종적으로 베벨 기어(18, 20)의 각도 트랜스미션 스테이지에 의해 중간 샤프트(15)를 통해 스핀들(6)의 스핀들 구동 샤프트로 전달된다.

도 4a는 수직 위치에서 작업 스핀들을 갖는 도 2에 따른 스핀들 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시하며, 도 4b는 수평 위치에서 작업 스핀들을 갖는 도 2에 따른 스핀들 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시한다. 여기에서, 도 4b는 실질적으로 도 2 및 3a의 위치와 일치하며, 즉 예를 들어 드라이브가 제1 드라이브 기어로 이동되는 위치에 도시되었다.

도 4a에서, 도 4b의 위치와 비교하여, 작업 스핀들(6)의 스핀들 축(S)이 수평 위치로부터 수직 위치로 선회하도록 선회 헤드(3)가 180도만큼 선회 축(B) 둘레를 선회한다. 또한, 도 4a에 따른 위치에서, 이러한 실시예에 따라 스핀들 모터(7)의 토크는 원통형 기어(9, 12)의 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지에 의해 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트를 통해 속이 빈 샤프트(11)로 전달되고, 제2 구동 기어로 이동되는 맞물리는 원통형 기어(14, 17)의 이동 트랜스미션 스테이지에 의해 제2 위치에 있는 속이 빈 샤프트(11)를 통해 중간 샤프트(15)로 전달되며, 최종적으로 베벨 기어(18, 20)의 각도 트랜스미션 스테이지에 의해 중간 샤프트(15)를 통해 스핀들(6)의 스핀들 구동 샤프트로 전달된다.

속이 빈 샤프트(11) 뿐 아니라 중간 샤프트(15), 스핀들 구동 샤프트(19)를 갖는 스핀들(6)이 선회 헤드(3) 내의 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에서 지지되기 때문에, 선회 헤드(3)의 선회 동안 이러한 구성요소들은 선회 헤드(3)와 동시에 회전하며 서로에 대해 자신의 위치를 변경하지 않는다. 즉, 특히 스핀들 구동 샤프트(19)를 갖는 스핀들(6), 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상의 속이 빈 샤프트(11) 뿐 아니라 중간 샤프트(15) 및 그 위에 위치된 모든 기어의 상대적인 위치는 도 4a 및 4b에서 서로 동일하다. 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8) 및 구동 샤프트(8) 상에 위치된 원통형 기어(9)가 속이 빈 샤프트(11) 및 원통형 기어(12)에 대해 그리고 그 둘레에서 180도만큼 선회 축(B) 둘레에서 회전한다면 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8) 및 구동 트랜스미션의 남아있는 요소들에 대해 구동 샤프트(8) 상에 위치된 원통형 기어(9)의 상대적인 위치만이 도 4a와 4b 사이에서 변화한다.

예시로서, 도 5a는 제1 구동 기어에서의 본 발명의 실시예에 따른 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 단면도를 도시하며 도 5b는 제2 구동 기어에서의 본 발명의 실시예에 따른 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 단면도를 예시적으로 도시한다.

특히, 도 5a 및 5b는 이동 트랜스미션 샤프트(10) 및 속이 빈 샤프트(11)를 갖는 이동 가능한 조립체의 세부사항을 단면도로 도시한다. 또한, 도 5a 및 5b는 각도 트랜스미션 스테이지의 베벨 기어(18)뿐 아니라 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지(스핀들 모터의 구동 샤프트(8) 상의 원통형 기어(9) 및 속이 빈 샤프트(11) 상의 원통형 기어(12)) 및 이동 가능한 트랜스미션 스테이지(속이 빈 샤프트(11) 상의 원통형 기어(13, 14) 및 그에 상응하는 중간 샤프트(15) 상의 원통형 기어(16, 17))의 세부사항을 도시한다.

도 5a에서, 속이 빈 샤프트(11)는 제1 구동 기어가 이동되거나 결합되도록 제1 위치에 있다. 따라서, 원통형 기어(13, 16)는 결합되며 원통형 기어(14, 17)는 자유롭게 회전한다. 도 5b에서, 속이 빈 샤프트(11)는 제2 구동 기어가 이동되거나 결합되도록 제2 위치에 있다. 따라서, 원통형 기어(14, 17)는 결합되며 원통형 기어(13, 16)는 자유롭게 회전한다.

예시로서, 이동 트랜스미션 샤프트(10)는 제1축 섹션(10a), 제2축 섹션(10c) 및 제1축 섹션(10a)과 제2축 섹션(10c) 사이에 배치된 피스톤 섹션(10b)을 구비하며, 여기에서 피스톤 섹션(10b)은 제1축 섹션(10a) 및 제2축 섹션(10c)보다 큰 지름을 가진다. 피스톤 섹션(10c)은 이동 가능하게, 특히 밀봉 식으로 이동 가능하게, 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 원통형 재킷(21) 내에서 지지된다.

제1 밀봉 헤드(22a)는 원통형 재킷(21)의 제1 단부에서 부착되고, 예를 들어 나사로 고정되거나 압착되고, 제1 밀봉 헤드(22a)는 이동 트랜스미션 샤프트(10)의 제1축 섹션(10a) 상에서 이동 가능하게 밀봉 식으로 지지되며, 제2 밀봉 헤드(22b)는 원통형 재킷(21)의 제2 단부에서 부착되고, 예를 들어 나사로 고정되거나 압착되고, 제2 밀봉 헤드(22b)는 이동 트랜스미션 샤프트(10)의 제2축 섹션(10c) 상에서 이동 가능하게 밀봉 식으로 지지된다. 따라서, 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에 위치된 유닛으로서의 원통형 재킷(21)과 밀봉 헤드(22a, 22b)의 조립체는 축방향으로 이동될 수 있으며, 이때 밀봉 헤드(22a, 22b)와 축 섹션(10a, 10c) 사이의 횡방향 표면이 밀봉되거나 또는 피스톤 섹션(10b)과 원통형 재킷(21) 사이의 횡방향 측면이 밀봉된다.

제1축 섹션(10a)은 축방향으로 연장하는 제1 채널(23a) 및 제1 피스톤 측 채널 개구(24a)를 포함하고, 제2축 섹션(10c)은 축방향으로 연장하는 제2 채널(23b) 및 제2 피스톤 측 채널 개구(24b)를 포함한다. 제1축 섹션(10a)의 제1 채널 개구(24a)는 피스톤 측 상의 제1 채널(23a)을 원통형 재킷(21), 피스톤 섹션(10b), 제1축 섹션(10a) 및 제1 밀봉 헤드(22a) 사이의 클리어런스(25a)와 접속시키며, 제2축 섹션(10c)의 제2 채널 개구(24a)는 제2 채널(23b)을 원통형 재킷(21), 피스톤 섹션(10b), 제2축 섹션(10c) 및 제2 밀봉 헤드(22b) 사이의 클리어런스(25b)와 접속시킨다.

예시로서, 도 6은 도 5a 및 5b의 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 세부사항의 단면도를 도시하고, 원통형 재킷(21)을 포함하는 조립체의 배치를 더욱 상세하게 나타내며, 이동 트랜스미션 샤프트(10)는 채널(23a, 23b) 및 채널 개구(24a, 24b)를 포함하는 축 섹션(10a, 10c) 및 피스톤 섹션(10b)을 가진다.

속이 빈 샤프트(11)는 (예를 들어 제1 밀봉 헤드(22)에 있는 두 개의 볼 베어링 및 제2 밀봉 헤드(22b)에 있는 롤러 베어링을 가지고) 제1 밀봉 헤드(22a) 및 제2 밀봉 헤드(22b) 상에서 회전 가능하게 고정식으로 지지된다. 따라서, 밀봉 헤드 상에 위치된 속이 빈 샤프트(11)는 밀봉 헤드(22a, 22b) 둘레에서 회전 가능하게 지지되고 원통형 재킷(21)에 인접하며 추가로 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에 위치된 밀봉 헤드(22a, 22b) 및 이동 트랜스미션 샤프트(10)의 피스톤 섹션(10b) 상에 위치된 원통형 재킷(21)과 유닛으로서 함께 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에서 축방향으로 이동 가능하게 지지된다. 밀봉 헤드(22a, 22b)는 따라서 속이 빈 샤프트(11)에 대한 가이드 및 베어링 시트뿐 아니라 예를 들어 원통형 재킷(21)의 공압 또는 수압 밀봉 요소로서의 역할을 한다.

도 5a, 5b 및 6에 따른 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 수압으로 및/또는 공압으로 생성된 압력차에 의해 제1 채널(23a)과 제2 채널(23b) 사이에서 이동되도록 구성된다. 특히, 도 5a에서의 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는, 제1 구동 기어에 있어서 만약 속이 빈 샤프트(11)가 제1 위치에 있으면 원통형 기어(13, 16)가 맞물리는 제1 위치에 있다. 도 5b(및 6)에서 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 제2 구동 기어에 있어서 만약 속이 빈 샤프트(11)가 제2 위치에 있으면 원통형 기어(14, 17)가 맞물리는 제2 위치에 있다.

도 5a에 따른 위치(제1 위치, 제1 구동 기어)로부터 도 5b에 따른 위치(제2 위치, 제2 구동 기어)로 이동되기 위해서, 공압 및/또는 수압이 피스톤 섹션(10b)으로 회피되는 이동 트랜스미션 샤프트(10)의 측면을 통해 제2축 채널(23b) 내에 인가될 수 있으며, 이것은 채널 개구(24b)를 통해 클리어런스(25b)에 작용하고 피스톤 섹션(10b)이 제1 밀봉 헤드(22b)에 인접하고 속이 빈 샤프트(11)가 도 5b 또는 도 6에 따른 제2 위치에 도달할 때까지, 인가된 압력으로 인해 도 5b에서 좌측으로 이동된다.

도 5b에 따른 위치(제2 위치, 제2 구동 기어)로부터 도 5a(제1 위치, 제1 구동 기어)에 따른 위치로 이동되기 위해서, 공압 및/또는 수압이 피스톤 섹션(10b)으로 회피되는 이동 트랜스미션 샤프트(10)의 측면을 통해 제1축 채널(23a) 내에 인가될 수 있으며, 이것은 채널 개구(24a)를 통해 클리어런스(25a)에 작용하고 피스톤 섹션(10b)이 제2 밀봉 헤드(22a)에 인접하고 속이 빈 샤프트(11)가 도 5a에 따른 제1 위치에 도달할 때까지, 인가된 압력으로 인해 도 5a에서 우측으로 이동된다.

위와 같이 스핀들 드라이브 및 스핀들 드라이브 트랜스미션의 바람직한 구성이 기술되었으며, 아래에는 선회 축(B)을 선회하기 위한 회전 축 드라이브의 예시적이고 바람직한 구성이 기술될 것이다. 또한, 도 1에 따른 예시적인 구성이 여기에서 참조된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 예시로서 헤드 캐리어(2)는 헤드 케리어 하우징(4) 내의 회전 축 모터(33)를 구비한다. 선회 헤드(3)는 헤드 캐리어(2)로의 전이 섹션에 배치되고 선회 축(B)에 동축으로 배치되는 선회 축 기어(26)를 구비한다. 헤드 캐리어(2)의 트랜스미션 유닛의 회전 가능하게 지지되는 샤프트(29)는 선회 축 기어(26)와 결합되는 기어(27)를 포함한다. 샤프트(29)는 샤프트(29) 상에 위치된 다른 기어(28)에 의해 구동되며, 따라서 헤드 캐리어(2)에 대한 회전 축(B) 둘레의 선회 헤드(3)의 선회는 선회 헤드(3)의 선회 축 기어(26)와 기어(27)의 결합에 의해 구동된다. 샤프트(29)를 구동시키기 위해서, 기어(28)가 여기에서는 예를 들어 톱니형 벨트(30)를 통해 간접적으로 회전 축 모터(33)의 구동 샤프트(32) 상에 위치된 기어(31)와 접속된다. 회전 축 모터(33)의 구동 샤프트(32) 및 샤프트(29)는 예를 들어 서로에 평행하게 그리고 선회 축(B)에 평행하거나 또는 스핀들 모터(7)의 구동 축(구동 샤프트(8))에 평행하게 배향된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 만약 회전 축 모터(33)가 선회 축(B)으로 회피된 트랜스미션 유닛의 측면 상에 배치되면, 바람직한 예시적인 구성은 유지 또는 서비스가 필요한 경우 바닥으로부터 용이하게 접근 가능하기 때문에 샤프트(29) 및 기어(27, 28)를 발생시킨다.

또한, 헤드 캐리어 하우징 내에서, 선회 축(B)에 가까운 클리어런스를 위한 공간을 발생시키며, 여기에서 냉각수를 위한 공급부 뿐 아니라 전력 공급, 기압 공급 및/또는 수압 공급부와 같은 선회 헤드(2)로의 공급선이 제공될 수 있다. 예시로서, 바람직하게는 선회 바디(3)로 연장하는 가요성 공급 파이프(34)가 헤드 캐리어 하우징(4) 내에서 가이드될 수 있다.

도 1에 따르면, 바람직하게는 공급 파이프(34)에 대해 충분한 공간이 헤드 캐리어 하우징(4)의 중심 공간 내에 제공될 수 있도록 회전 축 모터(33) 및 스핀들 모터(7)가 서로에 대해 선회 축(B)의 대향하면 측면들에 배치되며 공급 파이프(34)는 회전 축(B)에 가까운 선회 헤드(3)로 가이드될 수 있다.

도 7a는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 헤드 캐리어의 구동 모터의 배치의 사시도를 예시로서 도시하고, 도 7b는 (스핀들 모터(7) 및 공급선(34)이 없는 도 7a에 상응하는) 본 발명의 실시예에 따른 헤드 캐리어의 회전 축 드라이브의 사시도를 예시적으로 도시하며, 도 7c는 도 7b에 따른 회전 축 드라이브의 측면도를 예시로서 도시한다.

선회 헤드(3)는 선회 헤드(3)가 헤드 캐리어 상에서 회전 가능하게 고정될 수 있게 하는 선회 헤드(3)의 전면에 있는 도 1과 유사한 선회 축 기어(26)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 예시로서 헤드 캐리어는 구동축 모터(33)의 구동 샤프트(32)의 회전 동작을 선회 축 기어(26)에 전달하기 위한 선회 축 기어(26)와 결합되는 두 개의 트랜스미션 유닛(35)을 구비하며, 두 개의 트랜스미션 유닛(35)은 공통의 톱니형 벨트(30)에 의해 구동된다. 본 발명의 실시예에서, 트랜스미션 유닛은 특히 예를 들어 평면 기어를 둘러싸는 냉각 재킷을 갖는 상호 긴장 평면 기어로서 구성될 수 있다.

공급선 또는 공급 파이프(34)는 트랜스미션 유닛(35)과 스핀들 모터(7) 사이의 선회 헤드(3)로 연장한다. 선회 축 모터(33)는 회전 축(B) 또는 스핀들 모터(7)로 방지되는 트랜스미션 유닛(35)의 측면 상에 배치된다.

두 개의 트랜스미션 유닛(35)의 각각은 회전 축 모터(33)의 구동 샤프트(32)에 평행하게 배치되는 각각의 메인 축(샤프트)(29)을 구비하며, 이때 트랜스미션 유닛(35)의 두 개의 메인 축(29) 및 회전 축 모터(33)의 구동 샤프트(32)는 두 개의 트랜스미션 유닛(35)의 기어(28) 및 회전 축 모터(33)의 구동 샤프트(32) 상에 위치된 기어(31)와 결합된 톱니형 벨트(30)가 실질적으로 이등변삼각형에 상응하는 형태를 취하도록 서로에 실질적으로 동일하게 거리를 두고 배치된다(특히 도 7b를 참조).

회전 축 모터(33)는 선회 축(B)에 대해 방지되는 두 개의 트랜스미션 유닛(35)의 측면 상에 배치되며 유지 및 서비스를 위해 아래로부터 쉽게 접근 가능하게 배치된다. 회전 축 모터(33) 및 스핀들 모터(7)는 서로에 대해 선회 축(B)의 대향하는 측면들 상에 배치된다.

회전 축 모터(33)의 구동 샤프트(32)는 선회 축(B) 또는 스핀들 모터(7)의 축(구동 샤프트(8))에 평행하게 배치되며, 회전 축 모터(33)의 구동 샤프트(32) 및 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8)는 선회 축(B)과 함께 공통의 평면에 걸쳐지고, 여기에서 선회 축(B)은 두 개의 구동 샤프트(8, 32) 사이에 배치된다(특히 구동 샤프트(8)가 도시되지 않은 도 7c를 참조).

또한, 도 7b에서 선회 헤드(3)에 부착된 베어링 요소(36) 및 반원 개구(37)가 도시되었다. 여기에서, 베어링 요소(36)는 이동 트랜스미션 샤프트(10)의 헤드 캐리어측 단부를 단부면 상에 고정시키거나 또는 회전 불가능하게 지탱하는 역할을 할 수 있다. 개구(37)는 예를 들어 튀어나온 스핀들 모터(7)의 구동 샤프트(8)가 원통형 기어(9)를 원통형 기어(12)와 결합하도록 원통형 기어(9)를 갖는 선회 헤드(3) 내로 돌출하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 8a는 제1 구동 기어에서의 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 단면도를 예시로서 도시하며, 도 8b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 제2 구동 기어에서의 이동 가능한 트랜스미션 스테이지의 단면도를 예시로서 도시한다.

도 5a 및 5b에 따른 실시예와 반대로, 도 8a 및 8b에 따른 실시예에서는 세 개의 원통형 기어 대신 두 개의 원통형 기어(12, 14)만이 속이 빈 샤프트(11) 상에 배치되며, 제1 트랜스미션 스테이지에 있는 원통형 기어(12) 또는 제1 트랜스미션 스테이지가 이동되면, 일 측면에서는 구동 샤프트(8)의 원통형 기어(9)와 맞물리고 다른 측면에서는 중간 샤프트(15) 상의 원통형 기어(16)와 맞물린다.

특히, 도 8a 및 8b는 이동 트랜스미션 샤프트(10) 및 속이 빈 샤프트(11)와의 이동 가능한 조립체의 세부사항을 단면도로 도시한다. 또한, 도 8a 및 8b는 각도 트랜스미션 스테이지의 베벨 기어(18) 뿐 아니라 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지(스핀들 모터의 구동 샤프트(8) 상의 원통형 기어(9) 및 속이 빈 샤프트(11) 상의 원통형 기어(12)) 및 이동 가능한 트랜스미션 스테이지(속이 빈 샤프트(11) 상의 원통형 기어(12, 14) 및 중간 샤프트(15) 상의 그에 상응하는 원통형 기어(16, 17))의 세부사항을 도시한다.

도 8a에서, 속이 빈 샤프트(11)는 제1 구동 기어가 이동되거나 결합되도록 제1 위치에 있다. 따라서, 원통형 기어(12, 16)가 결합되고, 원통형 기어(14, 17)는 자유롭게 회전한다. 도 8b에서, 속이 빈 샤프트(11)는 제2 위치에 있으며, 그에 따라 제2 구동 기어가 이동되거나 결합된다. 따라서, 원통형 기어(14, 17)는 결합되고 원통형 기어(16)는 자유롭게 회전하고, 이때 원통형 기어(12)는 서로에 대해 이동된 위치에서(슬라이딩 시트) 두 트랜스미션 스테이지에서 각각 원통형 기어(9)와 결합된다.

Claims

공작 기계용 가공 유닛으로서,
상기 공작 기계(1)에 부착 가능한 헤드 캐리어(2),
선회 축(B) 둘레에서 선회할 수 있는 방식으로 상기 헤드 캐리어(2) 상에 고정되는 선회 헤드(pivot head)(3),
상기 선회 헤드(3) 상에 배치되며 상기 선회 축(B)에 대해 경사진 스핀들 축(S)을 갖는 작업 스핀들(6),
상기 헤드 캐리어(2) 내에 배치되고 상기 선회 축(B)에 평행하게 배치된 구동 샤프트(8)를 포함하는 스핀들 모터(7),
상기 스핀들 모터(7)의 상기 구동 샤프트(8)의 회전 동작을 상기 작업 스핀들(6)의 구동 샤프트(19)에 전달하기 위한 구동 트랜스미션을 포함하며,
상기 구동 트랜스미션은 이동 가능한(shiftable) 트랜스미션 스테이지를 포함하고,
상기 선회 헤드(3)가 상기 선회 헤드(3)의 상기 선회 축(B)에 동축으로 배향된 이동 트랜스미션 샤프트(10)를 포함하되, 상기 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 상기 선회 헤드(3)의 상기 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에서 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 상기 선회 축(B)에 평행한 상기 이동 트랜스미션 샤프트(10) 상에서 상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)를 이동시킴으로써 제1 구동 기어와 제2 구동 기어 사이에서 상기 구동 트랜스미션을 이동시키도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)가 상기 제1 위치에 있으면 상기 제1 구동 기어가 결합되고, 상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)가 상기 제2 위치에 있으면 상기 제2 구동 기어가 결합되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 이동 트랜스미션 샤프트(10)는 제1축 섹션(10a), 제2축 섹션(10c) 및 상기 제1축 섹션(10a)과 상기 제2축 섹션(10c) 사이에 배치된 피스톤 섹션(10b)을 포함하고,
상기 피스톤 섹션(10b)은 상기 제1축 섹션(10a) 및 상기 제2축 섹션(10c)보다 큰 지름을 가지며,
상기 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 상기 속이 빈 샤프트(11) 내에 배치되며 상기 피스톤 섹션(10b)이 이동 가능하게 밀봉 식으로 지지되는 원통형 재킷(21)을 포함하는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 4 항에 있어서,
제1 밀봉 헤드(22a)는 상기 원통형 재킷(21)의 제1 단부에 부착되고 상기 이동 트랜스미션 샤프트(10)의 상기 제1축 섹션(10a)에서 이동 가능하게 밀봉 식으로 지지되며,
제2 밀봉 헤드(22b)는 상기 원통형 재킷(21)의 제2 단부에 부착되고 상기 이동 트랜스미션 샤프트(10)의 상기 제2축 섹션(10c)에서 이동 가능하게 밀봉 식으로 지지되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 5 항에 있어서,
상기 속이 빈 샤프트(11)는 상기 제1 밀봉 헤드(22a) 및 상기 제2 밀봉 헤드(22b) 상에서 회전 가능하게 지지되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 제1축 섹션(10a)은 축방향으로 연장하는 제1 채널(23a)을 포함하고 상기 제2축 섹션(10c)은 축방향으로 연장하는 제2 채널(23b)을 포함하며,
상기 제1축 섹션(10a)의 제1 채널 개구(24a)는 상기 제1 채널(23a)을 상기 원통형 재킷(21), 상기 피스톤 섹션(10b), 상기 제1축 섹션(10a) 및 상기 제1 밀봉 헤드(22a) 사이의 클리어런스(25a)와 접속시키고, 상기 제2축 섹션(10c)의 제2 채널 개구(24b)는 상기 제2 채널(23b)을 상기 원통형 재킷(21), 상기 피스톤 섹션(10b), 상기 제2축 섹션(10c) 및 상기 제2 밀봉 헤드(22b) 사이의 클리어런스(25b)와 접속시키는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 7 항에 있어서,
상기 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 수압 및/또는 공압으로 생성된 압력차에 의해 상기 제1 채널과 상기 제2 채널(23a, 23b) 사이에서 이동되도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 트랜스미션은 두 개의 원통형 기어(9, 12)를 포함하는 슬라이딩 기어셋(sliding gearset)을 갖는 슬라이딩 기어셋 트랜스미션 스테이지를 포함하고, 상기 슬라이딩 기어셋의 제1 원통형 기어(9)는 상기 스핀들 모터(7)의 상기 구동 샤프트(8) 상에 회전 불가능하게 배치되며 상기 제1 원통형 기어(9)와 결합하는 상기 슬라이딩 기어셋의 제2 원통형 기어(12)는 상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11) 상에 회전 불가능하게 배치되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 가능한 트랜스미션 스테이지는 제1 트랜스미션 기어에 대한 제1 원통형 기어 쌍(13, 16; 12, 16) 및 제2 트랜스미션 기어에 대한 제2 원통형 기어 쌍(14, 17)을 포함하는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 원통형 기어 쌍은 상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11) 상에 회전 불가능하게 배치된 제3 원통형 기어(13)를 포함하며 상기 제2 원통형 기어 쌍은 상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11) 상에 회전 불가능하게 배치된 제4 원통형 기어(14)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 원통형 기어 쌍은 제2 원통형 기어(12)를 포함하고 상기 제2 원통형 기어 쌍은 상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11) 상에서 회전 불가능하게 지지되는 제4 원통형 기어(14)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 2 항과 관련하여 제 10 항, 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)가 상기 제1 위치에 있으면 상기 제1 원통형 기어 쌍(13, 16; 12, 16)이 맞물리며 상기 이동 가능하게 지지되는 속이 빈 샤프트(11)가 상기 제2 위치에 있으면 상기 제2 원통형 기어 쌍(14, 17)이 맞물리는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선회 헤드(3)는 상기 선회 헤드의 상기 선회 축(B)에 평행하게 배향된 중간 샤프트(15)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 14 항에 있어서,
상기 구동 트랜스미션은 베벨(bevel) 기어 트랜스미션 스테이지를 포함하고, 상기 베벨 기어 트랜스미션 스테이지의 제1 베벨 기어(18)는 상기 중간 샤프트(15) 상에 회전 불가능하게 배치되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 15 항에 있어서,
상기 작동 스핀들(6)의 구동을 위한 상기 베벨 기어 트랜스미션 스테이지의 제2 베벨 기어(20)는 상기 작업 스핀들(6)의 상기 구동 샤프트(19) 상에 회전 불가능하게 배치되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 10 항, 제 11 항, 제 12 항 또는 제 13 항과 관련하여 제 14 항 내지 제 16 항 중 한 항에 있어서,
상기 제1 원통형 기어 쌍(13, 16; 12, 16)은 상기 중간 샤프트(15) 상에 회전 불가능하게 배치된 제5 원통형 기어(16)를 포함하며, 상기 제2 원통형 기어 쌍(14, 17)은 상기 중간 샤프트(15) 상에 회전 불가능하게 배치된 제6 원통형 기어(17)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선회 헤드(3)는 상기 선회 축(B)에 동축으로 배치된 선회 축 기어(26)를 포함하고,
상기 가공 유닛은 상기 헤드 캐리어(2) 상에 배치된 회전 축 모터(33) 및 상기 회전 축 모터(33)의 구동 샤프트(32)의 회전 동작을 상기 회전 축 기어(26)에 전달하기 위해 상기 회전 축 기어(26)와 결합되는 하나 이상의 트랜스미션 유닛(35)을 포함하며,
상기 하나 이상의 트랜스미션 유닛(35)은 상기 회전 축 모터(33)의 상기 구동 샤프트(32) 상의 기어(31)와 결합된 공통의 톱니형 벨트(30)에 의해 구동되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 18 항에 있어서,
상기 가공 유닛은 상기 회전 축 모터(33)의 상기 구동 샤프트(32)의 회전 동작을 상기 회전 축 기어(26)에 전달하기 위해 상기 회전 축 기어(26)와 결합되는 두 개의 트랜스미션 유닛(35)을 포함하고, 상기 두 개의 트랜스미션 유닛(35)은 상기 공통의 톱니형 벨트(30)에 의해 구동되고,
상기 두 개의 트랜스미션 유닛(35)의 각각은 상기 회전 축 모터(33)의 상기 구동 샤프트(32)에 평행하게 배치된 개별 메인 축(29)을 포함하고, 상기 두 개의 메인 축(29) 및 상기 회전 축 모터(33)의 상기 구동 샤프트(32)는 상기 톱니형 벨트(30)가 실질적으로 이등변삼각형에 상응하는 형태를 취하도록 서로에 실질적으로 동일하게 이격되어 배치되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 회전축 모터(33)는 하나 이상의 트랜스미션 유닛(35)의 상기 선회 축(B)을 벗어난 면에 배치되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 축 모터(33) 및 상기 스핀들 모터(7)는 상기 선회 축(B)의 대향하면 면들에서 서로에 대해 배치되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 축 모터(33)의 상기 구동 샤프트(32)는 상기 선회 축(B)에 평행하게 배치되며,
상기 회전 축 모터(33)의 상기 구동 샤프트(32) 및 상기 스핀들 모터(7)의 상기 구동 샤프트(8)는 상기 선회 축(B)과 공동 평면에 걸치고 상기 선회 축(B)은 두 개의 구동 샤프트(8, 32) 사이에 배치되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선회 헤드(2)는 헤드 캐리어 하우징(4) 및 상기 헤드 캐리어 하우징(4) 내에서 상기 선회 헤드(3)로 연장하는 에너지, 수압 및/또는 공압 공급을 위한 공급 파이프(34)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 23 항에 있어서,
상기 공급 파이프(34)는 상기 스핀들 모터(7)와 상기 회전 축 모터(33) 사이에 배치되는 것으로 특징지어지는, 가공 유닛.
제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 가공 유닛을 구비한 공작 기계로서, 상기 가공 유닛이 적어도 하나의 좌표축에서 이동 가능하게 상기 공작 기계에 부착되는, 공작 기계.