KR100238127B1 - 머시닝센터의 자동 공작물 교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 문형 머시닝 센터(Potal type machining center)에서의 자동 공작물 교환을 위한 자동 공작물 교환장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 자동 공작물 교환장치는, 직선형의 단일 베드와, 공작물의 가공 및 예비세팅을 각각 행하기 위한 두 개의 테이블, 상기 두 개의 테이블과 선택적으로 클램핑되기 위한 셔틀블럭과, 상기 셔틀블럭을 테이블상에서 이동시키기 위한 이동수단, 그리고 상기 셔틀블럭과 테이블을 클램핑하기 위한 수단으로 구성된다. 상기 이동수단은, 베드상에 회전가능하게 지지되는 볼스크류와, 셔틀블럭의 하면에 고정되어, 상기 볼스크류의 회전에 따라 전후로 이동하는 볼너트로 구성되고, 셔틀블럭과 테이블을 클램핑하기 위한 수단은, 셔틀블럭을 향하여 테이블에 고정되고, 가로방향의 고정홈을 구비한 피스톤블럭과, 셔틀블럭에 성형된 상기 피스톤블럭삽입홈과, 상기 피스톤블럭의 고정홈에 삽입되는 피스톤, 그리고 상기 피스톤을 이동시키기 위한 이동수단으로 구성된다. 그리고 피스톤을 이동시키기 위한 이동수단의 예로써는 유압실린더를 개시하고 있다.

Description

머시닝센터의 자동 공작물 교환장치

제1도는 일반적인 문형 머시닝센터의 개략적인 사시도.

제2도는 종래의 단일테이블 구조의 테이블의 평면도.

제3도는 자동공작물 교환장치가 설치된 테이블의 평면도.

제4도는 본 발명에 의한 베드의 평면도.

제5도는 본 발명에 의한 테이블의 정면도.

제6도는 본 발명에 의한 테이블의 측면도.

제7도는 본 발명에 의한 셔틀블럭의 지지상태를 보인 단면도.

제8도는 본 발명의 셔틀블럭과 테이블의 연결구조를 보인 평면도.

제9도는 제8도의 A부분 확대도.

제10도는 본 발명의 볼스크류 및 볼너트의 구성을 보인 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 셔틀블럭 10a : 피스톤블럭삽입홈

11 : 피스톤 12 : 실린더

15 : 도그 16a, 16b : 리미트스위치

18a, 18b : 리미트스위치 20 : 제1테이블

30 : 제2테이블 40 : 베드

32 : 피스톤블럭 34 : 고정홈

36 : 도그 44 : 볼스크류

48 : 볼너트 49 : 축

50 : 서보모터

본 발명은 문형 머시닝센터(Potal machining center)의 테이블의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 테이블을 직렬로 연결하고, 각각 선택적으로 이동하거나, 같이 이동할 수 있도록 하여 자동 공작물 교환기능을 부여함과 동시에 길이가 긴 공작물을 하나의 테이블상에서 작업할 수 있는 작업 테이블에 관한 것이다.

수치제어(Numerical Control: NC)장치에 컴퓨터의 기능을 더하여 자동으로 3차원 가공을 행할 수 있는 CNC(Computerized Numerical Control)장치가 개발되어 현재 널리 사용되고 있다. 이러한 CNC장치 개념을 포함하는 문형 머시닝센터의 개략적인 구성이 제1도에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 일반적인 문형 머시닝센터는, 가공하고자 하는 공작물을 올려놓기 위한 테이블(2)과, 상기 테이블(2)를 전후방으로 이동가능하게 지지하는베드(4), 가공을 위한 공구가 장착되는 램헤드(Ram head)(6), 상기 램헤드(6)가 선단부에 부착되는 램(6), 상기 램(6)을 상하 이동가능하게 장착하는 새들(Saddle)(8), 상기 새들(8)을 좌우로 이동가능하게 지지하는 크로스레일(Cross rail)(10), 그리고 상기 크로스레일(10)을 지지하는 한쌍의 칼럼(Columm)(12)을 포함하여 구성된다.

가공물의 가공은, 테이블(2) 상에 가공물을 올려놓은 상태에서 테이블(2)의 전후방의 이동과, 램(6)의 상하방향의 이동, 새들(8)의 좌우 방향의 이동에 의하여 3차원 가공이 가능하게 된다.

이와 같이 공작물을 올려 놓고 가공을 행하기 위한 테이블(2)은 다음과 같은 형식의 것이 현재 이용되고 있다.

먼저 제2도에는 단일의 테이블(2a)로 구성되는 예가 도시되어 있다. 이러한 단일 테이블(2a)에 있어서는, 상기 테이블 상에 가공하고자 하는 공작물을 세팅시켜 올려놓고 공작물의 가공에 필요한 측정 등을 포함하는 기본적인 준비작업을 한 후에 실제 가공이 행해진다. 그리고 가공이 완료되면, 가공된 공작물을 분해하여 이동시켜 놓고, 다음 가공물을 설치하여 실제 가공이 이루어지기 때문에, 실가공 시간 이외에 다음 가공물의 준비에 많은 시간이 소요되는 문제점이 지적된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 자동공작물 교환장치(Auto pallet changer: 이하에서는 “APC장치”라고 칭한다)를 가지고 있는 테이블이 개발되었으며, 제3도에는 이러한 종래의 예가 도시되어 있다.

이러한 자동공작물 교환장치가 설치된 머시닝센터의 테이블은, 실제가공을 행하는 제1테이블(2b)와, 제1테이블이 가공중일 때 다음 가공물을 올려놓고 세팅 및 측정을 행하기 위한 제2테이블(2c)의 두 개로 구성되어, 가공이전의 준비 시간과 가공 이후의 작업시간을 단축할 수 있도록 되어 있다.

상기 두 개의 테이블(2b, 2c)의 동작을 간단하게 살펴보기로 한다. 도시된 상태에서는, 제1테이블(2b)에서 공작물의 가공이 진행되어 있고, 제2테이블(2c)에서 다음에 가공할 공작물을 올려놓고, 세팅, 측정 등의 기본적인 준비작업이 행해진다. 제1테이블(2b)에서 공작물의 가공이 완료되면, 제1테이블(2b)는, 후퇴하여 A위치로 이동한다. 다음에 제2테이블(2c)의 공작물을 가공하기 위하여, 제2테이블(2c)가 제1테이블(2b)가 있던 가공위치로 이동하여 소정의 가공이 진행된다.

그러나 이와 같은 종래의 APC교환장치를 구비한 종래의 테이블의 구조에 의하면, 다음과 같은 단점이 지적된다.

먼저 제1테이블과 제2테이블이 교대로 가공을 위한 영역으로 이동하기 위한 구조가 복잡하다. 즉 제1테이블과 제2테이블을, 제3도상에 도시된 바와 같이, APC부로 이동시킨 다음(가로방향의이동), 다시 공작물의 가공을 위한 가공영역으로 이동(세로방향의 이동) 시켜야 하기 때문에, 이동을 위한 구조가 복잡하다는 단점이 있다. 이러한 구조의 복잡성은 제품 생산을 위한 생산 공정에서 불리할 뿐만 아니라 생산단가의 면에서도 불리하게 되는 단점이 지적된다.

그리고 각각의 테이블을 APC부를 거쳐 작업영역으로 이동시키는 구성에 의하여 각각의 테이블이 차지하는 면적이 커져서 기계장치가 대형화되는 단점도 들 수 있다.

또한 상기의 제1테이블 및 제2테이블은 각각 독립적으로 동작하고 있기 때문에, 가공하고자 하는 공작물의 크기는 하나의 테이블의 크기에 의하여 제한된다. 즉, 공작물의 길이가 하나의 테이블보다 긴 경우에는 불가능하게 되는 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로, 보다 간단한 구성으로 자동공작물 교환장치 기능을 가지는 테이블의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 차지하는 부피가 상대적으로 작고 컴팩트한 테이블을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 하나의 테이블을 초과하는 길이를 가진 공작물도 가공할 수 있는 테이블을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 머시닝 센터의 자동 공작물 교환장치는, 직선형의 단일 베드와, 공작물의 가공 및 예비세팅을 각각 행하기 위한 두 개의 테이블, 상기 두 개의 테이블과 선택적으로 클램핑되기 위한 셔틀블럭과, 상기 셔틀블럭을 테이블상에서 이동시키기 위한 이동수단, 그리고 상기 셔틀블럭과 테이블을 클램핑하기 위한 수단으로 구성된다.

그리고 셔틀블럭과 테이블을 클램핑하기 위한 수단은, 셔틀블럭을 향하여 테이블에 고정되고, 가로방향의 고정홈을 구비한 피스톤블럭과, 셔틀블럭에 성형된 상기 피스톤블럭삽입홈과, 상기 피스톤블럭의 고정홈에 삽입되는 피스톤, 그리고 상기 피스톤을 이동시키기 위한 유압실린더로 구성된다.

그리고 셔틀블럭을 베드상에서 이동시키기 위한 이동수단은, 베드상에 회동가능하게 지지되는 볼스크류와, 상기 볼스크류에 삽입되어 그것의 회전에 의하여 이동하고, 셔틀블럭의 하부에 고정되는 볼너트로 구성된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 선택적으로 동시에 또는 별도로 전후진할 수 있도록 구성된 두 개의 테이블에 의하여 자동공작물 교환기능을 부여하고 있어서, 구조가 간단하면서도, 긴 공작물의 가공도 용이한 잇점이 있는 것이다. 다음에는 도면에 도시된 실시예를 참조하면서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 테이블의 평면도 및 정면도인 제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 테이블은, 제1테이블(20)과, 상기 제2테이블(30) 그리고 상기 제1테이블(20) 또는 제2테이블(30)을 선택적으로 연결하고 구동장치에 의하여 전후방(제4도 상에서는 좌우 방향)으로 이동하는 셔틀블럭(10)으로 구성된다.

상기 제1테이블(20)과 제2테이블(30)은, 하나의 베드(40) 상에서 전후방으로 이동 가능하게 지지되어 있으며, 베드상에서 테이블(20, 30)이 전후방으로 활주 가능하게 지지되어 있는 구성은 종래의 것과 동일한다.

그리고 셔틀블럭(10)은, 상기 제1테이블(20) 및 제2테이블(30)의 중심부분에서 양자를 선택적으로 연결할 수 있게 된다. 즉, 상기 셔틀블럭(10)은 제1테이블(20) 또는 제2테이블(30)의 어느 일측에만 연결될 수도 있고, 양자에 동시에 연결되는 것도 가능하다. 물론 상기 테이블(20, 30)에서 전부 이격되어 독자적으로 베드상을 활주하는 것도 가능하게 구성된다.

제6도를 참조하면, 테이블(20, 30)은, 베드(40) 상에서 전후방으로 활주가능하게 지지되는 일예를 보이고 있다. 즉, 테이블(20,30)의 가로방향 양단부의 하면과, 베드의 대응부분에는, 전후방으로 테이블이 이동가능하게 지지되도록 하기 위한 LM가이드(42,42′)가 설치되어 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나 이러한 구성은 베드(40) 상에서 테이블(20,30)이 전후방으로 활주가능하게 지지되는 하나의 예에 불과한 것이며, 실질적으로 고정된 베드(40) 상에서 두 개의 테이블(20,30)이 각각 전후방으로 활주가능하게 지지되는 구성이라면 어떠한 구성이라도 가능할 것이다.

제7도에는, 본 발명에 의한 셔틀블럭(10)과 베드(40)의 지지관계를 설명하는 단면도로서, 실질적으로 제4도의 X-X선 단면도이다. 도시한 바와 같이, 셔틀블럭(10)은, 베드(40)의 상부에서 전후방으로 활주가능하게 지지되어 있다. 즉, 셔틀블럭(10)의 좌우양단의 하면과, 베드(40)의 대응하는 부분이 LM가이드(44,44′)로 구성되어 있어서, 고정된 베드(40)의 상단을 셔틀블럭(10)이 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 사실 테이블(20,30)과 셔틀블럭(10)은 동일한 구성에 의하여 베드(40) 상에서 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있는 것이다.

지금까지의 설명에 의하면, 하나의 베드(40) 상에서 제1테이블(20) 및 제2테이블(30)은 전후방으로(베드(40)의 설치방향에 대하여) 슬라이딩 가능하게 설치되고, 두 개의 테이블(20,30)은 셔틀블럭(10)에 의하여 선택적으로 연결될 수 있도록 되어 있다. 즉, 셔틀블럭(10)은, 제1테이블(20) 또는 제2테이블(30)과 선택적으로 결합되거나, 양자에 동시에 결합될 수 있다. 그리고 셔틀블럭(10)은, 구동원에 의하여 베드(40) 상에서 그 길이방향으로 이동할 수 있도록 되는 것이기 때문에, 실질적으로는, 상기 테이블(20,30)의 어느 일측 또는 양자를 동시에 베드(40) 상에서 원하는 방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

먼저 테이블(20,30)과 셔틀블럭(10)의 결합관계에 대하여 설명하고, 셔틀블럭(10)의 이동에 대한 구성을 설명하기로 한다.

제8도는 테이블(20,30)과 셔틀블럭(10)의 결합관계를 도시한 평면도이다. 도시한 바와 같이, 셔틀블럭(10)과 테이블(20,30)은 클램핑장치(A)를 통하여 각각 결합 또는 분리될 수 있도록 되어 있다. 제9도를 참조하여 클램핑장치(A)에 대하여 살펴본다. 제9도는 제2테이블(30)과 셔틀블럭(10)의 결합 및 해제관계를 보인 것이다.

클램핑장치는, 제2테이블(30)에 고정된 피스톤블럭(32)과, 상기 피스톤블럭(32)에 가로 방향으로 끼워지는 피스톤(11)을 구비하는 유압실린더(12)를 포함하여 구성된다.

제2테이블(30)에는 피스톤블럭(32)이 셔틀블럭(10) 측으로 돌출된 상태로 고정되어 있고, 상기 피스톤블럭(21)의 선단부측에는 후술하는 피스톤(11)이 삽입되는 가로방향의 고정홈(34)가 성형되어 있다. 그리고 제2테이블(30)의 상기 피스톤블럭(32)의 부근에는, 셔틀블럭(10) 측으로 돌출된 상태로 고정된 도그(36)가 장착되어 있다.

셔틀블럭(10)에는 상기 피스톤블럭(32)가 삽입되는 피스톤블럭삽입홈(10a)이 성형되어 있다. 그리고 상기 피스톤블럭(32)의 고정홈(34)에 삽입되는 피스톤(11)과 상기 피스톤을 상하로 이동시키기 위한 유압실린더(12)가 셔틀블럭(10)에 장착된다. 상기 피스톤(11)이 피스톤블럭(32)의 고정홈(34)에 삽입되면, 셔틀블럭(10)과 제2테이블(30)은 고정된 상태로 같이 이동할 수 있게 된다.

상기 피스톤(11)은 유압실린더(12)의 내에서 상하로 이동할 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 유압실린더(12)의 블록내부에는 언클램핑 유압라인(12a)와 클램핑 유압라인(12b)가 각각 상부 및 하부에 성형되어 있다. 따라서 상기 클램핑 유압라인(12b)으로 유체가 공급되면 상기 피스톤(11)은 상부로 이동하여, 피스톤블럭(32)의 고정홈(34)에 안착되어 셔틀블럭(10)과 제2테이블(30)은 서로 클램핑된 상태, 즉 체결상태를 유지하게 된다. 이러한 클램핑 상태에서, 언클램핑 유압라인(12a)를 통하여 유체가 공급되면, 상기 피스톤(11)은 하부로 이동하여 클램핑상태를 해제하게 된다.

다음에는 상기 피스톤(11)이 상하로 이동하면서 체결되는 피스톤블럭(32)의 고정홈(34)에 대하여 살펴본다. 제8도에 도시한 바와 같이, 셔틀블럭(10)과 제2테이블(30)의 사이에는, 두 개의 피스톤블럭(32,32′)과 상기 피스톤블럭의 고정홈(34,34′)에 각각 삽입되어 고정되는 두 개의 피스톤(11,11′)에 의하여 체결 및 해제될 수 있도록 구성되고 있다. 즉 제2테이블(30)을 예를 들면, 상기 두 개의 피스톤(11,11′)이 제2테이블(30)과 셔틀블럭(10)을 클램핑 또는 언클램핑시키며, 클램핑된 상태에서 상기 셔틀블럭(10)이 도면에서 좌우로 이동하는 것에 의하여 제2테이블(30)이 베드(40)상에서 좌우로 이동하게 된다.

피스톤(11,11′)이 삽입되는 고정홈(34,34′)을 보면, 각각 일측으로 경사진 경사안내면(34a,34a′)를 구비하고 있음을 알 수 있다. 고정홈(34,34′)의 일측면만에 경사안내면(34a,34a′)을 성형하고 있으며, 상기 경사안내면의 대향면은 직각의 면으로 성형하고 있다.

또한 상기 경사안내면(34a,34a′) 은 각각 상이한 방향에 성형된다. 즉, 셔틀블럭10과 클램핑되어 좌우로 이동하는 점을 감안하여, 좌우 이동시 상기 피스톤(11,11′)이 빠지지 않도록 하기 위하여 하부의 고정홈(34)에는 우측에 경사안내면(34a)을 성형하고, 상부의 고정홈(34′)에는 죄측에 경사안내면을 성형하고 있다.

그리고 상기 피스톤(11)의 후단에는 도그(15)가 장착되어 있어서, 피스톤(11)의 상하이동에 따른 동작제어를 후술하는 리미트스위치(16a,16b)와 같이 행하게 된다. 즉, 피스톤(11)의 후방에 설치되어 같이 상하이동하는 도그(15)에 의하여 상기 리미트스위치(16a,16b)가 피스톤(11)의 상사점 및 하사점의 위치를 감지하도록 되어 있다.

도그(15)는, 중심부분에 지름이 작은 연결부분(15a)가 성형되어 있고, 그 상하단에는 중심부분 보다 지름이 큰 접촉부(15b,15c)가 성형되어 있다. 피스톤(11)이 상부로 이동하는 경우 완전히 상사점까지 이동하면, 도그(15)의 하단접촉부(15c)가 리미트스위치(16b)와 접촉하게 되어 피스톤(11)의 상부로의 이동이 정지된다.

그리고 하부로 피스톤(11)의 언클램핑을 위하여 이동하는 경우, 피스톤(11)이 하사점에 도착하면, 도그(15)의 상부의 접촉부(15b)가 리미트스위치(16b)에 접촉하여 더 이상의 하부 이동이 멈춰질 수 있도록 되어 있다. 물론 상기 리미트스위치(16a,16b)는 본 발명에 의한 머시닝센터에 내장된 중앙처리장치(CPU)(도시없음)과 신호라인이 형성되어 있어서, 상기 리미트스위치(16a,16b)의 신호가 중앙처리장치에 입력되고, 중앙처리장치는 피스톤(11)의 클램핑 또는 언클램핑을 위하여 유압라인으로의 유체의 공급 및 차단을 제어하게 된다. 물론 상기 리미트스위치(16a,16b)는 셔틀블럭(10)에 장착되어 있다.

정리하면, 상기 도그(15)는 피스톤(11)의 상하 운동과 연동할 수 있도록 장착되는 것이며, 피스톤이 이동하여 상사점 또는 하사점에 위치하게 되면, 리미트스위치(16a,16b)와 각각 접촉할 수 있도록 구성되어 피스톤의 상,하사점의 이동을 제어할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같은 구성에 의하여 셔틀블럭(10)는 제1테이블(20) 또는 제2테이블(30)의 어느 일측과 선택적으로 또는 양자에 동시에 클램핑되어 같이 베드(40) 상을 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 상기 셔틀블럭(10)은 베드상을 이동하면서 선택적으로 테이블과 클램핑될 수 있는 것이다. 다음에는 셔틀블럭(10)이 이동하여 상기 피스톤(11)과 피스톤블럭(32)의 고정홈(34)이 일치되도록 셔틀블럭(10)의 이동을 제어하는 구성에 대하여 제9도를 참조하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 제2테이블(30)은 셔틀블럭(10)을 향하여 돌출 성형된 도그(36)를 구비하고 있다. 그리고 상기 도그(36)에 대응하는 셔틀블럭(10)에는, 두 개의 리미트스위치(18a,18b)가 장착되어 있으며, 리미트스위치(18a)는 리미트스위치(18b)보다 약간 돌출되어 먼저 스위칭되도록 되어 있다.

셔틀블럭(10)이 제2테이블(30)과 클램핑되기 위하여 그 방향으로 이동하여 피스톤(11)과 고정홈(34)이 서로 결합될 수 있는 위치가 가까워지면, 리미트스위치(18a)가 도그(36)에 먼저 접촉하게 된다. 상기 리미트스위치(18a)의 신호에 의하여 셔틀블럭(10)의 이동 속도는 현저하게 줄어들면서 감속되고, 천천히 계속 진행한다. 다시 리미트스위치(18b)가 도그(36)에 접촉하게 되면, 피스톤블럭(32)의 고정홈(34)과 피스톤(11)이 완전하게 일치된 상태로 되어 셔틀블럭(10)의 이동이 멈춰진다. 그리고 상술한 바와 같이 유압실린더(12)가 작동하여 피스톤(11)이 상기 고정홈(34)에 삽입됨으로서 셔틀블럭(10)과 제2테이블(30)은 완전히 클램핑된다.

그리고 제2테이블(30)에는, 셔틀블럭(10)가 이동하여 고정되는 위치에서 셔틀블럭(10)과의 충격을 완화하기 위한 스토퍼(38)가 장착되어 있다. 도시된 실시예에서는, 상기 피스톤블럭(32)의 상부에서, 제2테이블(30)에 고정된 스토퍼(38)를 도시하고 있으며, 충격완화를 위하여 상기 스토퍼(38)의 선단에 완충용부재를 장착하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 클램핑장치(A)는, 제8도에 도시한 바와 같이, 제1테이블(20)에 2개, 제2테이블(30)에 2개씩 장착하는 것에 의하여 셔틀블럭과 테이블(20,30)을 클램핑 또는 언클램핑시키도록 하고 있다.

이상에서 설명한 실시예에 의하며, 셔틀블럭(10)과 제2테이블(30)를 고정하기 위하여, 피스톤블럭(32)에 성형된 고정홈(34)과, 상기 고정홈에 삽입되는 피스톤(11)을 이용하고 있다. 그리고 상기 피스톤(11)을 상하 방향으로 구동하기 위하여 유압실린더를 사용하는 실시예를 개시하고 있다. 그러나, 상기와 같이 피스톤(11)을 이용한다고 하더라고, 피스톤을 상하 방향으로 구동하기 위한 다양한 변형예가 가능함을 알 수 있다. 즉, 피스톤블럭(32)에 성형된 고정홈(34)에 삽입되어, 셔틀블럭과 제2테이블을 고정하는 피스톤(11)을 상하 셔틀블럭에서 상가 이동 가능하게 구성하는 다른 실시예로써는, 상기 피스톤을 상하측의 일측으로 탄성지지하는 탄성수단과, 상기 탄성수단을 그 반대방향으로 잡아당기기 위한 장치를 들 수 있다. 그리고 상기 탄성수단에 대항하여 피스톤을 잡아당기는 수단으로써는 솔레노이드 장치 등을 구체적인 실시예로 들 수 있을 것이다.

지금까지는, 셔틀블럭(10)이 제1테이블(20) 또는 제2테이블(30)과 클램핑 또는 언클램팽되도록 구성되는 것에 대하여 설명하였다. 다음에는 상기 셔틀블럭(10)이 베드(40) 상에서 전후방으로 이동하기 위한 구성에 대해서 살펴본다.

제1테이블(20)과 제2테이블(30) 그리고 셔틀블럭(10)은 전부 베드(40) 상에서 베드의 길이방향(전후방)으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있는 것은 이미 설명한 바와 같다. 그리고 셔틀블럭(10)은 동력전달장치에 연결되어, 상기 테이블(20,30)과 클램핑된 상태에서, 상기 테이블(20,30)과 같이 베드(40) 상에서 이동할 수 있도록 된다.

셔틀블럭(10)을 베드(40) 상에서 이동시키기 위한 구성을 제10도를 통하여 설명한다.

본 발명에서 셔틀블럭(10)을 베드(40) 상에서 이동시킬 수 있는 구동장치로서, 볼스크류와 볼너트를 이용하고 있다. 볼스크류와 볼너트는, 나사산이 연속적으로 성형된 스크류와, 상기 스크류에 맞물린 상태의 너트 사이에 볼을 끼워넣음으로써 볼이 진동하면서 스크류와 너트의 회전을 원활하게 하고, 큰 토오크에 의한 동력 전달시 사용하는 것을 말하는 것으로, 많은 종래의 것들이 현재 시판중에 있다. 본 실시예에서는 특히 튜브식의 볼스크류 및 볼너트를 사용하여, 바람직하게 구성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 볼스크류(44)는 상기 베드(40) 상에 회동가능하게 지지되어 있고, 상기 볼스크류는, 서보모터(50)에 의하여 회전할 수 있도록 되어 있다. 적절한 회전수를 구비한 모터(50)의 축에 상기 볼스크류(44)를 직접 연결하여 회전시키는 구성도 가능하다. 그리고 도시한 바와 같이, 모터(50)의 회전축(52)에 스퍼기어(54)를 같이 회전하도록 삽입, 고정하고, 대응하는 축(49)에도 상기 스퍼기어(54)와 맞물려 회전하는 스퍼기어(56)를 삽입,고정한다. 따라서 축(49)는, 상기 한쌍의 스퍼기어(52,54)의 잇수에 비례하는 정도로 감속되어 축(49)이 회전하게 될 것이다. 도시한 실시예에서, 축(49)와 스퍼기어(56) 사이에는 클램프링(53)을 개재하여, 헛도는 것을 방지하고 있다.

상기 축(49)를 볼스크류(44)와 일체로 전부 볼스크류로 성형하는 것이 가능하지만, 본 실시예에 있어서는, 상기 볼스크류(44)와 축(49)를 각각 별도로 성형하여, 중심부분의 조인트(60)에서 같이 회동하도록 연결하는 구성을 취함으로써, 실질적으로 볼스크류(44)의 가공에 의한 경비를 절감할 수 있도로 구성하고 있다.

즉, 볼스크류(44)를 셔틀블럭(10)의 이동 거리 내에서만 성형함으로써, 회전을 위한 축 전체를 볼스크류로 성형하는 고가의 생산 단가를 다운시키도록 하고 있다. 제10도 상에서, 간격(L)만이 볼스크류로 성형되고, 서보모터(50)에서 조인트(60)까지는 단순히 회전력의 전달이 가능한 일반적으로 축으로 구성한다. 그리고 셔틀블럭(10)의 이동 간격은 상기 간격(L)의 이내에서 결정되기 때문에 셔틀블럭(10)의 이동에는 전혀 지장이 없을 것이다. 그리고 상기 볼스크류(44) 및 축(49)의 적정 장소에는, 상기 볼스크류(44) 및 축(49)를 회전가능하게 지지하기 위하여 베드(40) 상에 고정된 지지부(62, 64, 66, 68)가 설치되어 있으며, 이러한 것은 길이가 상대적으로 긴 상기 볼스크류(44) 및 축(49)의 휨을 방지하기 위한 것이다.

상기 볼스크류(44)는 상술한 바와 같이 베드(40) 상에 회전가능하게 설치되어 있다. 그리고 상기 볼스크류(44)에는, 볼스크류(44)의 회전에 따라 길이 방향으로 이동하는 볼너트(48)이 삽입되어 있고, 상기 볼너트(48)의 상부에는 상술한 셔틀블럭(10)이 고정되어 있다.

따라서, 볼스크류(44)의 회전에 의하여, 셔틀블럭(10)의 하면에 고정된 볼너트(48)이 그 길이 방향으로 이동하게 된다. 상기 볼너트(48)의 이동 간격은, 실질적으로 상기 볼스크류(44)가 성형된 부분 중에서도, 지지부(68)와 지지부(62) 사이에서만 이동하도록 되어 있다. 즉, 셔틀블럭(10)이 공작물을 올려놓고, 실제로 가공을 행하는 위치와, 준비를 위한 세팅, 측정을 행하는 위치는 상기 지지부(68)과 지지부(62) 사이에서 결정된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 테이블의 동작에 대해서 설명한다.

먼저, 제1테이블(20)에는 공작물이 올려진 상태에서, 실질적인 가공이 행해지고 있는 동안에, 제2테이블(30)에는 다음에 가공할 공작물을 올려놓고, 가공을 위한 세팅, 측정등이 행해질 것이다.

제1테이블(20)에서 가공이 완료되면, 셔틀블럭(10)은 제1테이블(20)과 클램핑된 상태에서, 후방으로 상기 제1테이블(30)을 이동시킨다. 물론 이 때 상기 셔틀블럭(10)의 이동은 그 하면에 고정된 볼너트(48)가 볼스크류(44)의 회전에 의하여 이루어 진다.

그리고, 제1테이블(20)의 이동이 완료된 후에, 상기 셔틀블럭(10)은 제1테이블(20)에서 언클림핑되어, 제2테이블(30) 측으로 이동하여 제2테이블(30)과 클램핑되어, 다음의 공작물의 세팅이 완료된 제2테이블(30)을 공작물의 가공영역(공구가 설치된 램의 하단부)으로 이동시킨다.

여기서 셔틀블럭(10)과 제1테이블(20) 및 제2테이블(30)과의 클램핑 동작 및 언클램핑 동작은 상술한 바와 같이, 테이블(20,30)의 피스톤블럭(32)과 피스톤(11)의 관련동작에 의해서 이루어진다.

본 발명에 의한 자동공작물 교환기능은, 직선형상의 베드(40)의 중심부분을 공작물이 가공되는 부분이라고 하면, 그러한 중심부분의 전후방으로 이동하는 두 개의 테이블(20,30)에 의하여 달성되고 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 테이블(20,30)의 이동은, 베드(40) 상에서 볼스크류 및 볼너트에 의하여 이동하는 셔틀블럭에 의하여 달성되고 있다.

그리고 한 개의 테이블 상에 올려놓을 수 없는 긴 길이의 공작물을 가공하고자 하는 경우에는, 상기 셔틀블럭(10)이 제1테이블(20) 및 제2테이블(30)과 동시에 클램핑된 상태를 유지하면, 두 개의 테이블이 결합되어 하나의 긴 테이블로 되기 때문에, 상대적으로 길이가 긴 공작물도 테이블(20,30) 상에 올려놓고 가공하는 것이 충분하게 가능해진다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 기대된다.

본 발명에 의하면, 공작물의 자동 교환기능은, 셔틀블럭에 의하여 직선상으로 이동할 수 있는 두 개의 테이블에 의하여 달성되고 있음을 알 수 있다. 두개의 테이블이 셔틀블럭에 의하여 단순한 직선방향으로의 운동만으로 자동 공작물 교환기능을 수행하는 것이기 때문에, 상대적으로 종래의 것에 비하여 구성이 간단해지는 잇점이 있다. 특히, 상기 셔틀블럭만을 직선형상의 베드상에서 전후방으로 이동할 수 있도록 구성하고, 두 개의 테이블은 상기 셔틀블럭과의 클램핑 또는 언클램핑에 의하여 각각 별도로 베드상을 이동하거나, 동시에 베드상을 이동할 수 있도록 구성하고 있어서, 동력 전달 및 작업 테이블의 구동이 간단한 구성으로 달성되는 잇점이 있다.

특히 상기 셔틀블럭의 이동은, 셔틀블럭에 고정된 볼너트와, 상기 볼너트를 이동시키는, 한 개의 볼스크류를 이동하고 있어서, 구성상 간단해지는 잇점을 가지고 있다. 그리고 볼스크류의 가공에 있어서도, 실질적으로 상기 셔틀블럭의 이동 간격 이내에만 볼스크류 가공을 행함으로써, 가공을 위한 단가를 낮추고 있음을 알 수 있고, 따라서 전체적인 장치의 생산 단가를 저렴하게 하는 것이 가능한 잇점이 있을 것이다.

그리고 상기와 같이 테이블의 직선방향으로의 운동에 의해서 자동공작물 교환장치 기능을 수행하고 있기 때문에, 장치 전체가 차지하는 부피가 작아지는 잇점이 있다. 이러한 것은, 종래의 자동 공작물 교환기능을 구비한 머시닝 센터에서, 자동 공작물 교환을 위한 APC부를 별도로 구성하지 않으면 안되는 것에 비해서, 차지하는 면적이 작은 공작물 교환기능을 부여하고 있음을 알 수 있다.

또한 두 개의 테이블은, 셔틀블럭에 의하여 각각 별도로 베드상을 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 두 개가 동시에 클램핑된 상태에서 베드상을 이동하는 것이 가능한 잇점이 있다. 이러한 구성으로 인하여, 한 개의 테이블상에 올려진 상태로 가공을 행하기 힘든 긴 형상의 공작물을 두 개의 테이블에 동시에 올려놓고 가공을 행하는 것이 가능한 잇점을 제공하고 있다.

이상과 같은 본 발명은, 구성이 간단하면서도, 차지하는 부피가 적은 공작물 교환장치를 구비하고, 상대적으로 긴 공작물도 충분하게 가공할 수 있는 잇점을 구비한 머시닝 센터를 제공하는 잇점이 있다.

Claims (10)

1. 직선형의 단일 베드와; 공작물의 가공 및 예비세팅을 각각 행하기 위한 두 개의 테이블; 상기 두 개의 테이블과 선택적으로 클램핑되기 위한 셔틀블럭과; 상기 셔틀블럭을 테이블 상에서 이동시키기 위해 상기 베드상에 회동가능하게 지지되는 볼스크류와, 상기 볼스크류에 삽입되어 그것의 회전에 의하여 이동하고, 셔틀블럭의 하부에 고정되는 볼너트로 구성되는 이동수단; 그리고 상기 셔틀블록과 테이블을 클램핑하도록, 셔틀블록을 향하여 테이블에 고정되고, 가로방향의 고정홈을 구비한 피스톤블럭과, 상기 셔틀블럭에 성형된 상기 피스톤 블록삽입홈과, 상기 피스톤블럭의 고정홈에 삽입되는 피스톤과, 상기 피스톤을 이동시키기 위한 이동수단으로 구성되는 클램핑수단을 포함하여 구성되는 머시닝센터의 자동 공작물 교환장치.
2. 제1항에 있어서, 피스톤이 삽입되어 고정되는 피스톤블럭의 고정홈은, 셔틀블럭의 이동방향에 대하여, 각각 다른 방향으로 개구가 넓어지도록 성형된 경사안내면을 구비하는 머시닝센터의 자동 공작물 교환장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 피스톤을 이동시키기 위한 이동수단은 유압실린더인 머시닝 센터의 자동공작물 교환장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 볼스크류는, 실질적으로 셔틀블럭의 이동범위 내에서만 볼스크류로 성형되고, 나머지 부분은 일반축으로 구성되는 머시닝 센터의 자동 공작물 교환장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 피스톤이 고정홈에 삽입될 때, 피스톤의 삽입 및 해제를 제어하기 위한 감지수단을 더 포함하는 머시닝 센터의 자동공작물 교환장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 감지수단은; 피스톤과 연동하는 도그와; 피스톤이 상사점에 도착하면 상기 도그와 접촉하는 리미트스위치와; 피스톤이 하사점에 도착하면 상기 도그와 접촉하는 리미트스위치로 구성되는 머시닝 센터의 자동 공작물 교환장치.
7. 제6항에 있어서, 셔틀블럭이 클램핑되기 위하여 셔틀블럭측으로 이동할 때, 셔틀블럭의 피스톤블럭과 피스톤의 클램핑위치를 제어하기 위한 감지수단을 더 포함하는 머시닝센터의 자동공작물 교환장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 감지수단은; 테이블에서 셔틀블럭을 향하여 설치된 도그와; 셔틀블럭이 정확한 위치에 오면 상기 도그와 접촉하는 리미트스위치로 구성되는 머시닝 센터의 자동 공작물 교환장치.
9. 제8항에 있어서, 셔틀블럭이 테이블과 클램핑되기 위하여 셔틀블럭측으로 이동할 때, 셔틀블럭이 정확한 위치에서 셔틀블럭이 멈추면서 충역을 완화하기 위한 완화장치를 더 포함하는 머시닝 센터의 자동공작물 교환장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 완화장치는, 선단부에 충격흡수부재를 구비하고 셔틀블럭이 정확한 위치에 오면 이를 멈추기 위하여 테이블측에 설치된 스토퍼인 머시닝 센터의 자동 공작물 교환장치.