KR100835614B1

KR100835614B1 - 복합가공기

Info

Publication number: KR100835614B1
Application number: KR1020070011841A
Authority: KR
Inventors: 김익진; 신용범; 김기현
Original assignee: 아메코 주식회사
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2008-06-05

Abstract

본 발명은 레이저빔 조사장치를 절삭가공 장치에 병행 구비하는 것으로써 피가공물의 절삭 선지점에 레이저빔을 조사하여 피가공물을 예열시키면서 절삭공구로 절삭함으로써 가공성을 향상시켜 난삭소재의 가공을 용이하게 할 수 있음은 물론, 가열 후 급속 냉각에 의한 열처리, 절삭 가공 후 상대부품과의 용접, 레이저 디버링 가공 등 비접촉 이종 공정이 단독으로 가능하게 하도록 하는 복합가공기를 그 내용으로 한다.

복합가공기, 레이저빔, 절삭공구

Description

복합가공기{a apparatus for processing object using laser and tool}

도 1은 본 발명에 따른 복합가공기의 개념도.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 복합가공기의 내부 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 복합가공기의 레이저 조사부를 보인 요부 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 복합가공기의 작동방법을 보인 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 베드 20: 보호케이스

100: 공구부 110: 공구 이송용 회전부재

120,130: 제 1,2공구이송부재 140: 터릿

200: 레이저 조사부 210: 레이저 이송용 회전부재

220,230,240: 제 1,2,3레이저용 이송부재

250: 구동부 252: 설치브라켓

254: 리볼버 256: 회전체

257: 노즐 258: 회동부재

260: 레이저 발생부 330: 온도감지센서

360: 냉각가스 공급부

본 발명은 복합가공기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작물의 절삭 선지점에 리볼버의 집석렌즈를 통과한 레이저빔을 조사하여 공작물을 예열하는 동안 터릿에 설치된 절삭공구로 공작물을 절삭함으로써 가공성을 향상시켜 난삭재 공작물을 용이하게 가공할 수 있고, 가송시 공작물의 온도는 실시간으로 감지하여 미리 설정된 온도를 추종할 수 있도록 레이저빔의 방출과 냉각가스의 분출을 실시간 제어하며 레이저빔이 방출되는 노즐을 통해 냉각가스의 분출이 이루어지도록 함에 따라 신속하고 정밀한 온도제어와 냉각을 행할 수 있음은 물론 공작물의 절삭 선 지점과 후 지점에 각각의 노즐을 위치시켜 레이저빔 또는 냉각가스를 선택적으로 방출시킬 수 있으며 이를 통해 공작물의 절삭전 예열, 절삭후 연마처리, 경화처리 및 공작물의 레이저 절삭 등 다양한 공작물의 가공을 가능하게 하고 특히, 예열 후 절삭공구에 의해 선삭, 밀링, 드릴링, 탭핑 등의 절삭 가공을 함께 행함으로써 작업성을 향상시키고자 한 복합가공기에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 공작물을 절삭공구로 절삭가공하기 위한 메카니즘과 제어장치로 구성되어 있으며, 작업 공정 내용별로 선반, 밀링머신, 연삭기 및 머시닝센터 등으로 구분된다.

근래에 들어 상기와 같은 공작기계는 공작물을 절삭하는 각각의 메카니즘이 서로 결합하여 한 장비에서 2종 이상의 공정을 수행하는 복합 가공기의 형태로 발전하고 있다.

이미 머시닝 센터와 같이 공구를 회전시켜 가공하는 밀링, 드릴, 탭핑 공정이 결합된 장비가 시판되고 있으며 선삭, 연삭 및 치절 등의 이종의 절삭 가공 공정의 복합가공기도 개발이 활발히 진행되고 있다.

이러한 복합가공화의 장점으로는 공정별 소요되는 다기종의 기능을 1대의 장비에 집약함으로써 설치장소, 인력, 투자비 절감과 정밀도 향상 그리고 가공시 공작물의 이동과 고정 시간의 단축에 의한 생산성의 향상 등을 들 수 있다.

한편, 최근에는 상기와 같이 복합가공화를 이루는 장치에 레이저 기술을 접목시키기 위한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.

공작물의 가공에 상기 레이저를 활용할 경우 비접촉식으로 공구의 마모가 없다는 점, 가공시 공작물의 오염을 방지할 수 있다는 점, 진동 및 소음이 발생되지 않는다는 점, 자동화가 용이하다는 점 등의 이점이 있다.

상기와 같은 레이저는 공작물의 가공시 절삭 전 공작물을 예열시켜 가공할 경우 절삭성이 향상되는데, 예로서, 세라믹과 텅스텐 등의 난삭재 공작물을 가공할 경우, 공작물의 절삭되는 선지점에 레이저를 조사하여 공작물을 일정온도로 가열하게 되면, 공작물은 보다 용이하게 절삭할 수 있으며, 가공성도 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기와 같이 레이저를 공작물 가공에 이용함에 있어 종래에는 그 용도가 공작물을 예열시키는데 한정되었으며, 공작물의 예열시 원하는 온도를 얻기 위한 온도 제어상의 문제점응 안고 있었다 또한 레이저 빔을 절삭 가공기에 적용한 복합 가공기의 개발에도 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 공작물을 절삭전에 예열시킴으로써 가공성을 향상시키고, 난삭재 공작물을 용이하게 가공할 수 있는 레이저빔을 적용하는 복합가공기를 제안하려는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 공작물의 온도를 실시간으로 감지하여 미리 설정된 온도를 추종할 수 있도록 레이저빔의 방출과 냉각가스의 분출을 실시간으로 제어함으로써 정밀하고 신속한 온도제어를 구현하며, 냉각가스의 분출이 레이저빔을 방출하는 노즐을 통해 이루어지도록 하여 신속한 냉각과 국부적인 냉각을 가능하도록 하는 복합가공기를 제안하려는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 공작물을 최초 세팅하고 나면 공작물의 절삭전 예열, 절삭후 연마처리, 경화처리 및 공작물의 레이저 절삭 등 다양한 가공과 처리를 가능하게 하고, 서브 스핀들의 설치로 공작물의 자동반전 및 반대면 가공이 가능함으로써 한 대의 장비로서 공작물을 최종적으로 가공 처리할 수 있도록 한 복합가공기를 제안하려는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 베드와, 상기 베드 상에 형성되고 외부 조작에 의해 'X₂'축 및 'Z₂'축으로 직선 왕복 이동되면서 피가공물에 직접적으로 접하여 이를 정해진 형상으로 가공 처리하는 공구부와, 상기 베드 상에 형성되고 외부 조작시 'X₁'축, 'Y'축 및 'Z₁'축으로 직선 왕복 이동되며 상기 피가공물의 원주면에 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부를 포함하여 구조를 형성함으로써, 상기 피가공물을 상기 레이저 조사부에 의해 예열과 동시에 공구부에 의해 가공하고, 상기 공구부를 상기 베드에 장착되고 외부 조작에 의해 회전되는 공구 이송용 회전부재와, 상기 공구 이송용 회전부재에 연결되어 상기 공구 이송용 회전부재의 구동시 'Z₂'축 방향으로 왕복 이동되는 제 1공구이송부재와, 상기 제 1공구이송부재에 연결된 상기 공구 이송용 회전부재와 동일한 메카니즘으로 상기 제 1공구이송부재와 함께 'Z₂'축 이송방향에 각각 직각 방향으로 왕복 운동하는 'X₂'축 왕복 운동의 제 2공구이송부재와, 상기 제 2공구이송부재 위에서 회전 가능하게 형성되고, 공구 디스크 원주면에 따라 절삭공구를 고정하여 필요시'X₂'축 및 'Z₂'축방향으로 위치 이동되면서 설정된 상기 절삭공구로써 상기 피가공물을 성형 가공하기 위한 터릿을 포함하여 이루어지는 복합가공기를 특징으로 한다.

삭제

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 복합가공기의 개념도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 복합가공기의 내부 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 복합가공기의 레이저 조사부를 보인 외부 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 복합가공기의 작동방법을 보인 순서도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합가공기는 공구부(100)와 레이저 조사부(200)로 크게 이루어진다.

즉, 본 발명에 따른 복합가공기는 베드(10)를 구비하고, 이 베드(10) 상에 공구부(100)와 레이저 조사부(200)를 함께 형성하며, 각각 독립적으로 작동 가능하게 설치한다.

특히, 상기 베드(10)와 공구부(100) 및 레이저 조사부(200)는 보호를 위해 보호케이스(20)로써 커버링됨이 바람직하다.

그리고, 상기 보호케이스(20)에는 레이저 빔이 노출되는 것을 방지하고 분진 유입을 차단하며 가공 중 발생열을 모아 상부 개방부(22)를 통해 강제 배출한다.

한편, 상기 공구부(100)는 베드(10) 상에 형성되고, 외부 조작에 의해 'X₂'축 및 'Z₂'축으로 직선 왕복 이동되면서 피가공물(5)에 직접적으로 접하여 이를 정해진 형상으로 가공 처리하는 역할을 한다.

특히, 상기 피가공물(5)은 스핀들(6)에 척킹되어 있어 스핀들(6)과 함께 회전되고, 이 스핀들(6)은 일반적으로 베드(10) 상에 회전 가능하게 설치된다.

이때, 상기 공구부(100)는 베드(10)에 장착되고, 외부 조작에 의해 회전되는 공구 이송용 회전부재(110)와, 상기 공구 이송용 회전부재(110)에 연결되어 공구 이송용 회전부재(110)의 구동시 'Z₂'축 방향으로 왕복 이동되는 제 1공구이송부재(120)와, 상기 제 1공구이송부재(120)에 연결된 공구 이송용 회전부재(110)와 동일한 메카니즘으로 제 1공구이송부재(120)의 'Z₂'축 이동방향에 직각 방향으로 왕복 운동되는 'X₂'축 왕복 운동의 제 2공구 이송부재(130) 및 상기 제 2공구이송부재(130) 위에서 회전 가능하게 형성되고 디스크(DISC) 원주면에 따라 절삭공구(142)를 고정하여 필요시 'X₂'축 및 'Z₂'축 방향으로 위치 이동되면서 설정된 절삭공구(142)로써 피가공물(5)을 성형 가공하기 위한 터릿(140)으로 이루어진다.

이때, 상기 공구 이송용 회전부재(110)는 일반적인 볼 스크류로써 구동모터에 의해 베드(10) 상에서 회전된다.

특히, 상기 공구 이송용 회전부재(110)는 구동모터에 의해 정회전와 역회전을 반복한다.

그리고, 상기 제 1공구이송부재(120)는 공구 이송용 회전부재와 결합됨으로써 공구 이송용 회전부재(110)의 회전시 직선 왕복 운동하게 된다.

이때, 상기 제 1공구이송부재(120)는 공구 이송용 회전부재(110)에 의해 'Z₂'축 방향으로 왕복 이동된다.

또한, 상기 제 2공구이송부재(130)는 제 1공구이송부재(120)의 상부에서 직선 왕복 이동 가능하게 형성된다.

상기 제 2공구이송부재(130)는 제 1공구이송부재(120)에 연결되어 있으며 제 1공구이송부재(120)가 'Z₂'축 방향으로 왕복 이동되는데 반하여 제 1공구 이송부재(120) 상면에서 'X₂'축 방향으로 왕복 이동 가능하게 구비된다.

물론, 상기 제 2공구이송부재(130)는 직접적으로 연결된 구동모터에 의해 왕복 이동 가능하게 설치된다.

그리고, 상기 터릿(140)은 제 2공구 이송부재(130)의 상부에 회전 가능하게 고정 설치되며, 원주면에 서로 다른 형태의 절삭공구(142)를 구비한다.

그래서, 작업자는 원하는 절삭공구(142)가 피가공물(5)에 직접적으로 접하도록 터릿(140)을 회전시킨다.

여기서, 상기 공구부(100)는 일반적인 공구장치로 함이 바람직하다.

한편, 상기 레이저 조사부(200)는 베드(10) 상에 형성되고, 외부 조작시 'X₁'축, 'Y'축 및 'Z₁'축으로 직선 왕복 이동되며 피가공물(5)의 원주면에 레이저빔을 조사하여 예열시키는 역할을 한다.

물론, 상기 공구부(100)가 절삭, 드릴 및 밀링 등으로 피가공물(5)을 가공하기 위해 단독으로 사용될 수도 있고, 상기 레이저 조사부(200)가 레이저 용접, 절단 등으로 피가공물(5)을 가공하기 위해 단독으로 사용될 수도 있다.

여기서, 상기 레이저 조사부(200)는 베드(10)에 장착되고 외부 조작에 의해 회전되는 레이저 이송용 회전부재(210)와, 상기 레이저 이송용 회전부재(210)에 연결되어 레이저 이송용 회전부재(210)의 구동시 'Z₁'축 방향으로 왕복 이동되는 제 1레이저용 이송부재(220)와, 상기 제 1레이저용 이송부재(220)에 연결된 레이저이송용 회전부재(210)와 동일한 메카니즘으로 제 1레이저용 이송부재(220)의 'Z₁'축 이동방향에 직각 방향으로 왕복 운동되는'X₁'축 왕복 운동의 제 2레이저용 이송부재(230)와, 상기 제 2레이저용 이송부재(230)위에서 레이저 이송용 회전부재(210)과 동일한 메카니즘으로 'Y'축 방향으로 왕복 이동되는 제 3레이저용 이송부재(240) 및 상기 제 3레이저용 이송부재(240)에 형성되어 설정된 위치에서 레이저빔을 피가공물(5)에 조사하도록 구동하는 구동부(250)로 이루어진다.

상기 레이저 조사부(200)는 절삭공구(142)에 의해 절삭되는 피가공물(5)에 조사될 수 있는 레이저빔을 공급받아 원하는 원주면에 조사하는 역할을 한다.

특히, 상기 레이저 이송용 회전부재(210)는 일반적인 볼 스크류로써 공구 이송용 회전부재(110)와 독립적으로 또 다른 구동모터에 의해 베드(10) 상에서 회전된다.

이때, 상기 레이저 이송용 회전부재(210)는 정회전와 역회전을 반복한다.

그리고, 상기 제 1레이저용 이송부재(220)는 레이저 이송용 회전부재(210) 와 결합됨으로써 레이저 이송용 회전부재(210)의 회전시 직선 왕복 운동한다.

여기서, 상기 제 1레이저용 이송부재(220)는 제 1공구이송부재(120)와 동일 방향인 'Z₁'축 방향으로 왕복 이동된다.

또한, 상기 제 2레이저용 이송부재(230)는 제 1레이저용 이송부재(220) 상면에 형성되어 구동장치에 연결됨에 따라 제 1레이저용 이송부재(220) 상에서 직선 왕복 운동된다.

이때, 상기 제 2레이저용 이송부재(230)는 제 1레이저용 이송부재(220)위에서 연결되어 있기 때문에 제 1레이저용 이송부재(220)와 함께 'Z₁'축 방향으로 직선 왕복 이동함과 아울러 제 1레이저용 이송부재(220) 상에서 'X₁'축 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 설치된다.

그리고, 상기 제 3레이저용 이송부재(240)는 제 2레이저용 이송부재(230) 상면에 형성되어 구동장치에 연결됨에 따라 제 2레이저용 이송부재(230) 상에서 'Y'축으로서 직선 왕복 운동된다.

이때, 상기 제 3레이저용 이송부재(240)는 제 1레이저용 이송부재(220)에 간접적으로 연결되기 때문에 제 1레이저용 이송부재(220)에 의해 'Z₁'축 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 되고, 제 2레이저용 이송부재(230)에 직접적으로 연결되기 때문에 제 2레이저용 이송부재(230)에 의해 'X₁'축 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 설치되며, 제 2레이저용 이송부재(230) 상에서 'Y'축 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 구비된다.

한편, 상기 구동부(250)는 제 3레이저용 이송부재(240)에 연결되어 피가공물(5)의 정해진 위치에 레이저빔을 조사하도록 구동하는 역할을 한다.

여기서, 상기 구동부(250)는 설치브라켓(252), 리볼버(254) 및 레이저 발생부(260)로 이루어진다.

상기 설치브라켓(252)은 제 3레이저용 이송부재(240) 위에 고정되어 있다.

그리고, 상기 리볼버(254)는 설치브라켓(252)에 고정되어, 공급된 레이저빔을 피가공물(5)에 조사하도록 안내하는 노즐(257)을 구비한다.

또한, 상기 레이저 발생부(260)는 리볼버(254)에 연결되어 발생시킨 레이저빔을 리볼버(254)의 노즐(257)로 안내하여 피가공물(5)에 조사하도록 하는 역할을 하며, 공지의 기술로써 상세한 설명을 생략한다.

이때, 상기 리볼버(254)는 설치브라켓(252)에 반 원호 궤적을 따라 왕복 회동 가능하게 설치되는 광학헤드(255)와, 상기 광학헤드(255)의 전측에서 광학헤드(255)의 축의 원주 방향으로 회전 가능하게 설치되며, 레이저빔의 조사량 및 조사거리 등 조사상태를 달리하는 노즐(257)을 원주면에 다수 개 형성한 회전체(256)로 이루어진다.

여기서, 상기 광학헤드(255)와 회전체(256)의 연결구조는 일반적인 것으로 한다.

그리고, 상기 노즐(257)은 각각 상광하협 형상으로 형성되고, 그 내부 하부에 개구부(도시하지 않음)를 형성하며, 그 내부에 집속렌즈를 내설하는 일반적인 구조로 함이 바람직하다.

따라서, 상기 노즐(257)은 레이저 발생부(260)로부터 발생된 레이저빔을 집속렌즈를 통해 집속하고 이를 개구부를 통해 방출한다.

이때, 상기 노즐(257)은 리볼버(254)의 회전체(256) 원주면에 다수 개의 형성되며, 각각 레이저빔의 조사량 및 조사거리 등 조사상태를 달리함이 바람직하다.

그리고, 상기 광학헤드(255)는 회동부재(258)에 의해 설치브라켓(252)에서 원하는 회전 각도만큼 회동하도록 하여 노즐(257)의 위치 설정 범위를 확대하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 회동부재(258)는 광학헤드(255)와 설치브라켓(252)에 동시에 삽입된 회동축(258a)과, 상기 설치브라켓(252)에 형성된 회동모터(258b)와, 상기 회동모터(258b)에 연장 형성되어 회동모터(258b)의 구동시 왕복 회전되는 웜 나사(258c)와, 상기 회동축(258a) 원주면에 형성되어 웜 나사(258c)와 치합됨에 따라 회동축(258a) 및 광학헤드(255)와 함께 왕복 회동되는 웜 휠(258d)로 이루어진다.

상기 회동축(258a)은 광학헤드(255)의 끝단부에 삽입되어 양단부를 광학헤드(255)의 양측으로 노출되게 한다.

상기 회동축(258a)은 광학헤드(255)와 함께 동일 방향으로 회전되도록 광학헤드(255)에 삽입된다.

그리고, 상기 웜나사(258c)는 회동모터(258b)에 연장 형성되어, 회동모터(258b)의 구동시 일방향 및 타방향으로 회전된다.

또한, 상기 웜휠(258d)은 광학헤드(255)의 일측 방향으로 노출된 회동축(258a)의 원주면에 형성되어 웜 나사(258c)와 치합된다.

그래서, 상기 웜나사(258c)가 회전시 웜휠(258d)는 일방향 및 타방향으로 회전하게 됨에 따라 광학헤드(255)와 회전체(256)는 정해진 회전각도 범위 내에서 왕복 회동하게 된다.

한편, 상기 레이저 조사부(200)가 위치 이동된 상태로 레이저빔을 피가공물(5)에 조사하며 예열할 경우, 피가공물(5)의 온도가 설정치 이상으로 상승함으로써 조직의 약화로 인해 가공이 제대로 행해지지 않을 수 있게 된다.

그래서, 상기 공구부(100)는 피가공물(5)의 온도를 실시간으로 감지하기 위한 온도감지센서(330)를 구비한다.

이때, 상기 온도감지센서(330)가 공구부(100)에 구비되는 이유는 레이저 조사부(200)에 비해 피가공물(5)에 용이하게 접근시켜 피가공물(5)의 온도를 측정할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 온도감지센서(330)는 제 2공구이송부재(130) 상에 형성됨이 바람직하다.

특히, 상기 온도감지센서(330)는 적외선 온도센서로 함이 바람직하다.

그리고, 상기 온도감지센서(330)가 실시간으로 피가공물(5)의 온도를 감지하는데, 피가공물(5)의 온도가 설정치 온도 이상임을 감지할 경우, 피가공물(5)을 강제 냉각할 필요가 있다.

그래서, 상기 레이저 조사부(200)는 피가공물(5)의 온도가 설정치 이상일 경우 피가공물(5)에 냉각가스를 분출시키기 위해 냉각가스 공급부(360)를 구비한다.

상기 냉각가스 공급부(360)는 피가공물(5)을 냉각하기 위한 냉각가스를 피가공물(5)에 분사하기 위한 것으로서, 냉각가스를 저장하는 저장탱크, 펌핑수단 등으로 구성되며, 이는 지극히 공지의 기술로서 설명을 생략한다.

따라서, 상기 노즐(257)은 레이저 발생부(260)로부터 발생한 레이저빔을 집속렌즈를 통해 집속하고, 이를 개구부를 통해 방출시킴과 아울러 필요시 냉각가스 공급부(360)로부터 공급되는 냉각가스를 개구부를 통해 분출시키게 된다.

한편, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합가공기의 작동방법은 레이저빔을 조사하도록 다수 개의 노즐(257)을 갖는 리볼버(254)의 설정된 노즐(257)을 피가공물(5) 방향으로 정위치시키는 인덱스단계(S10)와, 상기 인덱스단계(S10) 후 피가공물(5)의 가공 지점에 레이저빔을 조사할 수 있도록 상기 노즐(257)을 위치시키는 노즐 위치설정 단계(S20)와, 상기 노즐 위치설정 단계(S20) 후 노즐(257)로 레이저빔을 피가공물(5)에 조사하여 피가공물(5)을 예열시키는 예열단계(S30)와, 가공물의 온도를 감지하여 설정온도와 비교하는 온도 비교판단 단계(S40)와, 피가공물(5)의 온도가 설정온도를 초과할 경우 냉각가스를 피가공물(5)에 분출시켜 피가공물(5)의 온도를 설정온도 이하로 유지하는 냉각단계(S50) 및 설 정된 절삭공구(142)를 피가공물(5)에 직접 접촉하여 가공하는 가공단계(S60)로 행해진다.

즉, 작업자는 레이저 빔 조사부의 리볼버(254)에 다수 개 구비된 노즐(257) 중 원하는 노즐(257)을 선택하여 이 노즐(257)이 피가공물(5)의 절삭 선지점(피가공물(5)의 절삭되는 위치의 앞지점을 말한다)을 향하도록 설정하는 단계(S10)를 행한다.

그리고, 상기 노즐(257)이 정해진 방향으로 설정되면, 작업자는 레이저 조사부(200)를 조작하여 설정된 노즐(257)이 피가공물(5)에 근접되도록 한다.(S20)

그리고 나서, 작업자는 레이저 발생부(260)를 구동시켜 설정된 노즐(257)을 통해 레이저빔을 피가공물(5) 원주면에 조사시킴으로써 피가공물(5)을 예열한다.(S30)

이때, 온도감지센서(330)는 피가공물(5)의 표면온도를 실시간으로 감지하며, 피가공물 온도(a)와 설정온도(b)를 비교 판단하게 된다.(S40)

여기서, 상기 피가공물 온도(a)가 설정온도(b)를 초과할 경우, 냉각가스 공급부(360)가 작동되도록 제어되며 냉각가스를 피가공물(5)에 분출시켜 이를 냉각시킨다.(S50)

이때, 상기 피가공물 온도(a)가 설정온도(b)와 동일할 경우 터릿(140)의 절삭공구(142)를 피가공물(5)에 접촉하여 가공한다.(S60)

특히, 상기 피가공물 온도(a)가 설정온도(b)보다 낮을 경우에는 예열단계(S30)를 반복 수행한다.

물론, 상기 온도 비교판단 단계 및 냉각 단계에서는 온도 감지센서(330)에 의해 피가공물 온도가 설정온도와 동일할 경우 다음 단계를 수행하게 된다.

여기서, 상기 피 가공물온도(a)가 설정온도(b)의 일정한 범주 이내의 온도일 경우 동일한 것으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 복합가공기는 종래의 복합 가공 기계의 가공 방법인 절삭공구를 피가공물에 직접 접촉하는 가공 방식에 더불어 레이저 가공 기능을 추가하여 비접촉으로 레이저 빔을 절삭 선지점에 조사하여 피가공물을 예열함으로써 가공성을 향상시키고, 난삭재 공작물을 용이하게 가공할 수 있으며, 연마처리·경화처리·레이저 절삭 등의 가공을 동시에 가능하게 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 피가공물의 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 온도에 따라 레이저빔의 방출과 냉각가스의 분출이 선택적으로 이루어지도록 하여 공작물의 정밀하고 신속한 온도 제어를 구현함과 더불어 국부적인 냉각을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 절삭 지점에 레이저빔 또는 냉각가스를 선택적으로 방출하여 피가공물의 절삭 전 예열, 절삭 후 연마처리, 경화처리, 레이저 절삭 등 다양한 가공을 한 작업 상에서 동시에 처리할 수 있어 작업성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

베드와;

상기 베드 상에 형성되고, 외부 조작에 의해 'X₂'축 및 'Z₂'축으로 직선 왕복 이동되면서 피가공물에 직접적으로 접하여 이를 정해진 형상으로 가공 처리하는 공구부와;

상기 베드 상에 형성되고, 외부 조작시 'X₁'축, 'Y'축 및 'Z₁'축으로 직선 왕복 이동되며 상기 피가공물의 원주면에 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부를 포함하여 형성함으로써, 상기 피가공물은 상기 레이저 조사부에 의해 예열되는 상태로 상기 공구부에 의해 가공되고,

상기 공구부는 상기 베드에 장착되고, 외부 조작에 의해 회전되는 공구 이송용 회전부재와;

상기 공구 이송용 회전부재에 연결되어 상기 공구 이송용 회전부재의 구동시 'Z₂'축 방향으로 왕복 이동되는 제 1공구이송부재와;

상기 제 1공구이송부재에 연결된 상기 공구 이송용 회전부재와 동일한 메카니즘으로 상기 제 1공구이송부재와 함께 'Z₂'축 이송방향에 각각 직각 방향으로 왕복 운동하는 'X₂'축 왕복 운동의 제 2공구이송부재와;

상기 제 2공구이송부재 위에서 회전 가능하게 형성되고, 공구 디스크 원주면에 따라 절삭공구를 고정하여 필요시'X₂'축 및 'Z₂'축방향으로 위치 이동되면서 설정된 상기 절삭공구로써 상기 피가공물을 성형 가공하기 위한 터릿을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
제 1항에 있어서,

상기 베드, 상기 공구부 및 상기 레이저 조사부는 보호케이스에 커버링되는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
제 2항에 있어서,

상기 보호케이스는 외부로 레이저 빔이 누출되는 것을 방지하고 분진 유입을 차단하며, 개방부를 형성하여 가공중 발생열을 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
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제 1항에 있어서,

상기 레이저 조사부는 상기 베드에 장착되고, 외부 조작에 의해 회전되는 레이저 이송용 회전부재와;

상기 레이저 이송용 회전부재에 연결되어 상기 레이저 이송용 회전부재의 구동시 'Z₁'축 방향으로 왕복 이동되는 제 1레이저용 이송부재와;

상기 제 1레이저용 이송부재에 연결된 상기 레이저 이송용 회전부재와 동일한 메카니즘으로 상기 제 1레이저용 이송부재의 'Z₁'축 이동 방향에 직각 방향으로 왕복 운동하는 'X₁'축 왕복 운동의 제 2레이저용 이송부재와;

상기 제 2레이저용 이송부재 위에서 상기 레이저 이송용 회전부재와 동일한 메카니즘으로 'Y'축 방향으로 왕복 이동되는 제 3레이저용 이송부재와;

상기 제 3레이저용 이송부재에 형성되어 설정된 위치에서 레이저빔을 상기 피가공물에 조사하도록 구동하는 구동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
제 5항에 있어서,

상기 구동부는 상기 제 3레이저용 이송부재 위에 고정되게 하는 설치 브라켓과;

상기 설치 브라켓에 고정되어, 공급된 레이저빔을 상기 피가공물에 조사하도록 안내하는 노즐을 구비한 리볼버와;

상기 리볼버에 연결되어 레이저빔을 발생시켜 상기 노즐로 공급하는 레이저 발생부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
제 6항에 있어서,

상기 리볼버는 상기 설치브라켓에 반 원호 궤적을 따라 왕복 회동 가능하게 설치되는 광학헤드와;

상기 광학헤드의 전측에서 상기 광학헤드의 축의 원주 방향으로 회전 가능하게 설치되며, 레이저빔의 조사량 및 조사거리 등 조사상태를 달리하는 상기 노즐을 원주면에 다수 개 형성한 회전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
제 7항에 있어서,

상기 노즐은 상기 회전체의 둘레면에 다수 개의 형성되며, 각각 레이저빔의 조사량 및 조사거리 등 조사상태를 달리하는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
제 7항에 있어서,

상기 광학헤드는 회동부재에 의해 상기 설치 브라켓에서 원하는 회전 각도만큼 회동하는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
제 9항에 있어서,

상기 회동부재는 상기 광학헤드와 상기 설치 브라켓에 동시에 삽입된 회동축과;

상기 설치브라켓에 형성된 회동모터와;

상기 회동모터에 연장 형성되어 상기 회동모터의 구동시 왕복 회전되는 웜 나사와;

상기 회동축 원주면에 형성되어 상기 웜 나사와 치합됨에 따라 상기 회동축 및 광학헤드와 함께 왕복 회동되는 웜 휠로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
제 1항에 있어서,

상기 공구부는 상기 피가공물의 온도를 실시간으로 감지하기 위한 온도감지센서를 구비하고;

상기 레이저 조사부는 상기 피가공물의 온도가 설정치 이상일 경우 상기 피가공물에 냉각가스를 분출시키기 위한 냉각가스 공급부를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합가공기.
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