KR101291210B1 - 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ｃｎｃ 딥홀 드릴링 센터 - Google Patents

툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ｃｎｃ 딥홀 드릴링 센터 Download PDF

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hole drilling
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정성일
최대봉
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(주)성림엔지니어링
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Abstract

본 발명은 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수치제어(Numerical Control, NC)를 이용한 딥홀 드릴링 머신(drilling machine)에 있어서, 피가공물에 구멍을 가공할 때에 부쉬를 이용하여 딥홀 드릴을 안내하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 서로 다른 내경을 가지는 다수의 가공 대상 구멍에 대응하여 호환성이 있는 다수개의 가이드 장치를 구성하여 딥홀 드릴의 규격에 맞춰 선택적으로 가이드 해주어 딥홀 드릴링 작업의 공구 호환성이 향상되고, 자동공구교환장치와 연계되어 딥홀 드릴 이외에 다양한 공구가 교체되기 때문에 딥홀 드릴링 작업 이외에도 리밍작업, 밀링작업, 탭핑작업 등을 다양하게 시행할 수 있고, 이것들을 하나의 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에서 작업할 수 있으며, 그로 인해 작업효율, 생산성 및 가공 정밀도가 향상되는 특징이 있다.

Description

툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터{CNC Deep Hole Drilling Center with Automatic Tool and Bush Change}
본 발명은 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수치제어(Numerical Control, NC)를 이용한 딥홀 드릴링 머신(drilling machine)에 있어서, 피가공물에 구멍을 가공할 때에 부쉬를 이용하여 딥홀 드릴을 안내하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 서로 다른 내경을 가지는 다수의 가공 대상 구멍에 대응하여 호환성이 있는 다수개의 가이드 장치를 구성하여 딥홀 드릴의 규격에 맞춰 선택적으로 가이드 해주어 딥홀 드릴링 작업의 공구 호환성이 향상되고, 자동공구교환장치와 연계되어 딥홀 드릴 이외에 다양한 공구가 교체되기 때문에 딥홀 드릴링 작업 이외에도 리밍작업, 밀링작업, 탭핑작업 등을 다양하게 시행할 수 있고, 이것들을 하나의 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에서 작업할 수 있으며, 그로 인해 작업효율, 생산성 및 가공 정밀도가 향상되는 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에 관한 것이다.
ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터는 가공될 구멍의 크기와 같은 가공조건 및 가공 동작의 데이터를 컴퓨터에 의하여 프로그램화시키고, 이를 넘버링 컨트롤 데이터화하여 펄스 신호화하고, 이를 기초로 하여 공급된 피가공물을 가공하는 공작기계로서, 일련의 가공 작업이 컴퓨터 프로그램에 의하여 미리 정하여진 순서에 따라 진행되어야 하므로 특히 가공 구멍의 내경이 작거나 깊을 경우에는 딥홀 드릴의 파손을 방지할 수 있는 대책이 강구되어야 하며, 자동공구교환장치(Automatic Tool Changer, ATC)에 의하여 서로 다른 내경의 구멍을 연속적으로 가공하기 위해서는 다수의 가공 대상 구멍에 대응하는 내경을 가지는 다수개의 가이드 부쉬를 구비하여 딥홀 드릴의 직경에 따라 가이드 부쉬를 교체하지 아니하고, 수치 제어에 따라 연속적인 구멍을 가공할 수 있는 딥홀 드릴 가이드 장치를 요구한다.
종래의 딥홀 드릴링 머신은 딥홀 드릴링 전용이고, 딥홀 드릴을 교체시, 딥홀 드릴에 맞춰 부쉬를 수동으로 교환해야한다.
그리고, 종래의 딥홀 드릴링 머신은 공구교환방법이 Armless 방식으로 툴 교환시간이 길게 소요되고, 딥홀 드릴링 작업 이외에 밀링, 탭핑 가공 등이 불가능하여 가공물을 딥홀 드릴링 작업 후에 별도의 밀링 머신 등에 이동하여 작업하는 등 불편하면서 작업 효율 및 생산성이 떨어지고, 가공정밀도에 영향을 주는 등 문제점이 많다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
컴퓨터 수치 제어의 딥홀 드릴링 작업에서 가이드부에 의하여 딥홀 드릴을 안내하는 기술적 장치는 자동공구교환장치와 연계되는 딥홀 드릴링 작업의 공구 호환성을 향상시켜서 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 보다 효과적으로 운용할 수 있는 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 딥홀 드릴이 이동할 때에 가이드 부쉬를 선택적으로 고정시키는 고정수단은 자동공구교환장치로부터 효율적으로 공구를 장착하고 이송시킬 수 있게 하여 ＣＮＣ의 효율성을 높여주는 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 상기 가이드부가 다수개 형성됨으로써, 딥홀 드릴의 규격에 맞춰 선택적으로 가이드 해주어 딥홀 드릴링 작업의 공구 호환성이 향상되는 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 상기 자동공구교환장치와 연계되어 딥홀 드릴 이외에 다양한 공구가 교체되기 때문에 딥홀 드릴링 작업 이외에도 리밍작업, 밀링작업, 탭핑작업 등을 다양하게 시행할 수 있고, 이것들을 하나의 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에서 작업할 수 있으며, 그로 인해 작업효율, 생산성 및 가공 정밀도가 향상되는 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에 있어서,
메인 베이스와;
상기 메인 베이스의 상부측에 설치되되, 서보모터의 동력으로 회전하는 이송스크루에 안내되어 X-Y 좌표상으로 이동하는 테이블에 형성되고, 딥홀 드릴(D)을 수용하여 안내하도록 다수개의 가이드부가 형성되며, 상기 딥홀 드릴(D)의 종류에 따라 Y 좌표상으로 테이블이 이동되어 딥홀 드릴(D)에 맞춰 가이드부가 선택되는 딥홀 드릴 가이드 장치와;
상기 메인 베이스의 상부측에 설치되되, 서보모터의 동력으로 회전하는 이송스크루에 안내되어 X 좌표상으로 이동되고, 일단부에 딥홀 드릴(D)이 고정되도록 공구척이 설치되며, 상기 공구척에 의해 고정된 딥홀 드릴(D)이 스핀들 모터에 의해 회전되는 공구 이송 기구와;
상기 공구 이송 기구의 측면부인 메인 베이스에 설치되어 툴 매거진에 구비된 다수개의 딥홀 드릴(D) 중 선택적으로 공구 이송 기구에 딥홀 드릴(D)을 공급하는 자동공구교환장치와;
상기 딥홀 드릴 가이드 장치가 설치된 메인 베이스의 끝단부에 설치되어 Y-Z 좌표상으로 이동되는 지그에 피가공물이 고정되는 베드와;
상기 딥홀 드릴 가이드 장치와, 공구 이송 기구와, 자동공구교환장치 및 베드를 제어하는 제어장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터는 컴퓨터 수치 제어의 딥홀 드릴링 작업에서 가이드부에 의하여 딥홀 드릴을 안내하는 기술적 장치는 자동공구교환장치와 연계되는 딥홀 드릴링 작업의 공구 호환성을 향상시켜서 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 보다 효과적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 딥홀 드릴이 이동할 때에 가이드 부쉬를 선택적으로 고정시키는 고정수단은 자동공구교환장치로부터 효율적으로 공구를 장착하고 이송시킬 수 있게 하여 ＣＮＣ의 효율성을 높여주는 효과가 있다.
또한, 상기 가이드부로 이루어진 가이드부가 다수개 형성됨으로써, 딥홀 드릴의 규격에 맞춰 선택적으로 가이드 해주어 딥홀 드릴링 작업의 공구 호환성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 상기 자동공구교환장치와 연계되어 딥홀 드릴 이외에 다양한 공구가 교체되기 때문에 딥홀 드릴링 작업 이외에도 리밍작업, 밀링작업, 탭핑작업 등을 다양하게 시행할 수 있고, 이것들을 하나의 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에서 작업할 수 있으며, 그로 인해 작업효율, 생산성 및 가공 정밀도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 나타낸 정면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 나타낸 측면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 나타낸 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 딥홀 드릴 가이드 장치를 나타낸 정면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 딥홀 드릴 가이드 장치를 나타낸 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터의 작동을 나타낸 정면도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터의 작동을 나타낸 측면도이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같이 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 딥홀 드릴 가이드 장치를 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 딥홀 드릴 가이드 장치를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터의 작동을 나타낸 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터의 작동을 나타낸 측면도이다.
도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터는 지면에 설치되어 딥홀 드릴 가이드 장치(100)와, 공구 이송 기구(200)와, 자동공구교환장치(500)와, 베드(600)와, 제어장치(700)가 설치되는 메인 베이스(800)와; 상기 메인 베이스(800)의 상부측에 설치되되, 서보모터(130)의 동력으로 회전하는 이송스크루(140)에 안내되어 X-Y 좌표상으로 이동하는 가이드부가 테이블(120)에 형성되고, 딥홀 드릴(D)의 종류에 따라 Y 좌표상으로 테이블(120)이 이동되어 딥홀 드릴(D)에 맞춰 가이드부가 선택되도록 다수개로 형성되는 딥홀 드릴 가이드 장치(100)와; 상기 메인 베이스(800)의 상부측에 설치되되, 서보모터(220)의 동력으로 회전하는 이송스크루(230)에 안내되어 X 좌표상으로 이동되고, 일단부에 공구가 고정되도록 공구척(210)이 설치되며, 상기 공구척(210)에 의해 고정된 공구가 스핀들 모터(240)에 의해 회전되는 공구 이송 기구(200)와; 상기 공구 이송 기구(200)의 측면부인 메인 베이스(800)에 설치되어 툴 매거진(510)에 구비된 다수개의 딥홀 드릴(D) 중 선택적으로 공구 이송 기구(200)에 딥홀 드릴(D)을 공급하거나 밀링, 리밍, 탬핑 작업 중 어느 하나를 선택적으로 작업시, 작업에 맞는 공구를 공구 이송 기구(200)에 공급하는 자동공구교환장치(500)와; 상기 딥홀 드릴 가이드 장치(100)가 설치된 메인 베이스(800)의 끝단부에 설치되어 Y-Z 좌표상으로 이동되는 지그(610)에 피가공물이 고정되는 베드(600)와; 상기 딥홀 드릴 가이드 장치(100)와, 공구 이송 기구(200)와, 자동공구교환장치(500) 및 베드(600)를 제어하는 제어장치(700)로 구성된다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 툴 매거진(510), 자동공구교환장치(500), 베이스(110)상에서 서보모터(130)의 동력으로 회전하는 이송스크루(140)에 체결되는 가이드 블록(150)에 고정된 테이블(120)에 X-Y 좌표상으로 이동하는 딥홀 드릴 가이드 장치(100)가 설치된다. 그리고, 상기 툴 매거진(510) 및 자동공구교환장치(500)에 의하여 딥홀 드릴(D)이 선택적으로 고정되는 공구척(210)을 구비하여, 서보 모터(220)로 구동하는 이송 스크루(230)에 의하여 스핀들 모터(240)가 이동 가능하게 설치되는 공구 이송 기구(200)가 설치된다.
본 발명의 딥홀 드릴 가이드 장치(100)는 도 2 및 도 4 내지 도 5에서 보는 바와 같이 가이드부(23)가 다수개가 형성되어 Y 좌표상으로 이동되면서 딥홀 드릴(D)의 직경 종류에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 딥홀 드릴 가이드 장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 베이스(110)상에서 서보모터(130)의 동력으로 회전하는 이송 스크루(140)에 체결되는 가이드 블록(150)에 고정된 테이블(120)에 설치되어 X-Y 좌표상으로 이동하고, 상기 딥홀 드릴 가이드 장치(100)가 이동하는 X-Y 좌표 방향에 대하여 직교하는 방향으로 공구 이송 기구(200)이 왕복이동하여 피가공물에 구멍을 가공하게 된다.
이렇게 수치 제어에 따라 선택되는 딥홀 드릴 가이드 장치(100)는 서보 모터(130)로 구동하는 이송 스크루(S)에 안내되고, 공구 이송 기구(200)는 서보 모터(220)로 구동하는 이송 스크루(230)에 안내되어 서로 일치하는 동축선 방향으로 이동하게 된다.
그리고, 딥홀 드릴 척(DC)에 장착되는 딥홀 드릴(D)은 딥홀 드릴 가이드 장치(100)에서 선택되는 가이드부(23)에 대응하는 규격의 딥홀 드릴(D)을 자동공구교환장치(500)에 의해 자동적으로 선택되어 장착되고, 상기 딥홀 드릴 가이드 장치(100)의 전방에 있는 베드(B2)에는 통상적인 지그에 피가공물이 고정되어 있다.(도시되지 아니함)
이후, 자동적인 딥홀 드릴링 작업을 하기 위하여 통상적인 방법과 같이 베드(B2)가 상승하여 피가공물의 천공 위치가 딥홀 드릴(D)과 동축선상이 되는 위치에 도달하도록 수직방향으로 상승하고, 스핀들 모터(240)가 구동함과 동시에 서보 모터(220)에 의하여 딥홀 드릴(D)이 전진하여 절삭가공을 수행하게 된다.
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여기서, 딥홀 드릴의 절삭가공은 통상 깊은 구멍을 천공하는 딥홀 드릴링 작업일 경우 약 80bar의 고압으로 배출되는 절삭유가 사용된다. 이렇게 딥홀 드릴(D) 팁에서 배출되는 절삭유는 딥홀 드릴 내부에 형성되는 공급 채널을 통해 흐르며, 딥홀 드릴 팁(drill tip)으로부터 배출된 다음 딥홀 드릴링 가공에서 발생된 칩(chip)은 칩 박스(5) 내에서 절삭유와 배출하기 위하여 주벽(50,51)이 설치되는 바닥에 경사 플레이트(54)가 형성되고, 경사가 낮은 쪽이 회수 덕트(55)와 연결되어 상기 회수 덕트(55)를 통해 배출된다.
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이렇게 1회의 딥홀 드릴링 가공이 완료되면, 정하여진 다음 작업 순서에 따라 결정되는 딥홀 드릴과 가이드부(23)의 교환이 이루어진다.
딥홀 드릴의 교환이나 다른 위치의 딥홀 드릴링 작업을 하기 위하여 상기한 가공 위치로부터 복귀하는 딥홀 드릴(D)은, 우선 스핀들 모터(240)가 정지한 다음, 공압 실린더(미도시)가 후진 구동하면서 가동 플레이트(20)가 복귀하게 된다.
따라서, 딥홀 드릴(D)은 유동없이 위치가 고정되는 가이드부(23)를 빠져나와서 다음 작업을 위한 대기 상태에 있거나, 자동공구교환장치(500)에 의하여 다른 공구로 교환되며, 상기 가이드부(23)는 다음 후속 작업이 이루어질 때까지 정위치에 고정해놓게 된다.
한편, 본 발명의 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터는 도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 딥홀 드릴링 작업 이외에도 밀링, 리밍, 탬핑 작업 중 어느 하나를 선택적으로 작업할 수 있는데, 이때, 상기 자동공구교환장치(500)에는 밀링, 리밍, 탬핑 작업에 맞는 공구가 구비되어 있고, 작업에 맞춰 공구 이송 기구(200)에 공구를 공급한다.
여기서, 상기 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터가 밀링, 리밍, 탬핑 작업 중 어느 하나를 선택적으로 작업시, 딥홀 드릴 가이드 장치(100)는 도 6 내지 도 7에서처럼, X 좌표상으로 이동되는 공구 이송 기구(200)와 간섭되지 않게 Y 좌표상으로 완전 이동된다. 이때, 딥홀 드릴링 이외에 짧은 드릴링 작업시에도 딥홀 드릴 가이드 장치(100)가 Y 좌표상으로 이탈되어 간섭되지 않는다.
100 : 딥홀 드릴 가이드 장치 110 : 베이스
120 : 테이블 130,220 : 서보모터
140,230 : 이송스크루 150 : 가이드 블록
200 : 공구 이송 기구 210 : 공구척
240 : 스핀들 모터 300 : 수평부
301 : 수직부 400 : 실린더 로드
500 : 자동공구교환장치 510 : 툴 매거진
600 : 베드 610 : 지그
700 : 제어장치 800 : 메인 베이스

Claims (2)

  1. ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터에 있어서,
    메인 베이스(800)와;
    상기 메인 베이스(800)의 상부측에 설치되되, 서보모터(130)의 동력으로 회전하는 이송스크루(140)에 안내되어 X-Y 좌표상으로 이동하는 가이드부(23)가 테이블(120)에 형성되고, 딥홀 드릴(D)의 종류에 따라 Y 좌표상으로 테이블(120)이 이동되어 딥홀 드릴(D)에 맞춰 가이드부(23)가 선택되도록 다수개로 형성되는 딥홀 드릴 가이드 장치(100)와;
    상기 메인 베이스(800)의 상부측에 설치되되, 서보모터(220)의 동력으로 회전하는 이송스크루(230)에 안내되어 X 좌표상으로 이동되고, 일단부에 공구가 고정되도록 공구척(210)이 설치되며, 상기 공구척(210)에 의해 고정된 공구가 스핀들 모터(240)에 의해 회전되는 공구 이송 기구(200)와;
    상기 공구 이송 기구(200)의 측면부인 메인 베이스(800)에 설치되어 툴 매거진(510)에 구비된 다수개의 딥홀 드릴(D) 중 선택적으로 공구 이송 기구(200)에 딥홀 드릴(D)을 공급하거나 밀링, 리밍, 탬핑 작업 중 어느 하나를 선택적으로 작업시, 작업에 맞는 공구를 공구 이송 기구(200)에 공급하는 자동공구교환장치(500)와;
    상기 딥홀 드릴 가이드 장치(100)가 설치된 메인 베이스(800)의 끝단부에 설치되어 Y-Z 좌표상으로 이동되는 지그(610)에 피가공물이 고정되는 베드(600)와;
    상기 딥홀 드릴 가이드 장치(100)와, 공구 이송 기구(200)와, 자동공구교환장치(500) 및 베드(600)를 제어하는 제어장치(700);를 포함하여 구성되고,
    상기 딥홀 드릴 가이드 장치(100)는 밀링, 리밍, 탬핑 작업 중 어느 하나를 선택적으로 작업시 Y 좌표상으로 이동되어 X 좌표상으로 이동되는 공구 이송 기구(200)와 간섭되지 않으며,
    상기 딥홀 드릴링 센터의 가공에서 발생된 칩(chip)은 칩 박스(5) 내에서 절삭유와 배출하기 위하여 주벽(50,51)이 설치되는 바닥에 경사 플레이트(54)가 형성되고, 경사가 낮은 쪽이 회수 덕트(55)와 연결되어 상기 회수 덕트(55)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 툴 및 부쉬 자동교환이 가능한 ＣＮＣ 딥홀 드릴링 센터.
  2. 삭제
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