KR101478390B1 - 2개의 캐리지 및 공구 매거진을 구비한 공작기계 - Google Patents

Abstract

공작기계는 기계 베드 상에 2개의 스탠드들(13, 13')을 구비하고 이들 스탠드들은 수평 x 및 z 방향으로 이동될 수 있으며, 이 위에는 공구 스핀들(24, 24')을 탑재하는 슬라이드들(17, 17')이 수직으로 이동될 수 있다. 상측 위에 돌출하는 브리지(33) 바로 위에 스탠드들(13, 13') 중 하나 위에는 적어도 한 공구 매거진(34, 34')가 배열되고, 이에 의해 공구 교환기(39, 39')는 각각의 스탠드(13, 13')에 대해 연관된다. y 슬라이드들(17, 17')을 위한 드라이브들은 스탠드들(13, 13')의 상측 밑에서 상기 스탠드들에 부착된다.

Description

2개의 캐리지 및 공구 매거진을 구비한 공작기계{Machine tool having two carriages and a tool magazine}

발명은 공작기계(공작기계)에 관한 것이다.

공작기계들은 일반적으로 실제로 공지된, 구체적으로 기계 베드를 구비한 소위 이송 스탠드 기계들로서 기계 베드 위에는 x 슬라이드가 x 안내 레일들 상에 변위가능하게 배열되어 있다. x 슬라이드 상에는 z 방향으로 연장되는 z 안내 레일들이 배열되어 있으며, 이 위에서 z 슬라이드가 변위가능하게 안내된다. 이에 따라 x 슬라이드 및 z 슬라이드는 교차 슬라이드를 형성한다. 스탠드의 전방측 상에는, 작업실에 면하여, y 슬라이드가 수직으로 변위가능하게 수직 y 안내 레일들 상에 배열되어 있는 것으로, 이 스탠드는 z 슬라이드 상에 배열된다. y 슬라이드에 대해 z 방향으로는 변위될 수 없는 공구 스핀들(tool spindle)은 회전되게 구동될 수 있고, z 방향으로 연장되어 작업실에 면하는 그의 단부 상에서 공구 홀더를 탑재한 것으로서, y 슬라이드에 부착되어 있다. 작업물 홀더는 작업실 내 스핀들 전방에 위치되어 있다. 공구 스핀들의 이동 및 따라서 수평 x 방향 및 z 방향으로 공구 홀더에 유지된 공구의 이동은 스탠드와 함께 교차 슬라이드의 대응하는 변위 이동들에 기인하여 일어난다. 수직 변위 이동들은 y 슬라이드에 의해 일어난다. 이들 공지된 기계들에서, 공구 교환기를 구비한 공구 매거진은 스탠드의 일측 상에 위치하여 있어, 대응측으로부터 작업실에의 접근이 어렵게 되는데, 그러나 스탠드와 작업물 홀더 사이에서 작업실에의 접근은 대향측으로부터 가능하여 충분하다.

서로 결합되는 2개의 스탠드들을 기계 베드 상에 배열하는 것이 이미 공지되었다. 이것은 기계 내에서 열팽창 때문에 기계가공 동안에 정밀도 문제들을 야기한다.

공작기계는 EP 1 285 721 B1으로부터 공지되어 있는데, 이것은 기계 베드 상에 x 방향으로 이어진 한 쌍의 x 안내 레일들을 구비한 것으로, 이 위에는 스탠드들로서 구성된 x 슬라이드들이 변위가능하게 배열되어 있다. 각각의 x 슬라이드는 작업실에 면하여 있는 이의 전방측 상에, 수직으로 변위될 수 있는 y 슬라이드를 구비하고, 이 위에는 공구 스핀들을 탑재하는 z 슬라이드가 배열되어 있어, 전방 공구 홀더를 구비한 공구 스핀들이 z 방향으로 변위될 수 있게 된다. 스탠드들로서 구성된 x 슬라이드들의 상측들 위에는 브리지가 배열되어 있고, 이 위에는 공구 매거진이 배열되어 있다. x 슬라이드들은 브리지 밑에 일정하게 배열되어 있다. y 슬라이드들은 이들의 전방측에, 공구 교환기들을 탑재하고 있는데, 이들은 공구교환을 위해 y 슬라이드 및 z 슬라이드에 의해 상향으로 이동된다. 각각의 z 슬라이드가 깃대와 같은 구성을 갖고 있기 때문에, 공지된 공작기계는 본질적으로 견고하지 않다. 앞에 개괄한 문제들은 이 공작기계로 제거될 수 없다.

따라서 발명은 간단한 구조로 고도의 융통성과 고 정밀도를 고 효율로 갖춘, 앞에 언급된 유형의 공작기계를 제공하는 목적에 기반한 것이다.

이 목적은 청구항 1의 특징들에 의해 달성된다.

2개의 스탠드들의 x 구동들은 서로 독립적이기 때문에, 스탠드들의 서로에 대한 상대적 움직임들이 쉽게 보상될 수 있는데, 여기서, 상대적인 움직임들은 공작 기계의 동작동안 공작 기계의 서로 다른 부품들과 대기 온도 사이의 온도 차이에 의해 야기된다. 또한, z 및 y 방향으로의 서로 다른 팽창들의 보상도 각각의 스탠드에서 수행될 수 있다. 작업실은, 각각의 스탠드의 상측 바로 위에 공구 매거진이 배열되기 때문에 그리고 이에 연관하여 스탠드의 상측 밑에서 y 구동 모터의 이송에 기인하여 양측으로부터 자유롭게 접근될 수 있는 상태에 있게 된다. 같은 작업 공정들은 기본적으로 2개의 공구 스핀들과 병렬로 수행될 수 있다. 그러나, 이론적으로, 서로 다른 작업 공정들도 수행될 수 있다. 공구 스핀들은 스탠드의 상측에 가까이 변위될 수 있기 때문에, 회동 교환기에 의해 간단한 공구 교환이 가능해진다.

발명의 다른 잇점들, 특징들 및 상세들은 도면들을 사용하여 발명의 실시예의 다음 설명으로부터 나타날 것이다.

도 1은 발명에 따른 공작기계의 사시도이다.
도 2는 도 3 및 도 4에 화살표 II에서 본 것에 따른 공작기계의 측면도이다.
도 3은 도 2 및 도 4에서 화살표 III에서 본 것에 따른 공작기계의 평면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에서 화살표 IV에서 본 것에 따른 공작기계의 전면도이다.
도 5는 공작기계의 기계 베드의 평면도이다.
도 6은 x 슬라이드가 놓여진 공작기계의 기계 베드의 평면도이다.
도 7은 공구 매거진 및 공구 교환기가 있고 브리지가 없이 공작기계의 평면도이다.
도 8은 공작기계의 스탠드의 부분 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 이에 도시된 밀링기계인 공작기계는 기대(2) 상에 지지된 기계 베드(1)를 구비한다. 서로 평행하게 배열된 한 쌍의 x 안내 레일들(3) 상에는 서로 독립적인, 즉 서로 연결되어 있지 않는 2개의 x 슬라이드들(4, 4')이 수평 x 방향으로 서로 무관하게 변위가능하게 배열되어 있는 것으로, 이들 한 쌍의 x 안내 레일들(3)은 기계 베드(1)에 부착되어 있다. 각각의 x 슬라이드(4, 4')는 4개의 안내 슈(shoe)(5)에 의해 x 가이드 레일들(3) 상에 이 목적을 위해 지지되어 있다. 각각의 슬라이드는 x-스핀들의 스핀들 너트 드라이브(7, 7')에 의해 x 구동 모터(6 혹은 6')에 의해 구동된다. x 구동 모터들(6, 6')은 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 기계 베드(1) 상에 서로 대향하여 부착된다. 각각의 x 슬라이드(4, 4')에는 한 쌍의 z 안내 레일들(8, 8')이 부착되고, 이 위에는 z 슬라이드(9, 9')가 안내 슈(10)에 의해 각 경우에 지지되어 있고 수평 z 방향으로 변위가능하게 배열되어 있다. z 방향은 x 방향에 수직으로 연장되어 있다. 또한, 각각의 z 슬라이드(9, 9')는 z 구동 모터(11 혹은 11')에 의해 z 방향으로 z-스핀들의 스핀들 너트 드라이브(12, 12')에 의해 구동될 수 있다. 각 경우에 x 슬라이드들(4, 4') 및 z 슬라이들(9, 9')은 교차-슬라이드를 형성한다.

스탠드(13, 13')는 각 경우에 z 슬라이드(9, 9')에 연결된다. 각각의 스탠드(13, 13')의, 공통의 작업실(14)에 면하는 각각의 전방측(15, 15')에는 한 쌍의 상호 평행한 y 가이드 레일들(16, 16')이 부착되고, 이 위에는 각 경우에 y 슬라이드(17, 17')가 x 및 z 방향에 수직한 수직 y 방향으로 안내 슈(18)에 의해 변위가능하게 안내된다. 구동은 각 경우에 y 구동 모터(19, 19')에 의해 행해지며, 이 모터는 작업실(14)로부터 먼 각각의 스탠드(13, 13')의 후방측(20, 20') 및 구체적으로 스탠드(13, 13')의 각각의 상측(21, 21') 밑에 각각의 전방측(15, 15') 상에 배열된다. y-스핀들의 스핀들 너트 드라이브(22, 22')의 구동은 여기에서는 각 경우에 x 슬라이드들(4,4')에서처럼 각각의 y 구동 모터(19, 19')로부터 직접 행해지지 않고 벨트 드라이브(23, 23')에 의해 행해지며, 따라서 y 슬라이드들(17, 17')은 이들의 상측(21, 21')의 영역에서 어떠한 장애(장벽)로부터 영향을 받지 않으며, 그 이유는 y 구동 모터(19, 19')가 상측(21, 21')에 배치되지 않고, 스탠드(13, 13')의 후방측에 배치되기 때문이다. 도 8로부터 알 수 있듯이, y 구동 모터(19, 19')가 상측(21, 21')에 배치되지 않고, 스탠드(13, 13')의 후방측에 배치되기 때문에, 벨트 드라이브(23)은 스탠드(13)의 후방측(20)에 개구(23a)를 통과하며, 개구(23a)가 스탠드(13)의 상측(21)을 향하여 폐쇄되기 때문에, 스탠드(13)의 안정성은 보장된다. 만일, y 구동 모터(19, 19')가 상측(21, 21')에 배치된다면, 상측(21, 21')의 개구는 스탠드(13)의 안정성을 저해할 것이다.

각각의 y 슬라이드(17, 17')는 이의 상측 영역에 모터(25, 25')에 의해 회전되게 구동될 수 있는 공구 스핀들(24, 24')을 탑재한다. 작업실(14)에 면하는 이의 전방단부에서 각각의 공구 스핀들(24, 24')는 공구 홀더(26, 26')를 구비한다. 공구 스핀들(24, 24')은 z 방향으로 연장되고 각 경우에 z 방향으로 이들을 탑재하는 y 슬라이드(17, 17')에 관하여 변위는 가능하지 않다.

작업실(14)에는, 즉 스탠드들(13, 13') 및 공구 스핀들(24, 24')이 전방에 z 방향으로 브리지 형태의 작업물 캐리어(27)가 설치되고, 이 브리지는 회동 모터(29)에 의해 x 방향에 평행한 A-축(28)에 관하여 회동될 수 있다. 작업물 캐리어(27) 상에는 다수의, 현 경우엔 4개의 작업물 홀더들(30)이 배열되고, 이들 홀더(30)는 A 축(28)에 수직으로 연장된 B 축(31)에 관하여 회동될 수 있다.

지지 프레임(32)이 기계 베드(1)에 부착되고 스탠드들(13, 13')의 상측(21, 21') 바로 위에 브리지(33)가 있으며, 이 위에는 2개의 공구 매거진들(34, 34')가 배열되고, 이들은 디스크 매거진으로서 구성되며 수직의, 즉 y 방향에 평행한 축(35, 35')에 관하여 각 경우에 모터(36)에 의해 회전할 수 있게 구동될 수 있다. 공구 매거진들(34, 34')은 비교적 많은 수의 공구들(37, 37')을 수용할 수 있고, 이들 중 단지 2개만이 각 경우에, 이들의 주변 가까이에 도시되었다.

작업실(14)에 면한 브리지(33)의 단부면(35) 상에는 공구 교환기(39, 39')가 각각의 공구 매거진(34, 34') 전방에 배열된다. 이들 공구 교환기들은 일반적으로 공지된 것이다. 이들은 z 방향으로 연장된 수평 회동 축(40)에 관하여 회동될 수 있고, 이의 두 단부들에 각각의 공구 그립퍼(42)를 탑재하는 교환 암(41)을 구비한다. 각각의 디스크 형상의 공구 매거진(34 혹은 34') 밑에는 지지부(43)가 위치되고, 이에 공구 매거진(34 혹은 34')로부터 공구(37, 혹은 38')가 놓여질 수 있으며, 이것은 공구 매거진(34, 34')에 수직위치로부터 수평 위치로 옮겨진다. 이 지지부(43)로부터 공구 매거진(34 혹은 34')로의 복귀 이송에 있어서, 공구(37 혹은 37')는 다시 위로 회동된다. 이러한 유형의 공구 매거진들(34, 34')은 상업적으로 통상적인 것이며 예를 들면 소책자 MIKSCH GMBH, 73037 Gopingen, Germany, publication No. M288DD/0605의 "Kurvengesteuertes Werkzeugwechselsystem" (Cam-controlled tool change system)로부터 일반적으로 공지되어 있다. 또한, 공구 매거진(34, 34')로부터 지지부(43)로 및 그 반대로도 공구(37, 37')의 언급된 이송을 위한 장치가 이로부터 알려져 있다. 교환 암(43)은 회동축(40)의 방향으로 변위될 수 있다.

공구 교환기(39 혹은 39')는 - 어떠한 공구 교환도 행해지고 있지 않다면- 브리지(33)의 단부면(38) 전방에 도 4에서 좌측에 도시된 수평 대기 위치에 위치한다. 공구 교환에 있어서, 각각의 스탠드들(13 혹은 13')은 도 2에 도시된 후방 위치로 이동하며, 여기서 각각의 공구 스핀들(24 혹은 24')의 공구 홀더(26 혹은 26')는 각각의 공구 교환기(39 혹은 39') 밑에 위치된다. 교환될 공구가 위치된 공구 스핀들(24 혹은 24')은 각각의 y 슬라이드(17)의 대응되는 이동에 의해 각각의 스탠드(13 혹은 13')의 상측(21 혹은 21')에 바로 이웃한 맨위의 위치로 가게 되고, 따라서 교환 암(41)의 공구 그립퍼(42)는 각각의 경우에, 단지 구체적으로는 회동축(40)에 관하여 회동함으로써, 도구 홀더(26 혹은 26') 전방에 위치될 수 있다. 이어서 교환 암(41)은 도 4에 오른쪽 위치로 회동되는데, 여기서 공구 홀더(26 혹은 26')에 위치된 공구가 한 공구 그립퍼(42)에 의해 잡힌다. 이것은 다른 공구 그립퍼(42)로, 지지부(43) 내 각각의 공구 매거진(34 혹은 34') 전방에 수평으로 위치하여 놓인 공구(37 혹은 37')를 잡는다. 이어서 2개의 공구들(37 혹은 37')을 가진 교환 암(41)은 브리지(33)로부터 멀리, 즉 작업물 캐리어(27) 쪽으로 z 방향으로 이동되고, 따라서 공구 홀더(26 혹은 26')에 위치된 공구가 이로부터 제거된다. 그후에, 교환 암은 이의 회동축(40)에 관하여 180°로 회전되고 다시 z 방향으로 이동되어, 새로운 공구(37 혹은 37')가 공구 홀더(26 혹은 26')에 삽입되고 더 이상 요구되지 않는 공구(37 혹은 37')는 관련 매거진(34 혹은 34')에 넣어진다. 이어서 교환 암(41)은 이미 언급된 이의 대기 위치로 다시 회동된다.

디스크 매거진으로서 구성된 공구 매거진 대신에, 일반적인 매거진으로서 예를 들면 체인 매거진이, 지지 프레임(32) 상에 배열하게 될 공구 매거진으로서 2개의 스탠드들(13, 13')에 대해 설치될 수도 있다.

Claims (7)

1. 공작기계에 있어서,
   기계 베드(1),
   상기 기계 베드(1) 상에 배열되고 수평 x 방향으로 연장되는 한 쌍의 x 안내 레일들(3),
   상기 x 안내 슬라이드들(3) 상에 x 방향으로 변위가능하게 배열된 2개의 x 슬라이드(4, 4'),
   각각의 x 슬라이드(4, 4') 상에 배열되고 상기 수평 x 방향에 수직으로 연장되는 수평 z 방향으로 변위가능한 각각의 z 슬라이드(9, 9'),
   상측(21, 21') 및 전방측(15, 15')을 갖고 각 z 슬라이드(9, 9') 상에 배열된 각각의 스탠드(13, 13'),
   각각의 전방측(15, 15') 상에 배열되고, 상기 x 방향에 그리고 상기 z 방향에 수직하게 상측(21, 21')에 가까이까지 연장되는 수직 y 방향으로 변위 가능하게 배열된 각각의 y 슬라이드(17, 17')로서, 각각의 y 슬라이드(17, 17')는 y-스핀들의 스핀들 너트 드라이브(22, 22')에 의해 변위될 수 있고, 상기 y-스핀들의 스핀들 너트 드라이브(22, 22')는 상기 스탠드(13, 13')의 각각의 상측(21, 21') 밑에서 스탠드(13, 13')의 각각의 전방측(15, 15')의 먼쪽 후방측(20, 20')에 배치되는 y-구동 모터(19, 19')에 의해 회전 구동가능하며, 상기 슬라이드는 각각의 상측(21, 21') 밑에 배치되는 y-구동 모터(19, 19')에 의해 구동될 수 있는, y 슬라이드(17, 17'),
   각각의 y 슬라이드(17, 17') 상에 배열되는 각각의 공구 스핀들(24, 24')로서, 각각의 공구 스핀들(24, 24')은, 회전되게 구동될 수 있고, z 방향으로 지향되며, z 방향으로 y 슬라이드(17, 17')에 대해 변위될 수 없으며, 전방측(15, 15') 전방에 위치된 단부에 공구 홀더(26, 26')를 구비하는, 상기 공구 스핀들(24, 24'),
   상기 전방측(15, 15') 전방에 배열된 작업실(14),
   상기 기계 베드(1) 상에 상기 작업실(14) 내 배열된 작업물 캐리어(27),
   각각의 스탠드(13, 13')에 연관되고 상기 작업물 캐리어(27) 상에 배열된 적어도 하나의 각각의 작업물 홀더(30),
   각각의 스탠드(13, 13')의 상측(21, 21') 바로 위에 설치된 브리지(33),
   상기 브리지(33) 상에 상기 스탠드들(13, 13')의 상측(21, 21') 바로 위에 배열된 적어도 한 공구 매거진(34, 34'), 및
   상기 공구 매거진(34, 34')에서 공구 홀더(26, 26')로 및 상기 공구 홀더(26, 26')에서 공구 매거진(34, 34')로 공구들(37, 37')을 이송하기 위해 상기 브리지(33) 상에 설치된 각각의 공구 교환기(39, 39')로서, 상기 각각의 스탠드(13, 13')는 상기 각각의 공구 홀더(26, 26')가 상기 각각의 공구 교환기(39, 39') 밑에 위치되도록 상기 공구 교환을 위해 상기 공구 매거진(34, 34') 밑에서 이동될 수 있는, 상기 공구 교환기(39, 39')를 구비하는 것을 특징으로 하는, 공작기계.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공구 교환기(39, 39')는 상기 z 방향으로 연장되는 회동축(40)에 관하여 회동될 수 있고 각각의 경우에 공구 그립퍼(42)를 교환 암(41)의 2개의 단부들에 구비한 상기 교환 암(41)을 구비하며,
   상기 y 슬라이드(17, 17')은 공구 그립퍼(42)가 공구 홀더(26, 26') 전방에서 회동될 수 있는 정도까지 상기 스탠드(13, 13')의 상측(21, 21') 방향으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공작기계.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 공구 매거진(34, 34')이 각각의 경우에 설치되고, 각각의 스탠드(13, 13')의 상측(21, 21') 바로 위에 배열된 것을 특징으로 하는, 공작기계.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 y 구동 모터(19, 19')는 벨트 드라이브(23, 23')에 의해 y-스핀들의 스핀들 너트 드라이브(22, 22')에 결합된 것을 특징으로 하는, 공작기계.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 벨트 드라이브(23, 23')는 상기 스탠드(13, 13') 내 개구(23a)를 통과하는 것을 특징으로 하는, 공작기계.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 개구(23a)는 상기 스탠드(13)의 후방측(20)에 구성된 것을 특징으로 하는, 공작기계.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 작업물 캐리어(27)는 회동 모터(29)에 의해 x 방향에 평행한 A-축(28)에 관하여 회동될 수 있는 브리지(bridge)의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 공작기계.

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