KR101508151B1 - 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터 - Google Patents

복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차, 가전제품, 항공기 부품 등의 소형부품, 다품종, 대량생산에 최적화된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터 및 이를 이용한 라인 센터에 관한 것이다.
복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터는 각각의 축에 툴이 장착되며, 각각의 축이 독립적으로 또는 동시에 구동되도록 구성되는 4축 스핀들모듈과; 상기 4축 스핀들모듈의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향 이송을 위한 이송장치와, 상,하 방향 이송을 위한 이송장치로 이루어진 이송부와; 상기 4축 스핀들모듈의 각각의 축에 장착된 툴 중 교체를 필요로 하는 적어도 하나 이상 또는 네 개의 툴을 동시에 교체하기 위한 자동공구 교환장치;를 포함하여 이루어진다.
그리고 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터는 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 적어도 두 개 이상 구비하여 직렬로 배치하고, 직렬 배치된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터와 평행하게 설치되어 가공 대상물을 이송하는 라인 이송장치를 구비하여 이루어지는 것일 수 있다.

Description

복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터{Complex multi-function 4-axis machining centers and flexible type using the same line center}
본 발명은 자동차, 가전제품, 항공기 부품 등의 소형부품, 다품종, 대량생산에 최적화된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터 및 이를 이용한 라인 센터에 관한 것이다.
자동차 산업 및 전자 산업 등의 동향은 기업간 부품 공유화, 생산부품의 공용화, 다양한 제품 생산, 신제품 개발기간 단축 그리고 고유가와 원자재비와 인건비 상승에 직면하고 있어 단위부품의 대량생산에 따른 초생산성 설비, 유연성과 범용성의 복합 제조설비, 신제품 제조설비의 개발 준비기간 단축, 고품질과 원과절감을 위한 생산 공정개선 노력을 요구하고 있다.
이에 공개특허공보 제10-2011-0078327호(다수 공작물의 동시 가공이 가능한 선반)와, 등록특허공보 제10-0938081호(매거진과 ATC도어가 일체화된 구조를 갖는 엄브렐라타입 자동공구교환장치)와, 공개특허공보 제10-2009-0068779호(공작기계용 ATC에서의 공구교환 및 도어개폐 연동장치)와, 공개특허공보 제10-2010-0071156호(공작기계용 ATC에서의 공구교환 제어방법) 등이 개시된 바 있으나,
공개특허공보 제10-2011-0078327호(다수 공작물의 동시 가공이 가능한 선반)는 전용 가공설비로서 고가의 투자비 및 개조비용이 소요되고, 설비제작 일정이 장기화되며, 다품종, 혼류생산의 어려움이 있고, 공무, 보전기술 부담이 있다.
한편, 범용 가공(다수의 라인센터 등)센터는 장비투입 대수가 증가하고, 설치면적이 과다해지며, 투입 작업인원이 증가하고, 라인 자동화 구축이 복잡하여 어려움이 있다.
공개특허공보 제10-2011-0078327호(공개일자: 2011.07.07.) 등록특허공보 제10-0938081(공고일자: 2010.01.21.) 공개특허공보 제10-2009-0068779호(공개일자: 2009.06.29.) 공개특허공보 제10-2010-0071156호(공개일자: 2010.06.29.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 높은 생산성으로 장비대수, 투입인원, 면적 최소화 및 투자비를 혁신적으로 절감할 수 있고, 장비 표준화로 제작기간, 모델변경시 소요 일정을 단축할 수 있으며, 플렉시블 라인(FLEXIBLE LINE)의 유연성으로 다품종, 혼류 생산이 가능하고, 편리한 자동화라인 구축이 가능한 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터 및 이를 이용한 라인 센터를 제공하려는 데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 각각의 축에 툴이 장착되며, 각각의 축이 독립적으로 또는 동시에 구동되도록 구성되는 4축 스핀들모듈과; 상기 4축 스핀들모듈의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향 이송을 위한 이송장치와, 상,하 방향 이송을 위한 이송장치로 이루어진 이송부와; 상기 4축 스핀들모듈의 각각의 축에 장착된 툴 중 교체를 필요로 하는 적어도 하나 이상 또는 네 개의 툴을 동시에 교체하기 위한 자동공구 교환장치;를 포함하여 이루어지는 것을 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 4축 스핀들모듈은 2개의 축이 세로로 배열된 제1 스핀들과, 상기 제1 스핀들과 병렬로 배치되는 나머지 2개의 축으로 이루어진 제2 스핀들로 이루어지고,
상기 자동공구 교환장치는 제1 스핀들의 1축 또는 2축 모두를 교체하는 제1 자동공구 교환장치와, 제2 스핀들의 1축 또는 2축 모두를 교체하는 제2 자동공구 교환장치와, 상기 제1 자동공구 교환장치를 상기 제1 스핀들로, 상기 제2 자동공구 교환장치를 상기 제2 스핀들로 접근시키거나 이격시키는 구동을 각각 독립적으로 또는 동시에 진행시키는 자동공구 이송장치를 포함함을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 4축 스핀들모듈은 지지판과 결합 및 이 지지판이 본체측에 결합됨으로써 본체의 외부로 노출되게 구비되고,
상기 4축 스핀들모듈의 상,하 방향 이송을 위한 이송장치는 상기 본체에 구비되고 상기 지지판과 결합되며 상기 본체의 양측에 구비된 가이드판의 안내에 따라 상기 4축 스핀들모듈을 상,하 방향으로 이송하고,
상기 4축 스핀들모듈의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향을 위한 이송장치는 각각 상기 본체의 하부에 장착되는 좌,우 방향 피드 유닛과, 상기 좌,우 방향 피드 유닛의 하부에 장착되는 전,후 방향 피드 유닛인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터는 상기와 같은 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 적어도 두 개 이상 구비하여 직렬로 배치하고, 직렬 배치된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터와 평행하게 설치되어 가공 대상물을 이송하는 라인 이송장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또는 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 사방에 배치하고, 사방에 배치된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터의 중심에 설치되어 가공 대상물을 회전시켜 상기 사방에 배치된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터에 공급시키는 턴 테이블을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 다공정의 다양한 소형 자동차 부품 및 전자 부품 가공설비로 적극 활용될 수 있다.
또한, 모든 산업의 대량 가공 설비로 활용될 수 있다. 또한, 성력화가 요구되는 자동 생산라인에 활용될 수 있다.
그리고 라인 센터의 설치시간 및 설치면적이 최소화(대략 50% 정도 감소)되고, 생산성 4배향상에 의한 생산비용의 절감효과가 크기 때문에 많은 가공업체에서 사용이 확대될 것으로 생각되며 수입대체 및 수출이 기대된다.
또한, 전용라인 개발에 소요되는 인력, 시간, 비용이 50% 이상 절감되기 때문에 관련 기계 제작 업체의 생산성 향상에 기여한다.
또한, 첨단 가공센터에 대한 고유 설계기술의 국산화 개발은 다른 기계 분야의 발전에 큰 영향을 미치며 특히 고기능화, 고생산성, 고 정밀화를 요구하는 미래 첨단산업의 경쟁력을 키우는데 기반을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터의 정면도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 도 1의 일부 구성을 제외한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 4축 스핀들모듈의 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 자동공구 교환장치를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터의 일예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터의 다른예를 나타낸 도면.
본 발명은 자동차, 가전제품, 항공기 부품 등의 소형부품, 다품종, 대량생산에 최적화된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터 및 이를 이용한 라인 센터에 관한 것이다.
복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터(이하, '가공 센터(700)'라 한다)는 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 각각의 축(111,112,121,122)에 툴이 장착되며, 각각의 축이 독립적으로 또는 동시에 구동되도록 구성되는 4축 스핀들모듈(100)과; 상기 4축 스핀들모듈(100)의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향 이송을 위한 이송장치와, 상,하 방향 이송을 위한 이송장치(400)로 이루어진 이송부(500)와; 상기 4축 스핀들모듈(100)의 각각의 축에 장착된 툴 중 교체를 필요로 하는 적어도 하나 이상 또는 네 개의 툴을 동시에 교체하기 위한 자동공구 교환장치(600);를 포함한다.
4축 스핀들모듈(100)은 2개의 축(111,112)이 세로로 배열된 제1 스핀들(110)과, 상기 제1 스핀들(110)과 병렬로 배치되는 나머지 2개의 축(121,122)으로 이루어진 제2 스핀들(120)로 이루어지고, 상기 자동공구 교환장치(600)는 제1 스핀들(110)의 1축 또는 2축 모두를 교체하는 제1 자동공구 교환장치(610)와, 제2 스핀들(120)의 1축 또는 2축 모두를 교체하는 제2 자동공구 교환장치(620)와, 상기 제1 자동공구 교환장치(610)를 상기 제1 스핀들(110)로, 상기 제2 자동공구 교환장치(620)를 상기 제2 스핀들(120)로 접근시키거나 이격시키는 구동을 각각 독립적으로 또는 동시에 진행시키는 자동공구 이송장치(630)를 포함한다.
또한, 상기 4축 스핀들모듈(100)은 지지판(131)과 결합 및 이 지지판(131)이 본체(710)측에 결합됨으로써 본체(710)의 외부로 노출되게 구비된다.
그리고 상기 4축 스핀들모듈(100)의 상,하 방향 이송을 위한 이송장치(400)는 상기 본체(710)에 구비되고 상기 지지판(131)과 결합되며 상기 본체(710)의 양측에 구비된 가이드판(721,722)의 안내에 따라 상기 4축 스핀들모듈(100)을 상,하 방향으로 이송하고, 상기 4축 스핀들모듈(100)의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향을 위한 이송장치는 각각 상기 본체(710)의 하부에 장착되는 좌,우 방향 피드 유닛(300)과, 상기 좌,우 방향 피드 유닛(300)의 하부에 장착되는 전,후 방향 피드 유닛(200)일 수 있다.
구체적으로, 가공 센터(700)는 4축 스핀들모듈(100)과, 상기 4축 스핀들모듈(100)의 전,후 방향, 좌,우 방향, 상,하 방향 이송을 위한 이송부(500)와, 자동공구 교환장치(600)를 포함한다.
4축 스핀들모듈(100)은 지지판(131)과 결합 및 이 지지판(131)이 본체(710)측에 결합됨으로써 본체(710)의 외부로 노출된 것으로, 4개의 축(111,112,121,122)을 구비하되, 2개의 축(111,112)이 세로로 배열된 제1 스핀들(110)과, 상기 제1 스핀들(110)과 병렬로 배치되는 나머지 2개의 축(121,122)으로 이루어진 제2 스핀들(120)로 이루어지며, 각각의 축에는 툴(T1, T2)이 장착되어 있다. 상기 툴(T1, T2)은 동일한 종류의 툴(Tool)이거나 종류가 상이한 툴일 수 있다. 그리고 4개의 축(111,112,121,122)은 각각 독립적인 구동부(미도시)를 갖추고 있어 가공 대상물의 종류, 생산성 등을 고려하여 개별적으로 구동되거나 동시에 구동되도록 제어될 수 있다.
이송부(500)는 4축 스핀들모듈(100)의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향 이송을 위한 이송장치와, 상,하 방향 이송을 위한 이송장치(400)로 이루어지는데, 상,하 방향 이송을 위한 이송장치(400)는 상기 본체(710)에 구비되고 상기 지지판(131)과 결합되며 상기 본체(710)의 양측에 구비된 가이드판(721,722)의 안내에 따라 상기 4축 스핀들모듈(100)을 상,하 방향으로 이송한다.
상기 4축 스핀들모듈(100)의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향을 위한 이송장치는 각각 상기 본체(710)의 하부에 장착되는 통상의 좌,우 방향 피드 유닛(300)과, 상기 좌,우 방향 피드 유닛(300)의 하부에 장착되는 통상의 전,후 방향 피드 유닛(200)이다.
자동공구 교환장치(600)는 4축 스핀들모듈(100)의 각각의 축에 장착된 툴 중 교체를 필요로 하는 적어도 하나 이상 또는 네 개의 툴을 동시에 교체하기 위한 구성으로, 본체(710)의 양측에 수직으로 설치된 지지대(601,602)와, 상기 지지대(601,602)의 상부에 수평으로 구정된 이송레일(633)과, 상기 이송레일(633)의 양측에 각각 장착되어 이송레일(633)을 따라 좌,우 이동하는 제1 이송판(631) 및 제2 이송판(632)으로 이루어진 자동공구 이송장치(630)와, 상기 제1 이송판(631)과 제2 이송판(632)에 각각 장착되며 4축 스핀들모듈(100)의 제1 스핀들(110)과 제2 스핀들(120)의 각각의 축에 장착된 툴 중 교체를 필요로 하는 적어도 하나 또는 두 개의 툴을 교체하는 제1 자동공구 교환장치(610)와, 제2 자동공구 교환장치(620)로 이루어진다. 제1,2 자동공구 교환장치(610,620)는 통상적인 ATC(Automatic Tool Changer)이다.
한편, 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터의 일예로는 도 6에 도시한 바와 같이 가공 센터(700)를 적어도 두 개 이상 구비하여 직렬로 배치하고, 직렬 배치된 가공 센터(700)와 평행하게 설치되어 가공 대상물(P)을 이송하는 라인 이송장치(800)를 구비하여 이루어진 것일 수 있다.
또한 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터의 다른예로는 가공센터(700)를 사방에 배치하고, 사방에 배치된 가공 센터(700)의 중심에 설치되어 가공 대상물(P)을 회전시켜 상기 사방에 배치된 가공 센터(700)에 공급시키는 턴 테이블(900)을 구비하여 이루어진 것일 수 있다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 4축 스핀들모듈
110: 제1 스핀들
111,112,121,122: 축
120: 제2 스핀들
131: 지지판
200: 전,후 방향 피드유닛
300: 좌,우 방향 피드유닛
400: 상,하 이송장치
500: 이송부
600: 자동공구 교환장치
610: 제1 자동공구 교환장치
611,621: 회전판
620: 제2 자동공구 교환장치
612,621: 클램퍼
630: 자동공구 이송장치
710: 본체
800: 라인 이송장치
900: 턴 테이블

Claims (5)

  1. 4축 스핀들모듈(100)과, 이송부(500)와, 자동공구 교환장치(600)를 포함하는 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 사방에 배치하고,
    사방에 배치된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터의 중심에 설치되어 가공 대상물을 회전시켜 상기 사방에 배치된 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터에 공급시키는 턴 테이블(900)을 구비하여 이루어지되,
    상기 4축 스핀들모듈(100)은 지지판(131)과 결합 및 이 지지판(131)이 본체(710)측에 결합됨으로써 본체(710)의 외부로 노출되게 구비되는 구성으로써, 2개의 축(111,112)이 세로로 배열된 제1 스핀들(110)과, 상기 제1 스핀들(110)과 병렬로 배치되는 나머지 2개의 축(121,122)으로 이루어진 제2 스핀들(120)로 이루어지되, 각각의 축(111,112,121,122)에는 툴이 장착되며, 각각의 축이 독립적으로 또는 동시에 구동되도록 구성되고,
    상기 이송부(500)는 상기 4축 스핀들모듈(100)의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향 이송을 위한 이송장치와, 상,하 방향 이송을 위한 이송장치(400)로 이루어지되, 상기 상,하 방향 이송을 위한 이송장치(400)는 상기 본체(710)에 구비되고 상기 지지판(131)과 결합되며 상기 본체(710)의 양측에 구비된 가이드판(721,722)의 안내에 따라 상기 4축 스핀들모듈(100)을 상,하 방향으로 이송하고, 상기 4축 스핀들모듈(100)의 전,후 방향 이송을 위한 이송장치와, 좌,우 방향을 위한 이송장치는 각각 상기 본체(710)의 하부에 장착되는 좌,우 방향 피드 유닛(300)과, 상기 좌,우 방향 피드 유닛(300)의 하부에 장착되는 전,후 방향 피드 유닛(200)으로 이루어지며,
    상기 자동공구 교환장치(600)는 상기 4축 스핀들모듈(100)의 각각의 축에 장착된 툴 중 교체를 필요로 하는 적어도 하나 이상 또는 네 개의 툴을 동시에 교체하기 위한 구성으로써,
    상기 본체(710)의 양측에 수직으로 설치된 지지대(601,602)와, 상기 지지대(601,602)의 상부에 수평으로 구비된 이송레일(633)과, 상기 이송레일(633)의 양측에 각각 장착되어 이송레일(633)을 따라 좌,우 이동하는 제1 이송판(631) 및 제2 이송판(632)으로 이루어진 자동공구 이송장치(630)와, 상기 제1 이송판(631)과 제2 이송판(632)에 각각 장착되며 4축 스핀들모듈(100)의 제1 스핀들(110)과 제2 스핀들(120)의 각각의 축에 장착된 툴 중 교체를 필요로 하는 적어도 하나 또는 두 개의 툴을 교체하도록 상기 제1 스핀들(110)과 제2 스핀들(120)의 각각의 2개의 축과 대응되는 2개의 클램퍼(612,622)를 사방에 구비한 회전이 가능한 회전판(611,622)을 포함하는 제1 자동공구 교환장치(610)와, 제2 자동공구 교환장치(620)로 이루어지되,
    제1 자동공구 교환장치(610)는 제1 스핀들(110)의 1축 또는 2축 모두를 교체하고, 제2 자동공구 교환장치(620)는 제2 스핀들(120)의 1축 또는 2축 모두를 교체하며, 자동공구 이송장치(630)는 상기 제1 자동공구 교환장치(610)를 상기 제1 스핀들(110)로, 상기 제2 자동공구 교환장치(620)를 상기 제2 스핀들(120)로 접근시키거나 이격시키는 것을 특징으로 하는 복합 다기능의 유연형 4축 가공 센터를 이용한 라인 센터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2620363B2 (ja) * 1989-03-02 1997-06-11 本田技研工業株式会社 両頭型加工装置
KR20120109847A (ko) * 2011-03-28 2012-10-09 권용도 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 칼럼 이동형 가공장치
KR20130119292A (ko) * 2012-04-23 2013-10-31 류욱현 수평식 자동공구교환장치가 구비된 다축 수직형 머시닝센터 및 툴 교환 방법

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