KR101527311B1

KR101527311B1 - 공작 기계

Info

Publication number: KR101527311B1
Application number: KR1020137028797A
Authority: KR
Inventors: 데루아키 야마와키; 겐지 구라; 도요하루 야마테; 히데아키 야마모토; 다로 시부야
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2015-06-09
Also published as: KR20130141686A; JP6008487B2; RU2013148743A; BR112013027640A2; TWI495535B; TW201302372A; JP2013018109A; CN103501961B; WO2012172833A1; CN103501961A; RU2563392C2; MX2013012659A

Abstract

피가공물을 용이하게 또한 단시간에 측정하여, 당해 피가공물을 고정밀도로 가공할 수 있는 공작 기계를 제공한다. 이를 위해, 공구(T)를 장착 가능한 주축(14)과 워크(W)를 수평방향 및 상하방향으로 상대적으로 이동시켜서, 워크(W)를 공구(T)에 의해 가공하는 공작 기계로서, 주축(14)을 회전 가능하게 지지하는 동시에, 상하방향으로 이동 가능하게 지지되는 새들(12)과, 워크(W)를 비접촉으로 측정하는 워크 측정기(30)와, 새들(12)의 측면에 마련되고, 워크 측정기(30)를 측정 위치(P1)와 퇴피 위치(P2) 사이에서 반송하는 반송 장치(15)와, 워크 측정기(30)의 측정 결과에 근거하여, 워크(W)에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정한 후, 이 판정 결과에 따라서, 공구(T) 및 워크(W)의 이동을 제어하는 NC 장치(20)를 구비한다.

Description

공작 기계{MACHINE TOOL}

본 발명은, 피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 가공 위치까지의 거리를 자동 측정하도록 한 공작 기계에 관한 것이다.

일반적으로, 공작 기계에서는, 주축에 장착된 공구와, 테이블에 장착된 워크(work)를, 수평방향 및 상하방향으로 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 워크를 가공하는 것이 가능하게 되어 있다. 이것에 의해, 워크에 장착 불량이 있거나, 워크에 형상 불량이 있거나 하면, 가공후의 워크에 미절삭 부분이 발생하거나, 가공중의 워크 및 공구에 큰 가공 부하가 작용하거나 할 우려가 있다.

그래서, 종래의 공작 기계에 있어서는, 워크를 가공하기에 앞서, 당해 워크에 있어서의 지정 개소의 좌표를 측정하고, 이 측정 결과에 근거하여, 워크에 장착 불량이 있는지 여부, 및 워크에 형상 불량이 있는지 여부를 판정하도록 하고 있다. 그리고, 이러한 종래의 공작 기계는 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다.

일본 공개 특허 제 2004-338065 호 공보

상기 종래의 공작 기계에 있어서는, 주축에 장착한 프로브를 이용하여, 워크에 있어서의 지정 개소의 좌표를 측정하도록 하고 있다. 그렇지만, 이와 같이, 주축에 장착한 프로브를 이용하여 측정하면, 가공하는 워크마다, 프로브의 주축에의 장착 작업이 필요하게 될 뿐만 아니라, 프로브와 공구 사이의 주축에 대한 교환 작업도 필요하게 되어 버린다. 또한, 프로브를 이용한 측정 방법에서는, 프로브를 워크에 접촉시킬 때에, 당해 프로브에 대하여 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위해서, 프로브의 워크에의 접근 속도를 낮게 억제할 필요가 있다. 이것에 의해, 종래의 공작 기계에 있어서는, 워크를 측정할 때에, 필요 이상으로 시간을 필요로 하게 된다.

따라서, 본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것으로서, 피가공물을 용이하게 또한 단시간에 측정하여, 당해 피가공물을 고정밀도로 가공할 수 있는 공작 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명에 따른 공작 기계는,

공구를 장착 가능한 주축과 피가공물을 수평방향 및 상하방향으로 상대적으로 이동시켜서, 피가공물을 상기 공구에 의해 가공하는 공작 기계로서,

상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 동시에, 적어도 상하방향으로 이동 가능하게 지지되는 새들(saddle)과,

피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리를 비접촉으로 측정하는 측정 수단과,

상기 새들에 마련되고, 상기 측정 수단을, 상기 측정 수단이 피가공물을 측정 가능한 측정 위치와 상기 측정 위치부터 퇴피한 퇴피 위치 사이에서 반송하는 반송 수단과,

상기 측정 수단에 의해 측정된 피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리에 근거하여, 상기 피가공물에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정한 후, 이 판정 결과에 따라서, 상기 공구 및 피가공물 중 적어도 한쪽의 이동을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명에 따른 공작 기계는,

피가공물이 착탈 가능하게 장착되는 동시에, 수평방향으로 이동 가능하게 지지되는 테이블과,

피가공물의 이동 범위와 대향하는 주축측에 마련되고, 상기 측정 수단을, 상하방향으로 이동 가능하게 지지하는 동시에, 상기 측정 수단이 피가공물을 측정 가능한 측정 위치와 상기 측정 위치부터 퇴피한 퇴피 위치 사이에서 반송하는 반송 수단과,

상기 과제를 해결하는 본 발명에 따른 공작 기계는,

상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 새들과,

상기 새들을 상하방향으로 지지하는 칼럼(column)을 구비하며,

상기 반송 수단을 상기 칼럼에 마련하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명에 따른 공작 기계는,

상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 새들과,

상기 새들을 상하방향으로 지지하는 칼럼을 구비하며,

상기 반송 수단을, 상기 칼럼을 지지하는 바닥면에 마련하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명에 따른 공작 기계는,

상기 반송 수단은 상기 측정 수단을 상기 측정 위치와 상기 퇴피 위치 사이에서 상기 주축 축방향으로 반송하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명에 따른 공작 기계는,

상기 반송 수단을, 피가공물의 두께방향에 있어서 대향하도록 마련하고,

대향한 상기 반송 수단 각각에 장착된 상기 측정 수단에 의해, 피가공물의 두께방향 양측으로부터, 상기 피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 공작 기계에 따르면, 피가공물을 비접촉으로 측정하는 측정 수단을 측정 위치와 퇴피 위치 사이에서 반송하는 반송 수단을 구비하며, 이 반송 수단을, 공구의 주축에의 착탈에 관여하지 않는 위치에 마련하는 것에 의해, 피가공물을 용이하게 또한 단시간에 측정할 수 있다. 또한, 측정 수단에 의한 측정 결과에 근거하여, 피가공물에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정하고, 이 판정 결과에 따라서, 공구 및 피가공물의 이동을 제어하는 것에 의해, 피가공물을 고정밀도로 가공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작 기계의 개략 구성도,
도 2는 도 1의 주요부 확대도로서, 반송 장치를 1개 구비한 상태를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작 기계의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 도 1의 주요부 확대도로서, 반송 장치를 복수 구비한 상태를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작 기계를 대향 배치시켰을 때의 평면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공작 기계의 개략 구성도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공작 기계에 마련된 반송 장치의 일례를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공작 기계에 마련된 반송 장치의 다른 예를 도시한 도면으로서, (a)는 워크 측정기를 측정 위치로 반송한 상태를 도시한 도면, (b)는 워크 측정기를 퇴피 위치로 반송한 상태를 도시한 도면.

이하, 본 발명에 따른 공작 기계에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.

(실시예)

우선, 제 1 실시예에 따른 공작 기계에 대하여 도 1 내지 도 5를 이용하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 공작 기계(1)에는, 칼럼(11)이 입설(立設)되어 있다. 또한, 이 칼럼(11)의 측면에는, 새들(12)이 연직방향(이하, Y축방향이라고 칭함)으로 승강 가능하게 지지되어 있다.

새들(12) 내에는, 주축 헤드(13)가 수평방향(이하, Z축방향이라고 칭함)으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 이 주축 헤드(13) 내에는, 주축(14)이 그 축방향(Z축방향)으로 이동 가능하고, 또한 그 축심 주위로 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 주축(14)의 선단에는, 공구(T)가 착탈 가능하게 장착되어 있다. 또한, 새들(12)의 측면에는, 상세 내용은 후술하지만, 반송 장치(반송 수단)(15)가 마련되어 있다.

또한, 공작 기계(1)에는, 테이블 베드(table bed; 16)가 칼럼(11)의 정면에 마련되어 있고, 이 테이블 베드(16)의 상면에는, 테이블(17)이 수평방향(이하, X축방향이라고 칭함)으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 테이블(17)의 상면에는, 워크(피가공물)(W)가 착탈 가능하게 장착되어 있다.

따라서, 새들(12)을 구동시키는 것에 의해, 공구(T) 및 반송 장치(15)를 Y축방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 주축 헤드(13)를 구동시키는 것에 의해, 당해 주축 헤드(13)의 Z축방향의 이동에 수반하여, 주축(14) 및 공구(T)를 그 축방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 주축(14)을 구동시키는 것에 의해, 당해 주축(14)의 Z축방향의 이동에 수반하여, 공구(T)를 그 축방향으로 이동시킬 수 있다. 한편, 테이블(17)을 구동시키는 것에 의해, 당해 테이블(17)과 함께 워크(W)를 X축방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 반송 장치(15)는 장치 본체(15a), 반송 로드(15b), 모터(15c), 앰프(amplifier; 15d)로 구성되어 있다. 장치 본체(15a)는 새들(12)의 측면에 장착되어 있고, 반송 로드(15b)는, 그 장치 본체(15a) 내에 있어서, Z축방향으로 미끄럼운동 가능하게, 즉 워크(W)에 대하여 접근 이격하도록 조출(繰出) 가능하게 지지되어 있다. 따라서, 모터(15c)를 구동시키는 것에 의해, 반송 로드(15b)를 Z축방향으로 이동시킬 수 있다.

그리고, 반송 로드(15b)의 선단에는, 워크 측정기(측정 수단)(30)가 장착되어 있다. 이러한 워크 측정기(30)는, 워크(W)를 가공하기에 앞서, 당해 워크(W)의 가공 위치(가공 부위의 좌표), 형상(가공 부위의 치수), 경사 각도(절삭량), 및 워크 측정기(30)로부터 가공 위치까지의 거리를 비접촉으로 측정하는 비접촉식의 측정기로 이루어져 있다. 여기에서, 공작 기계(1)에서는, 워크 측정기(30)로서, 예를 들어 CCD 카메라(31)나 레이저 측장기(laser extensometer; 32)가 채용되고 있다.

또한, 도 1에서는, 반송 로드(15b)의 선단에 1개의 워크 측정기(30)를 장착한 상태를 도시하고 있으며, 도 2 및 도 3에서는, 반송 로드(15b)의 선단에 2개의 워크 측정기(30)를 장착한 상태를 도시하고 있다.

구체적으로, 워크 측정기(30)를 CCD 카메라(31)로 했을 경우에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 당해 CCD 카메라(31)에 의해, 워크(W)에 있어서의 소정의 촬영 부위를 촬영하는 것에 의해, 그 화상 데이터가 취득된다. 그리고, 그 화상 데이터는 컨트롤러(33)를 거쳐서 해석 장치(19)에 입력된다. 또한, 해석 장치(19)에 있어서는, 입력된 화상 데이터를 워크(W)의 형상으로서 인식한 후, 후술하는 NC 장치(20)에 출력한다.

또한, 워크 측정기(30)를 레이저 측장기(32)로 했을 경우에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 당해 레이저 측장기(32)로부터 출력된 레이저광을 워크(W)에 있어서의 소정의 조사점에 조사하는 것에 의해, 레이저 측장기(32)로부터 그 조사점까지의 Z축방향의 거리가 측정된다. 그리고, 그 측정 거리는 컨트롤러(33)를 거쳐서 해석 장치(19)에 입력된다. 또한, 해석 장치(19)에 있어서는, 입력된 측정 거리를 그대로 가공 위치까지의 거리로서, 후술하는 NC 장치(20)에 출력하는 동시에, 워크(W)의 형상으로서 인식한 후, NC 장치(20)에 출력한다.

따라서, 새들(12) 및 테이블(17)을 구동시키는 것에 의해, 반송 장치(15)를 워크(W)에 대하여 X축방향 및 Y축방향으로 상대적으로 이동시킬 수 있다. 즉, 반송 장치(15)를 워크(W)에 있어서의 소정의 촬영 부위 및 소정의 조사점과 대향한 위치에 위치 결정시킬 수 있다. 또한, 이와 같이, 위치 결정한 반송 장치(15)를 구동시켜서, 반송 로드(15b)를 Z축방향으로 미끄럼운동시키는 것에 의해, 공구(T)를 주축(14)에 장착한 상태로, 워크 측정기(30)[CCD 카메라(31) 및 레이저 측장기(32)]를, 워크(W)를 측정 가능(촬영 가능 및 조사 가능)한 측정 위치(촬영 위치 및 조사 위치)(P1)와, 당해 측정 위치(P1)로부터 퇴피한 퇴피 위치(P2) 사이에서 반송시킬 수 있다.

또한, 측정 위치(P1)는, Z축방향에 있어서, 주축(14)에 장착된 공구(T)의 선단 위치보다도 조출된 위치[워크(W)에 접근한 위치]에 설정되어 있다. 또한, 퇴피 위치(P2)는, Z축방향에 있어서, 주축(14)에 장착된 공구(T)의 선단 위치보다도 인입된 위치[워크(W)로부터 이격된 위치]에 설정되어 있다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 공작 기계(1)에는, 당해 공작 기계(1)를 통합적으로 제어하는 NC 장치(제어 수단)(20)가 마련되어 있다. 이러한 NC 장치(20)에는, 예를 들어 새들(12), 주축 헤드(13), 주축(14), 반송 장치(15), 테이블(17), 해석 장치(19), 워크 측정기(30) 등이 접속되어 있다.

즉, NC 장치(20)에 있어서는, 가공전의 워크(W)의 형상이나 절삭량에 따른 가공 조건[주축(14)의 회전수, 이송 속도, 절입량 등]에 근거하여, 주축(14)에 장착된 공구(T)의 Y축방향 및 Z축방향의 이동과, 테이블(17)에 장착된 워크(W)의 X축방향의 이동을 제어하도록 되어 있다. 또한, NC 장치(20)에 있어서는, 공구(T)에 의한 가공전에, 반송 장치(15) 및 워크 측정기(30)에 의한 측정 동작을 제어하여, 워크(W)의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 워크 측정기(30)로부터 가공 위치까지의 거리를 측정하도록 하고 있다. 그리고, 이들 측정 결과에 근거하여, 워크(W)에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정하고, 더욱이 이 판정 결과에 따라서, 공구(T) 및 워크(W)의 이동을 제어하는 것에 의해, 워크(W)에 있어서의 절삭량의 균일화를 도모하도록 하고 있다.

또한, 해석 장치(19), NC 장치(20), 워크 측정기(30), CCD 카메라(31), 레이저 측장기(32) 등은 측정 수단을 구성하는 것이다.

다음에, 공작 기계(1)에 의한 워크(W)의 측정 및 가공에 대하여 구체적으로 설명한다. 또한, 하기의 설명에서는, 반송 로드(15b)의 선단에 CCD 카메라(31) 및 레이저 측장기(32)를 장착한 경우에 대하여, 대표적으로 기술하기로 한다.

우선, 워크(W)를 테이블(17)에 장착한다. 또한, 이 워크(W)의 측면(Wa, Wb)에는, 미리, 복수의 관통 구멍이 되는 하측 구멍(Wc)이 가공되어 있다.

다음에, 반송 장치(15)를 워크(W)의 하측 구멍(Wc)과 대향하도록 위치 결정한 후, 그 반송 로드(15b)를 신장시킨다. 이것에 의해, CCD 카메라(31) 및 레이저 측장기(32)가 퇴피 위치(P2)로부터 측정 위치(P1)로 반송된다.

그리고, CCD 카메라(31)에 의해 워크(W)의 하측 구멍(Wc)을 촬영하면, 그 촬영된 하측 구멍(Wc)의 화상은 화상 데이터로 변환되어서, 해석 장치(19)를 거쳐서 NC 장치(20)에 입력된다. 이 때, 해석 장치(19)에서는, 그 입력된 화상 데이터에 근거하여, 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경이 연산된다.

또한, 레이저 측장기(32)에 의해 워크(W)의 측면(Wa)상에 있어서의 복수의 조사점까지의 거리를 측정하면, 그 측정된 복수의 측정 거리는 해석 장치(19)를 거쳐서 NC 장치(20)에 입력된다. 이 때, 해석 장치(19)에서는, 그 입력된 복수의 측정 거리에 근거하여, 측면(Wa)의 경사 각도 및 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리가 연산된다. 또한, 이와 같이, 레이저 측장기(32)를 이용한 경우에는, 당해 레이저 측장기(32)에 의한 거리 측정을 적어도 2회 실행하도록 하고 있다.

다음에, NC 장치(20)에서는, 입력된 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경, 측면(Wa)의 경사 각도, 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리에 근거하여, 워크(W)에 장착 불량이 있는지 여부, 및 워크(W)에 형상 불량이 있는지 여부가 판정된다.

이 때, 워크(W)에 장착 불량이 없다고 판정되는 동시에, 워크(W)에 형상 불량이 없다고 판정된 경우에는, 미리 설정된 가공 조건에 근거하여, 공구(T)를 Y축방향 및 Z축방향으로 이동시키는 동시에, 워크(W)를 X축방향으로 이동시키는 것에 의해, 워크(W)의 하측 구멍(Wc) 및 하측 구멍(Wc)의 단부면에 대하여 소정의 가공이 실행된다.

한편, 워크(W)에 장착 불량이 있다고 판정된 경우, 또는 워크(W)에 형상 불량이 있다고 판정된 경우에는, 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경, 측면(Wa)의 경사 각도, 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리에 근거하여, 공구(T)의 Y축방향 및 Z축방향의 이동과, 워크(W)의 X축방향의 이동이 보정된다. 이것에 의해, 만일 워크(W)가 테이블(17)에 경사져서 장착되어 있거나, 워크(W)에 형상 불량이 있거나 해도, 워크(W)의 설치 위치가 보정되게 되고, 당해 워크(W)의 하측 구멍(Wc) 및 하측 구멍(Wc)에 대하여 소정의 가공이 실행된다.

그리고, 공구(T) 및 워크(W)의 이동을 보정해도, 워크(W)에 미절삭 부분이 발생하는 것으로 판정된 경우에는, 공작 기계(1)에 의한 가공이 중지되고, 워크(W)의 장착 불량 또는 형상 불량을 알리기 위한 경고용 알람이 기동한다.

또한, 전술한 본 실시형태에 있어서는, 새들(12)의 측면에 반송 장치(15)를 1개 마련하도록 하고 있지만, 반송 장치(15)를 복수 마련하도록 해도 무방하다.

예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 새들(12)의 측면에 2개의 반송 장치(15)를 상하방향으로 병렬시켜서 마련하는 경우에는, 한쪽의 반송 장치(15)에 있어서의 워크 측정기(30)를 CCD 카메라(31)로 하고, 다른쪽의 반송 장치(15)에 있어서의 워크 측정기(30)를 레이저 측장기(32)로 한다. 이것에 의해, 반송 장치(15)마다 설치 위치를 지정할 수 있으므로, CCD 카메라(31)의 촬영 부위와, 레이저 측장기(32)의 조사점을 별개의 위치에 설정할 수 있다.

또한, 전술한 본 실시형태에 있어서는, 워크(W)를 가공하는 공작 기계로서, 1개의 칼럼(11)을 구비한 공작 기계(1)를 채용하고 있지만, 도 5에 도시하는 바와 같이, 2개의 칼럼(11)을, 테이블(17)에 장착한 워크(W)의 두께방향에 있어서, 대향 배치시킨 공작 기계로 해도 무방하다.

즉, 2개의 칼럼(11)을, 워크(W)를 그 두께방향에 있어서 사이에 끼우도록 배치하는 것에 의해, 측면(Wa)측의 반송 장치(15)에 장착된 워크 측정기(30)에 의해, 측면(Wa)으로 개구되는 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경, 측면(Wa)의 경사 각도, 측면(Wa)으로 개구되는 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리를 측정하는 동시에, 측면(Wb)측의 반송 장치(15)에 장착된 워크 측정기(30)에 의해, 측면(Wb)으로 개구되는 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경, 측면(Wb)의 경사 각도, 측면(Wb)으로 개구되는 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리를 측정한다. 이것에 의해, 대향한 반송 장치(15) 각각에 장착된 워크 측정기(30)에 의해, 워크(W)의 두께방향 양측으로부터, 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경, 측면(Wa, Wb)의 경사 각도, 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리를 동시에 측정할 수 있으므로, 워크(W)를 단시간에 또한 고정밀도로 측정할 수 있다.

또한, 전술한 본 실시형태에 있어서는, 칼럼(11)을, 고정하고 있지만, X축방향 및 Z축방향으로 이동시키도록 해도 무방하다.

따라서, 본 발명에 따른 공작 기계(1)에 따르면, 새들(12)의 측면에, 비접촉식의 워크 측정기(30)를 반송하는 반송 장치(15)를 마련하는 것에 의해, 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경, 측면(Wa, Wb)의 경사 각도, 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리를 용이하게 또한 단시간에 측정할 수 있다. 그리고, 워크 측정기(30)에 의한 상기 4개의 측정 결과에 근거하여, 워크(W)에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정하고, 이 판정 결과에 따라서, 공구(T) 및 워크(W)의 이동을 제어하는 것에 의해, 워크(W)를 고정밀도로 가공할 수 있다.

또한, 반송 장치(15)에 의해, 워크 측정기(30)를 측정 위치(P1)와 퇴피 위치(P2) 사이에서 반송 가능하게 하는 것에 의해, 측정 위치(P1)를 워크(W)에 가능한 한 가깝게 할 수 있으므로, 워크 측정기(30)의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 한편, 퇴피 위치(P2)를 워크(W)로부터 가능한 한 멀게 할 수 있으므로, 가공에 의해 비산한 절삭 부스러기나 절삭유에 의한 워크 측정기(30)의 파손이나 고장을 방지할 수 있다.

또한, 복수의 워크 측정기(30)에 의해, 워크(W)의 측면(Wa)측 및 측면(Wb)측의 양방향으로부터, 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경, 측면(Wa, Wb)의 경사 각도, 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리를 동시에 측정하는 것에 의해, 더욱더 측정 시간의 단축화를 도모할 수 있다.

다음에, 제 2 실시예에 따른 공작 기계에 대하여 도 6 내지 도 8을 이용하여 상세하게 설명한다. 또한, 제 1 실시예와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여, 그 설명을 생략한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 공작 기계(2)에는, 칼럼 베드(column bed; 41)가 마련되어 있고, 이 칼럼 베드(41)의 상면에는, 칼럼(42)이 X축방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 칼럼(42)의 내면에는, 새들(12)이 Y축방향으로 승강 가능하게 지지되어 있다.

여기서, 공작 기계(2)에 있어서는, 도 7 및 도 8의 (a), (b)에 도시한 반송 장치(반송 수단)(15, 45)가 장착 위치(H1, H2)에 장착 가능하게 되어 있다. 장착 위치(H1)는 반송 장치(15, 45)를 칼럼(42)의 측면에 장착했을 때의 위치를 나타내고 있으며, 장착 위치(H2)는 반송 장치(15, 45)를 바닥면(F)에 있어서의 칼럼 베드(41)의 일단측에 장착한 위치를 나타내고 있다.

따라서, 칼럼(42)을 구동시키는 것에 의해, 공구(T) 및 장착 위치(H1)에 장착된 반송 장치(15, 45)를 X축방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 반송 장치(15)는, 전술한 장치 본체(15a), 반송 로드(15b), 모터(15c), 앰프(15d)에 부가하여, 지지 부재(15e)로 구성되어 있다. 지지 부재(15e)는, 반송 장치(15)를 장착 위치(H1)에 장착하는 경우에는, 그 측면이 칼럼(42)의 측면에 장착되고, 반송 장치(15)를 장착 위치(H2)에 장착하는 경우에는, 그 저면이 바닥면(F)에 장착되는 것으로서, 장치 본체(15a)를 Y축방향으로 승강 가능하게 지지하고 있다.

따라서, 반송 장치(15)를 구동시키는 것에 의해, 반송 로드(15b)의 선단에 장착된 워크 측정기(30)를 Y축방향으로 이동시킬 수 있는 동시에, Z축방향에 있어서 측정 위치(P1)와 퇴피 위치(P2) 사이에서 반송시킬 수 있다.

한편, 도 8의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 반송 장치(45)는 장치 본체(45a), 제 1 반송 아암(45b), 제 2 반송 아암(45c), 연결축(45d), 모터(15c), 앰프(15d)로 구성되어 있다. 장치 본체(45a)는, 반송 장치(45)를 장착 위치(H1)에 장착하는 경우에는, 그 측면이 칼럼(42)의 측면에 장착되고, 반송 장치(45)를 장착 위치(H2)에 장착하는 경우에는, 그 저면이 바닥면(F)에 장착되는 것으로 되어 있다.

또한, 장치 본체(45a)에는, 제 1 반송 아암(45b)의 기단(基端)이 연결축(45d)을 거쳐서 회동 가능하게 지지되어 있고, 이 제 1 반송 아암(45b)의 선단에는, 연결축(45d)을 거쳐서 제 2 반송 아암(45c)의 기단이 회동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 제 2 반송 아암(45c)의 선단에는, 워크 측정기(30)가 장착되어 있다.

따라서, 모터(15c)를 구동시켜서, 2개의 연결축(45d)을 중심으로 하여 제 1 반송 아암(45b) 및 제 2 반송 아암(45c)을 회동시키는 것에 의해, 제 2 반송 아암(45c)의 선단에 장착된 워크 측정기(30)를 Y축방향으로 이동시킬 수 있는 동시에, Z축방향에 있어서, 측정 위치(P1)와 퇴피 위치(P2) 사이에서 반송시킬 수 있다.

그리고, 도 6에 도시하는 바와 같이, 공작 기계(2)에는, 당해 공작 기계(2)를 통합적으로 제어하는 NC 장치(20)가 마련되어 있다. 이러한 NC 장치(20)에는, 예를 들어 새들(12), 주축 헤드(13), 주축(14), 반송 장치(15, 45), 테이블(17), 해석 장치(19), 워크 측정기(30), 칼럼(42) 등이 접속되어 있다.

즉, NC 장치(20)에 있어서는, 공구(T)에 의한 가공전에, 반송 장치(15, 45) 및 워크 측정기(30)에 의한 측정 동작을 제어하여, 워크(W)의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 워크 측정기(30)로부터 가공 위치까지의 거리를 측정하도록 하고 있다. 그리고, 이들 측정 결과에 근거하여, 워크(W)에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정하고, 더욱이 이러한 판정 결과에 따라서, 공구(T) 및 워크(W)의 이동을 제어하는 것에 의해, 워크(W)에 있어서의 절삭량의 균일화를 도모하도록 하고 있다.

따라서, 반송 장치(15)를 장착 위치(H1)에 장착했을 경우에는, 반송 장치(15), 테이블(17), 칼럼(42)을 구동시키는 한편, 반송 장치(15)를 장착 위치(H2)에 장착했을 경우에는, 반송 장치(15) 및 테이블(17)을 구동시키는 것에 의해, 반송 장치(15)를 워크(W)에 대하여 X축방향 및 Y축방향으로 상대적으로 이동시켜서, 워크(W)에 있어서의 소정의 촬영 부위 및 소정의 조사점과 대향한 위치에 위치 결정시킬 수 있다. 또한, 이와 같이, 위치 결정한 반송 장치(15)를 구동시켜서, 반송 로드(15b)를 Z축방향으로 미끄럼운동시키는 것에 의해, 공구(T)를 주축(14)에 장착한 상태로 워크 측정기(30)를 측정 위치(P1)와 퇴피 위치(P2) 사이에서 반송시킬 수 있다.

또한, 반송 장치(45)를 장착 위치(H1)에 장착했을 경우에는, 반송 장치(45), 테이블(17), 칼럼(42)을 구동시키는 한편, 반송 장치(45)를 장착 위치(H2)에 장착했을 경우에는, 반송 장치(45) 및 테이블(17)을 구동시키는 것에 의해, 반송 장치(45)를 워크(W)에 대하여 X축방향 및 Y축방향으로 상대적으로 이동시켜서, 워크(W)에 있어서의 소정의 촬영 부위 및 소정의 조사점과 대향한 위치에 위치 결정시킬 수 있다. 또한, 이와 같이, 위치 결정한 반송 장치(45)를 구동시켜서, 제 1 반송 아암(45b) 및 제 2 반송 아암(45c)을 Z축방향으로 회동시키는 것에 의해, 공구(T)를 주축(14)에 장착한 상태로 워크 측정기(30)를 측정 위치(P1)와 퇴피 위치(P2) 사이에서 반송시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 공작 기계(2)에 따르면, 워크(W)에 있어서의 X축방향의 이동 범위와 대향하는 칼럼(42)측, 즉 칼럼(42)의 측면 및 칼럼 베드(41)를 지지하는 바닥면(F)에, 비접촉식의 워크 측정기(30)를 반송하는 반송 장치(15, 45)를 마련하는 것에 의해, 하측 구멍(Wc)의 중심 및 내경, 측면(Wa, Wb)의 경사 각도, 하측 구멍(Wc)의 단부면까지의 거리를 용이하게 또한 단시간에 측정할 수 있다. 그리고, 워크 측정기(30)에 의한 상기 4개의 측정 결과에 근거하여, 워크(W)에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정하고, 이러한 판정 결과에 따라서, 공구(T) 및 워크(W)의 이동을 제어하는 것에 의해, 워크(W)를 고정밀도로 가공할 수 있다.

또한, 전술한 본 실시형태에 있어서는, 워크(W)를 가공하는 공작 기계로서, 1개의 칼럼(42)을 구비한 공작 기계(2)를 채용하고 있지만, 2개의 칼럼(42)을, 테이블(17)에 장착한 워크(W)의 두께방향에 있어서, 대향 배치시킨 공작 기계로 해도 무방하다.

또한, 전술한 2개의 실시형태에 있어서는, 2개의 워크 측정기(30)를 1개의 반송 장치(15, 45)에 장착할 때에, 2개의 워크 측정기(30)로서, CCD 카메라(31) 및 레이저 측장기(32)를 각각 이용하고 있지만, CCD 카메라(31) 및 레이저 측장기(32) 중 어느 한쪽만을 이용해도 무방하다.

더욱이, 전술한 2개의 본 실시형태에 있어서는, 주축(14)이 수평축 주위로 회전하는 공작 기계(1)(예를 들면, 수평 보링 기계 등)에 반송 장치(15, 45)를 마련하도록 하고 있지만, 주축이 연직축 주위로 회전하는 공작 기계[예를 들면, 문형 머시닝 센터(machining center) 등]에 반송 장치(15, 45)를 마련하도록 해도 무방하다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은, 가공후의 워크에 미절삭 부분이 발생하거나, 가공중의 워크 및 공구에 큰 가공 부하가 작용하거나 하는 것을 방지하도록 한 공작 기계에 적용 가능하다.

Claims

공구를 장착 가능한 주축과 피가공물을 수평방향 및 상하방향으로 상대적으로 이동시켜서, 피가공물을 상기 공구에 의해 가공하는 공작 기계에 있어서,
상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 동시에, 적어도 상하방향으로 이동 가능하게 지지되는 새들과,
피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리를 비접촉으로 측정하는 측정 수단과,
상기 새들에 마련되고, 상기 측정 수단을, 상기 측정 수단이 피가공물을 측정 가능한 측정 위치와 상기 측정 위치부터 퇴피한 퇴피 위치 사이에서 상기 주축의 축방향으로 반송하는 반송 수단과,
상기 측정 수단에 의해 측정된 피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리에 근거하여, 상기 피가공물에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정한 후, 이 판정 결과에 따라서, 상기 공구 및 피가공물 중 적어도 한쪽의 이동을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
공작 기계.
공구를 장착 가능한 주축과 피가공물을 수평방향 및 상하방향으로 상대적으로 이동시켜서, 피가공물을 상기 공구에 의해 가공하는 공작 기계에 있어서,
피가공물이 착탈 가능하게 장착되는 동시에, 수평방향으로 이동 가능하게 지지되는 테이블과,
피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리를 비접촉으로 측정하는 측정 수단과,
피가공물의 이동 범위와 대향하는 주축측에 마련되고, 상기 측정 수단을, 상하방향으로 이동 가능하게 지지하는 동시에, 상기 측정 수단이 피가공물을 측정 가능한 측정 위치와 상기 측정 위치부터 퇴피한 퇴피 위치 사이에서 상기 주축의 축방향으로 반송하는 반송 수단과,
상기 측정 수단에 의해 측정된 피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리에 근거하여, 상기 피가공물에 장착 불량 및 형상 불량이 있는지 여부를 판정한 후, 이 판정 결과에 따라서, 상기 공구 및 피가공물 중 적어도 한쪽의 이동을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
공작 기계.
제 2 항에 있어서,
상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 새들과,
상기 새들을 상하방향으로 지지하는 칼럼을 구비하며,
상기 반송 수단을 상기 칼럼에 마련하는 것을 특징으로 하는
공작 기계.
제 2 항에 있어서,
상기 주축을 회전 가능하게 지지하는 새들과,
상기 새들을 상하방향으로 지지하는 칼럼을 구비하며,
상기 반송 수단을, 상기 칼럼을 지지하는 바닥면에 마련하는 것을 특징으로 하는
공작 기계.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 반송 수단을, 피가공물의 두께방향에 있어서 대향하도록 마련하고,
대향한 상기 반송 수단 각각에 장착된 상기 측정 수단에 의해, 피가공물의 두께방향 양측으로부터, 상기 피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는
공작 기계.
삭제
제 2 항에 있어서,
상기 반송 수단을, 피가공물의 두께방향에 있어서 대향하도록 마련하고,
대향한 상기 반송 수단 각각에 장착된 상기 측정 수단에 의해, 피가공물의 두께방향 양측으로부터, 상기 피가공물의 가공 위치, 형상, 경사 각도, 및 상기 가공 위치까지의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는
공작 기계.