KR102062498B1 - 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피가공물에 대하여 절삭 가공을 수행하는 가공 드릴; 상기 피가공물을 고정시키는 작업 베드; 및 상기 작업 베드 상에 고정되되 상기 피가공물을 회전 가능하도록 고정시키는 턴테이블형 베드를 포함하는 머시닝 센터를 제공하여, 공기의 압력으로 턴테이블형 베드를 이루는 회전부를 부양시키므로 적은 힘으로도 베드를 수평 회전시킬 수 있다.

Description

턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터{MACHININGCENTER HAVING TUNTABLE TYPE BED}

본 발명은 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터에 관한 것으로서, 구체적으로는 유압 또는 공기압에 의해 회전가능하도록 구동되는 턴테이블을 구비하는 머시팅 센터에 관한 것이다.

본 발명은 머시닝 센터로 대표되는 복합공작기계에서 일반적으로 가공할 수 있는 밀링, 드릴링, 보링 및 탭핑작업 이외에 선반(Lathe)과 같은 선삭가공도 가능하게 하는 턴테이블 구조에 관한 것이다.

일반적인 형태의 머시닝 센터는 수평이동이 가능한 베드와 상하·좌우의 직선이동과 경사 가능한 스핀들 헤드와 이를 지지하는 컬럼을 가지며 컴퓨터 수치제어 방식에 의하여 제어되는 형태의 기본구성을 하고 있다.

머시닝 센터 중에는 회전체를 가공대상으로 하는 일명 터닝센터도 있으나 이는 회전체를 가공하기 위하여 원주분할기능을 갖는 턴테이블을 구비한 것으로 상기의 턴테이블에 의한 작업은 공작물의 가공 면을 일정각도로 분할하는 다면 가공일 뿐 진정한 동심원 가공을 하는 데에는 많은 제약이 뒤따랐으며, 종래 선반가공과 밀링가공 등 복합가공을 필요로 하는 공작물의 경우 대량생산 시에는 전용기를 다수 배열하고 공작물을 이송하면서 순차적으로 가공하여도 높은 생산성을 기대할 수 있으나 소량 다품종인 경우 가공대상물을 가공 중 다른 공작기계로 이송하는 것은 분리와 재셋팅에 많은 시간이 소요되어 공작기계가 실제 절삭가공에 투입되는 비율이 떨어지며 정밀도가 낮아질 위험성이 내포되고, 천정주행 크레인이 상당시간 대기상태에 있어야 할 뿐 아니라 다음 장비로 이동하기 위한 대기 장소가 필요한 점과 별도의 선삭작업을 위한 공작기계가 필요로 하는 등의 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 공개특허 제10-2007-0119557호

본 발명은 유압 또는 공기압에 의해 회전가능하도록 구동되는 턴테이블을 구비하는 머시팅 센터의 제공을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터는, 피가공물에 대하여 절삭 가공을 수행하는 가공 드릴; 상기 피가공물을 고정시키는 작업 베드; 및 상기 작업 베드 상에 고정되되 상기 피가공물을 회전 가능하도록 고정시키는 턴테이블형 베드를 포함한다.

이때, 상기 턴테이블형 베드는, 상기 작업 베드에 고정되는 베이스부; 및 상기 베이스부 위에 얹힘 방식으로 고정되는 회전부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 베이스부는, 상측면에 일정 높이로 돌출된 돌출단을 포함하되, 상기 돌출단은 일정 두께의 원형을 이루도록 형성되고, 상기 회전부는, 상기 베이스부의 상측면과 마주하는 면에 상기 돌출단에 대응되는 형상으로 함몰된 맞춤홈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 베이스부는, 상기 상측면 및 상기 돌출단의 상면에는 압축 공기를 분사하는 다수의 분사공을 포함할 수 있다.

한편, 상기 분사공으로 압축 공기를 공급하는 공압 공급부; 압축 공기의 공급에 따라 상기 회전부의 상승 높이를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부의 측값에 따라 상기 공압 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 측정부는, 상기 원형의 중심을 기준으로 일정 간격으로 배치되는 제1 센서, 제2 센서 및 제N 센서(여기서 N은 2보다 큰 자연수)를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 분사공은, 제1 공급관과 연결되는 제1 분사공 그룹; 제2 공급관과 연결되는 제2 분사공 그룹; 및 제N 공급관(여기서 N은 2보다 큰 자연수)과 연결되는 제N 분사공 그룹을 포함하고, 상기 제1 분사공 그룹 내지 상기 제N 분사공 그룹은 상기 원형의 중심을 기준으로 일정 각도 간격으로 배치되고, 상기 공압 공급부는, 상기 제1 공급관에 압축 공기를 공급하는 제1 공급 노즐; 상기 제2 공급관에 압축 공기를 공급하는 제2 공급 노즐; 및 상기 제N 공급관에 압축 공기를 공급하는 제N 공급 노즐을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 센서 내지 상기 제N 센서는 각각 상기 제1 분사공 그룹 내지 상기 제N 분사공 그룹의 위치에 대응되는 위치에 배치되고, 상기 제어부는, 상기 제1 센서 내지 상기 제N 센서로부터 측정된 측정값에 기초하여, 상기 회전부가 수평을 이루도록 상기 제1 공급 노즐 내지 상기 제N 공급 노즐의 공급 압력을 각각 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터에 의하면, 유압 또는 공기의 압력으로 턴테이블형 베드를 이루는 회전부를 부양시키므로 마찰이 감소되어 적은 힘으로도 베드를 수평 회전시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터의 모식도이다.
도 2는 턴테이블형 베드에서 회전동작을 설명하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴테이블형 베드의 실물 사진이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 턴테이블형 베드를 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 턴테이블형 베드의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터의 모식도이고, 도 2는 턴테이블형 베드에서 회전동작을 설명하는 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터의 실물 사진이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터(1000)는 가공 드릴(100), 작업 베드(200) 및 턴테이블형 베드(300)를 포함한다.

가공 드릴(100)은 피가공물(P)에 대하여 절삭 가공을 수행하는 장치로서, 도시에 의하면 가공 드릴(100)은 드릴인 것으로 되어 있으나, 이는 실시 가능한 형태 가운데 하나로서 피가공물(P)을 가공하는 장치는 어느 것이던 가공 드릴(100)의 역할을 수행할 수 있다.

작업 베드(200)는 피가공물(P)을 고정시키는 베드이다. 작업 베드(200)는 가공 드릴(100)의 작업 범위로 피가공물(P)을 접근시키기 위해 수평 방향으로 전진 또는 후진될 수 있다. 작업 베드(200)와 가공 드릴(100)의 움직임은 상대적인 것이므로 실시자에 따라서는 작업 베드(200)는 고정되고, 가공 드릴(100)이 작업 베드(200) 측으로 움직이도록 실시할 수도 있다.

턴테이블형 베드(300)는 피가공물(P)을 수평 방향으로 회전시키는 베드이다. 가공 드릴(100)의 움직임는 제한이 있으므로 피가공물(P)에서 가공이 필요한 면을 가공 드릴(100) 측으로 위치시키기 위해 턴테이블형 베드(300)는 수평 회전 동작을 수행한다.

턴테이블형 베드(300)는 작업 베드(200) 상에 하측(베이스부(310)이 고정되는 형태로 실시될 수 있다.

턴테이블형 베드(300)는 베이스부(310) 및 회전부(320)를 포함한다.

베이스부(310)는 작업 베드(200)에 고정된다. 고정척(C)을 이용하여 고정이 수행될 수 있다.

회전부(320)는 베이스부(310)에 얹힘 방식으로 고정된다. 이때, 회전부(320)가 베이스부(310)에 대해 수평 회전할 수 있도록 베이스부(310)는 돌출단(311)을 포함하고, 회전부(320)는 맞춤홈(321)을 포함한다.

구체적으로, 베이스부(310)는 상측면에 일정 높이로 돌출된 돌출단(311)을 포함하되, 돌출단(311)은 일정 두께의 원형을 이루도록 형성된다.

회전부(320)는 베이스부(310)의 상측면과 마주하는 면(즉, 하측면)에 돌출단(311)에 대응되는 형상으로 함몰된 맞춤홈(321)을 포함한다.

즉, 돌출단(311)에 맞춤홈(321)이 끼워지는 방식으로 회전부(320)는 베이스부(310)에 결합되고, 맞춤홈(321)은 돌출단(311)의 원형 형태에 따라 슬라이드 되는 방식으로 회전부(320)가 수평회전할 수 있다.

이때, 베이스부(310)는 회전부(320)와의 마찰을 줄이기 위해 회전부(320)를 부양시키도록 압축 공기를 분사하는 다수의 분사공(H)을 포함할 수 있다.

도시된 바에 의하면 분사공(H)은 맞춤홈(321)의 상면에 위치하는 것으로 되어 있으나, 도시된 예는 실시가능한 형태 가운데 하나일 뿐으로서, 맞춤홈(321) 뿐만 아니라 다른 부분, 예를 들어 베이스부(310)의 중심 부분에도 일정 간격으로 분사공(H)이 배치될 수 있다. 분사공(H)을 통해 압축 공기가 분사되면, 공기의 압력으로 인하여 회전부(320)는 베이스부(310)로 부터 일정 높이 부양(상승)된다. 따라서 마찰역이 감소되므로 원활하게 회전부(320)의 수평 회전을 수행할 수 있다.

분사공(H)은 압축 공기를 공급하는 공급관(312)과 연결되어 외부에 구비되는 공압 공급부(400)로부터 압축 공기를 공급받을 수 있다.

한편, 작업에 필요한 각도로 회전부(320)의 수평 회전이 수행되면, 공급관(312)으로 압축 공기 공급을 차단한다. 압축 공기가 차단되면, 회전부(320)가 하강하여 밀착되고 마찰력에 의해 수평 회전이 이루어지지 않는다.

공압 공급부(400)는 압축 공기를 형성하는 컴프레서(미도시), 윤활유를 제공하는 윤활유 공급기(미도시) 및 압축 공기를 공급하는 공급 노즐(410)을 포함한다.

맞춤홈(321)은 돌출단(311)의 원형 형태에 따라 슬라이드 되는 방식으로 회전부(320)가 수평회전하게 되는데, 마찰을 줄이기 위해 공압 공급부(400)는 압축 공기의 분사에 앞서 윤활유를 일정량 분사한다. 윤활유 공급기(미도시)가 공급 노즐(410)에 일량의 윤활유를 주입한 이후, 컴프레서를 통해 공급 노즐(410)에 압축 공기가 공급되면, 분사공(H)을 통해 윤활유가 먼저 분사된 이후 압축 공기가 분사되므로 맞춤홈(321)과 돌출단(311) 사이의 마찰력을 감소시킬 수 있다.

피가공물(P)은 턴테이블형 베드(300)에 고정되는데, 피가공물(P)의 형태에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 무게 중심이 한쪽으로 치우친 형태로 고정될 수 있다.

턴테이블형 베드(300)의 회전을 수행하면서 가공할 경우(예를 들어 피가공물(P)의 측면을 연속하여 가공하는 경우), 턴테이블형 베드(300)의 회전에 따라 특정 부분의 맞춤홈(321)에 인가되는 중량이 변화되므로 모든 분사공(H)에서 동일한 압력으로 압축 공기가 분사될 경우 회전부(320)의 높이가 변화될 수 있다.

따라서 회전부(320)의 상승 높이를 일정하게 유지하기 위한 구성이 필요하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 턴테이블형 베드를 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 턴테이블형 베드의 단면도이고, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 턴테이블형 베드를 구비하는 머시닝 센터는 공압 공급부(400), 측정부(500) 및 제어부(미도시)를 더 포함한다.

측정부(500)는 압축공기 공급에 따른 회전부(320)의 높이(즉, 상승 높이)를 측정한다. 회전부(320)의 높이를 연속적으로 측정하기 위해 회전부(320)는 원형 단면을 가지는 것이 바람직하다.

회전부(320)의 측면에는 높이 측정을 위해 눈금(K)이 구비된다. 눈금(K)은 회전부(3200)의 측면을 따라 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다.

측정부(500)는 회전부(320)의 회전 중심점을 기준으로 일정 각도 간격으로 배치되는 제1 센서(500-1), 제2 센서(500-2), 제3 센서(500-3), 제4 센서(500-4), 제5 센서(500-5) 및 제6 센서(500-5)를 포함한다. 도시된 예에는 60도 간격으로 6개의 센서가 배치된 것으로되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 실시되는 센서의 개수는 적절히 변형될 수 있다.

제어부는 측정부(500)의 각 센서들의 측정값에 따라 공압 공급부(400)를 제어하여 회전부(3200)의 상승 높이를 일정하게 유지시킨다.

보다 구체적으로 설명하면, 맞춤홈(321)의 상면에 위치하는 분사공(H)은 회전의 중심점을 기준으로 일정 각도 간격으로 배치되는 분사공 그룹을 포함한다.

도시된 예에 따르면, 분사공(H)은 60도 간격으로 배치되는 6개의 분사공 그룹-제1 분사공 그룹(H-1), 제2 분사공 그룹(H-2), 제3 분사공 그룹(H-3), 제4 분사공 그룹(H-4), 제5 분사공 그룹(H-5) 및 제6 분사공 그룹(H-6)-을 포함한다. 각 분사공 그룹은 압축 공기의 분사량 제어를 위해 압축 공기를 공급받는 공급관을 달리한다.

제1 분사공 그룹(H-1)은 제1 공급관(312-1)과 연결되고, 제2 분사공 그룹(H-2)은 제2 공급관(312-2)과 연결되고, 제3 분사공 그룹(H-3)은 제3 공급관(312-3)과 연결되고, 제4 분사공 그룹(H-4)은 제4 공급관(312-4)과 연결되고, 제5 분사공 그룹(H-5)은 제5 공급관(312-5)과 연결되고, 제6 분사공 그룹(H-6)은 제6 공급관(312-6)과 연결된다.

공압 공급부(400)는 제1 공급관(312-1)에 압축 공기를 공급하는 제1 공급 노즐(410-1), 제2 공급관(312-2)에 압축 공기를 공급하는 제2 공급 노즐(410-2), 제3 공급관(312-3)에 압축 공기를 공급하는 제3 공급 노즐(410-3), 제4 공급관(312-4)에 압축 공기를 공급하는 제4 공급 노즐(410-4), 제5 공급관(312-5)에 압축 공기를 공급하는 제5 공급 노즐(410-5) 및 제6 공급관(312-6)에 압축 공기를 공급하는 제6 공급 노즐(410-6)을 포함한다.

제어부(500)는 제1 센서(500-1) 내지 제6 센서(500-6)로 부터 측정되는 값에 기초하여 제1 공급 노즐(410-1) 내지 제6 공급 노즐(410-6)로 부터 분사되는 압축 공기의 압력을 각각 제어하여 회전부(3200)가 회전하는 상황에서도 회전부(320)의 상승 높이를 일정하게 유지시킨다. 즉, 회전부(320)를 수평으로 유지시킨다.

이때, 제1 센서(500-1) 내지 제6 센서(500-6)는 각각 제1 분사공 그룹(H-1) 내지 제6 분사공 그룹(H-6)이 배치된 위치에 대응되는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 도시하지는 않았으나 회전부(320)의 회전 구동을 위해 회전부(320)의 둘레 방향으로 나사산(미도시)이 구비되어 회전부(320) 자체가 웜기어를 포함하는 형태로 실시될 수 있다. 회전부(320)는 웜(미도시)에 의해 구동되므로 회전부(320)의 상승 높이가 변화하더라도 회전 제어가 가능다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1000 : 머시닝 센터
100 : 가공 드릴
200 : 작업 베드
300 : 턴테이블형 베드

Claims (7)

1. 피가공물에 대하여 절삭 가공을 수행하는 가공 드릴(100);
   상기 피가공물을 고정시키는 작업 베드(200); 및
   상기 작업 베드 상에 고정되되 상기 피가공물을 회전 가능하도록 고정시키는 턴테이블형 베드(300)를 포함하되,
   상기 턴테이블형 베드(300)는,
   상기 작업 베드에 고정되는 베이스부(310); 및
   상기 베이스부 위에 얹힘 방식으로 고정되는 회전부(320)를 포함하고,
   상기 베이스부(310)는,
   상측면에 일정 높이로 돌출된 돌출단(311)을 포함하되, 상기 돌출단(311)은 일정 두께의 원형을 이루도록 형성되고,
   상기 회전부(320)는,
   상기 베이스부의 상측면과 마주하는 면에 상기 돌출단에 대응되는 형상으로 함몰된 맞춤홈(321)을 포함하고,
   상기 베이스부(310)는,
   상기 상측면 및 상기 돌출단의 상면에는 압축 공기를 분사하는 다수의 분사공(H)을 포함하고,
   상기 분사공으로 압축 공기를 공급하는 공압 공급부(400);
   압축 공기의 공급에 따라 상기 회전부의 상승 높이를 측정하는 측정부(500); 및
   상기 측정부의 측값에 따라 상기 공압 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 측정부(500)는,
   회전의 중심점 기준으로 일정 각도 간격으로 배치되는 제1 센서(500-1), 제2 센서(500-2), 제3 센서(500-3), 제4 센서(500-4), 제5 센서(500-5) 및 제6 센서(500-6)를 포함하고,
   상기 분사공(H)은,
   제1 공급관(312-1)과 연결되는 제1 분사공 그룹(H-1);
   제2 공급관(312-2)과 연결되는 제2 분사공 그룹(H-2);
   제3 공급관(312-3)과 연결되는 제3 분사공 그룹(H-3);
   제4 공급관(312-4)과 연결되는 제4 분사공 그룹(H-4);
   제5 공급관(312-5)과 연결되는 제5 분사공 그룹(H-5); 및
   제6 공급관(312-6)과 연결되는 제6 분사공 그룹(H-6)을 포함하고, 상기 제1 분사공 그룹(H-1) 내지 상기 제6 분사공 그룹(H-6)은 상기 중심점을 기준으로 60도 간격으로 배치되고,
   상기 공압 공급부(400)는,
   압축 공기를 형성하는 컴프레서;
   윤활유를 제공하는 윤활유 공급기;
   상기 제1 공급관(312-1)에 압축 공기를 공급하는 제1 공급 노즐(410-1);
   상기 제2 공급관(312-2)에 압축 공기를 공급하는 제2 공급 노즐(410-2);
   상기 제3 공급관(312-3)에 압축 공기를 공급하는 제3 공급 노즐(410-3);
   상기 제4 공급관(312-4)에 압축 공기를 공급하는 제4 공급 노즐(410-4);
   상기 제5 공급관(312-5)에 압축 공기를 공급하는 제5 공급 노즐(410-5); 및
   상기 제6 공급관(312-6)에 압축 공기를 공급하는 제6 공급 노즐(410-6)을 포함하고,
   상기 공압 공급부(400)는 압축 공기의 분사에 앞서 윤활유를 일정량 분사하는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 센서 내지 상기 제N 센서는 각각 상기 제1 분사공 그룹 내지 상기 제N 분사공 그룹의 위치에 대응되는 위치에 배치되고,
   상기 제어부는,
   상기 제1 센서 내지 상기 제N 센서로부터 측정된 측정값에 기초하여,
   상기 회전부가 수평을 이루도록 상기 제1 공급 노즐 내지 상기 제N 공급 노즐의 공급 압력을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 머시닝 센터.
   

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