KR102157958B1 - 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템에 관련되며, 이때 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템은 궤도형 베드의 궤도운동에 의해 콤팩트한 구조에서 공작물 길이 제한 없이 절삭이송 범위가 무한 확장되고, 특히 궤도형 베드와 측정롤러의 동기화로 절삭이송 거리가 공작물 기준으로 검출되고, 그 값을 기준으로 궤도형 베드 오차를 보정하여 홀가공 정밀도 향상을 도모하기 위해 궤도형 베드(10), 절삭헤드부(20)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

Description

홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템 {Workpiece bad transport system for machine tools}
본 발명은 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템에 관련되며, 보다 상세하게는 궤도형 베드의 궤도운동에 의해 콤팩트한 구조에서 공작물 길이 제한 없이 절삭이송 범위가 무한 확장되고, 특히 궤도형 베드와 측정롤러의 동기화로 절삭이송 거리가 공작물 기준으로 검출되고, 그 값을 기준으로 궤도형 베드 오차를 보정하여 절삭가공 정밀도 향상을 도모하는 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템에 관한 것이다.
통상 공작기계란 각종의 절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계로서, 여기서 절삭 공작기계로는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기 등이 있지만, 주로 공구가 장착된 절삭헤드의 이송 및 공작물이 클램핑된 베드의 이송에 의해 가공공정이 이루어진다.
하지만, 공작기계의 특성상 절삭이송범위를 확장하기 위해서는 베드 이송범위를 확장해야 하고, 이로 인해 공작 기계가 대형화되면서 이송 장치에 사용되는 볼스크류의 길이가 길어지므로 처짐이 발생하여 대형화에 한계가 따랐다.
이에 종래에 개시된 공개특허번호 10-2016-0049327호에서, 볼스크류축과, 상기 볼스크류축에 나사 결합되어 상기 볼스크류축의 회전에 따라 왕복 운동하는 볼스크류 너트와, 상기 볼스크류축에 회전 동력을 공급하는 구동 모터, 그리고 상기 볼스크류축을 셋 이상의 위치에서 지지하며, 상기 볼스크류 너트의 이동에 따라 상기 볼스크류축을 지지하는 위치가 가변되는 가변 슬라이딩식 볼스크류축 지지 어셈블리를 포함하는 기술이 선 공개된바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 볼스크류축 지지 어셈블리를 구비하여 대형 공작 기계에서 안정적으로 사용될 수 있는 공작 기계용 이송 장치를 제공하기 위한 기술이나, 볼스크류축를 안정적으로 지지하더라도 공작기계 사이즈 확장에 한계가 따랐고, 특히 수미터이상 길이로 형성되어 현장 조립되는 교량구조물 및 철골 건축구조물의 골조프레임에 볼팅홀을 가공시에는 공작물 전구간이 공작기계 절삭이송범위에 수용되지 못하여 크레인을 이용하여 베드상에 공작물 위치를 이동하는 방식으로 절삭위치를 변경해야 하므로 생산성 및 작업성이 크게 저하됨과 더불어 가공정밀도를 보장할 수 없는 폐단이 따랐다.
KR 10-2016-0049327 A (2016.05.09.)
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 궤도형 베드의 궤도운동에 의해 콤팩트한 구조에서 공작물 길이 제한 없이 절삭이송 범위가 무한 확장되고, 특히 궤도형 베드와 측정롤러의 동기화로 절삭이송 거리가 공작물 기준으로 검출되고, 그 값을 기준으로 궤도형 베드 오차를 보정하여 절삭가공 정밀도 향상을 도모하는 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 복수의 베드셀(12)을 원형으로 링크 연결하여 형성되고, 구동풀리(14)를 축으로 궤도운동되면서 공작물(1)을 직선이송하도록 구비되는 궤도형 베드(10); 상기 궤도형 베드(10) 상부에 설치되어, 절삭툴(22)을 이용하여 공작물(1)을 홀 가공하도록 구비되는 절삭헤드부(20);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 공작물(1)에 접촉되어, 공작물(1) 직선이송시 회전운동되면서 공작물(1) 이송거리를 검출하는 측정롤러(30)가 구비되고, 측정롤러(30)는 1개소 또는 절삭헤드부(20)를 기준으로 전, 후방 2개소에 구비되며, 측정롤러(30) 검출 값을 제어부에서 연산하여 설정된 수치로 공작물(1)을 직선이송하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 궤도형 베드(10)는 적어도 2열로 이격 배치되어 사이공간(14)을 형성하고, 사이공간(14) 및 사이공간(14)과 대응하는 상부에 상, 하부 클램프(40)(40')가 설치되어, 공작물(1)을 상, 하면에서 클램핑하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 궤도형 베드(10) 양측에서 공작물(1) 폭방향 위치를 조절하는 좌, 우측 클램프(50)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 궤도형 베드의 궤도운동에 의해 콤팩트한 구조에서 공작물 길이 제한 없이 절삭이송 범위가 무한 확장되고, 특히 궤도형 베드와 측정롤러의 동기화로 절삭이송 거리가 공작물 기준으로 검출되고, 그 값을 기준으로 궤도형 베드 오차를 보정하여 절삭가공 정밀도 향상을 도모하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템을 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템의 상, 하부 클램프와 좌, 우측 클램프를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템에 관련되며, 이때 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템은 궤도형 베드의 궤도운동에 의해 콤팩트한 구조에서 공작물 길이 제한 없이 절삭이송 범위가 무한 확장되고, 특히 궤도형 베드와 측정롤러의 동기화로 절삭이송 거리가 공작물 기준으로 검출되고, 그 값을 기준으로 궤도형 베드 오차를 보정하여 절삭가공 정밀도 향상을 도모하기 위해 궤도형 베드(10), 절삭헤드부(20)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 궤도형 베드(10)는 복수의 베드셀(12)을 원형으로 링크 연결하여 형성되고, 구동풀리(14)를 축으로 궤도운동되면서 공작물(1)을 직선이송하도록 구비된다.
여기서, 상기 공작물(1)은 수미터에서 수십미터의 장사이즈로 형성되는바, 일실시예에 따른 공작물(1)은 교량구조물, 건축구조물 등에 사용되는 철골프레임 길이방향 임의의 위치에 조립을 위한 볼팅홀이 홀가공되는 제품을 도시한다.
그리고, 상기 궤도형 베드(10)는 복수의 베드셀(12)을 벨트처럼 링크 연결하여 캐터필터(무한궤도) 형태로 구성된다. 궤도형 베드(10)는 한 쌍으로 구비되는 구동풀리(14)를 축으로 궤도운동되고, 구동풀리(14)는 서보모터에 의해 회전이 제어되어 공작물(1)을 x축 방향으로 이송하도록 구비된다.
또, 상기 궤도형 베드(10)는 저면이 가이드부재(11)(예컨대, 복수의 가이드롤러 또는 가이드레일)에 의해 지지되어 상면이 평면상태로 유지되므로, 상면에 안착되는 공작물(1)이 수평 이송된다.
또한, 본 발명에 따른 절삭헤드부(20)는 상기 궤도형 베드(10) 상부에 설치되어, 절삭툴(22)을 이용하여 공작물(1)을 가공하도록 구비된다. 절삭헤드부(20)는 구동원에 의해 회전되고 절삭툴(드릴)이 장착되는 스핀들과, 스핀들의 y축 및 z축 이송을 제어하는 y축 구동부 및 z축 구동부와, y축 구동부 및 z축 구동부를 지지하는 컬럼으로 구성된다.
이에 상기 궤도형 베드(10) 작동에 의해 공작물이 x축방향으로 이송되며, 절삭헤드부(20)가 y축 구동부 및 z축 구동부 y축 방향으로 이동하며 홀을 가공하게 되고, 이후 궤도형 베드(10) 작동과 절삭헤드부(20)의 반복 작동에 의해 복수개소에 홀가공이 연속 수행된다.
이때, 상기 궤도형 베드(10) 작동과 절삭헤드부(20)의 이동은 제어부에 의해 홀 개수 및 홀간 거리가 제어되고, 제어부는 입력된 설정값을 기반으로 수치제어되어 홀가공작업을 자동으로 수행하게 된다.
한편, 상기 절삭헤드부(20)의 홀가공공정 중에 발생되는 칩은 궤도형 베드(10) 하부에 설치되는 칩컨베이어를 통하여 배출처리된다.
이때, 상기 공작물(1)에 접촉되어, 공작물(1) 직선이송시 회전운동되면서 공작물(1) 이송거리를 검출하는 측정롤러(30)가 구비되고, 측정롤러(30)는 1개소 또는 절삭헤드부(20)를 기준으로 전, 후방 2개소에 구비된다. 그리고 측정롤러(30) 검출 값을 제어부에서 연산하여 설정된 수치로 공작물(1)을 직선이송하도록 구비된다.
이때, 상기 측정롤러(30)는 센서(엔코더)에 의해 회전수가 카운팅되어 제어부로 송출되고, 제어부에서 측정롤러(30) 회전수를 연산하여 공작물(1) 이동거리를 검출하게 된다.
그리고, 상기 측정롤러(30)는 높낮이 조절암에 연결되어, 탄성체 또는 실린더를 포함하는 구동원에 의해 공작물(1) 상면에 가압되도록 구비된다.
한편, 상기 측정롤러(30) 전방에는 에어브로잉, 세척수노즐, 브러쉬를 포함하는 칩제거수단이 설치되어, 공작물(1) 상면에 잔류하는 칩을 포함하는 이물질을 제거하므로 측정롤러(30)를 통한 공작물(1) 이송거리 검출 정밀도가 향상된다.
도 1과 같이, 상기 측정롤러(30)를 2개소에 구비시, 2개의 측정롤러(30)를 x축 방향으로 이격되도록 배치함과 더불어 어느 일측 측정롤러(30)는 절삭헤드부(20) 전방에 배치하고, 다른 하나의 측정롤러(30)는 절삭헤드부(20) 하부에 배치한다.
이에 공작물(1) 선단부가 x축 방향으로 절삭 이송되어 최초 절삭공정을 수행한 시점이후부터는 공작물(1) 위치를 전방 측정롤러(30)에서 검출하여 이송거리를 정밀 제어하고, 이후 공작물(1)이 절삭이송되어 선단부가 후방 측정롤러(30)에 함께 검출되면 2개의 측정롤러(30) 검출 값을 함께 연산하여 궤도형 베드(10) 절삭이송에 따른 정확도를 판단 보정하며, 이어서 공작물(1) 후단부가 전방 측정롤러(30)를 통과하여 미접촉 시점부터는 후방 측정롤러(30)에 의해 공작물 절삭이송거리가 검출되어 궤도형 베드(10) 절삭이송에 따른 정확도를 판단 및 보정하므로, 공작물 전구간에 대한 절삭이송 정밀도가 향상된다. 그리고 공작물(1) 후단부가 전방 측정롤러(30)를 통과하여 미접촉 시점부터는 알림기능이 활성화되어 작업종료시점에 도달하였음을 통보한다.
한편, 공작물(1) 끝점에서 공구툴(22)까지의 거리가 존재하므로, 최초 스토퍼(18)(예컨대, 궤도형 베드(10) 상에 위치되어 상하 이송되면서 공작물(1) 최초 가공위치를 세팅함)에 공장물(1)이 닿게 세팅하고 스토퍼서 공구툴(22)까지 거리는 정확한 거리 값으로 세팅되어 그 거리 값보다 짧은 거리에 홀가공은 궤도형 베드(10)가 후진하여 공작물(1) 끝점을 기억한 상태에서 작업시작하도록 구성된다. 즉, 상기 측정롤러(30)와 인접하도록 궤도형 베드(10)에 설치되어, 실린더(18a) 작동에 의해 상하 이동되면서 공작물(1) 끝점 위치를 영점 세팅하는 스토퍼(18)가 구비되고, 상기 스토퍼(18)와 공구툴(22)까지 거리를 이용하여 공작물(1) 영점 위치 기준으로 궤도형 베드(10)가 공작물(1)을 이송하여 홀가공 위치를 결정하도록 구비된다.
일예로서 스토퍼(18)와 공구툴(22) 까지 거리가 100mm인 경우, 최초 투입되는 공작물(1)이 스토퍼(18) 하향 이동에 의해 영점 세팅된 상태로 홀가공 위치가 영점 기준으로 50mm인 경우에는 궤도형 베드(10)가 50mm 만큼 후진 이송된 후 홀가공작업이 수행된다.
도 2에서, 상기 궤도형 베드(10)는 적어도 2열로 이격 배치되어 사이공간(14)을 형성하고, 사이공간(14) 및 사이공간(14)과 대응하는 상부에 상, 하부 클램프(40)(40')가 설치되어, 공작물(1)을 상, 하면에서 클램핑하도록 구비되며, 상기 상, 하부 클램프(40)(40')는 절삭툴(22)을 기준으로 양측에 한 쌍으로 배치된다. 상, 하부 클램프(40)(40')는 실린더를 포함하는 동력원에 의해 상하방향으로 이송된다. 도 2에서 궤도형 베드(10)를 2열로 배치한 상태를 도시하고 있지만, 이에 국한되지 않고 3열 내지 10열까지 확장가능하다.
이에 상기 궤도형 베드(10) 절삭이송에 의해 공작물(1) 가공위치가 결정되면, 상, 하부 클램프(40)(40')의 상호 역방향 이송에 의해 공작물(1) 상, 하면을 동시에 클램핑한 상태로 홀가공을 수행하는 중에 공작물의 유동이 방지되어 절삭 가공정밀도가 향상된다.
또한, 상기 궤도형 베드(10) 양측에서 공작물(1) 폭방향 위치를 조절하는 좌, 우측 클램프(50)가 구비된다. 좌, 우측 클램프(50)는 판형으로 형성되어 궤도형 베드(10) 양측에서 서로 대향하도록 구비되고, 이때 어느 일측 좌, 우측 클램프(50)는 고정형타입, 다른 일측 좌, 우측 클램프(50)는 유동형타입으로 형성되거나, 양측 좌, 우측 클램프(50) 모두 유동형타입으로 형성된다. 그리고 유동형 좌, 우측 클램프(50)는 실린더를 포함하는 구동원에 의해 y축방향으로 이동되면서 공작물(1)을 가압하도록 구비된다. 일예로서 좌, 우측 클램프(50)는 정역 스크류에 의해 상호 역방향으로 동시 작동되는 이퀄라이징 타입으로 형성되어 공작물(1)이 궤도형 베드(10) 중앙으로 위치조절되는 센터링기능을 수행하게 된다.
이에 상기 궤도형 베드(10) 절삭이송에 의해 공작물(1) 가공위치가 결정되면, 좌, 우측 클램프(50)의 작동에 의해 공작물(1)이 어느 일측을 기준점으로 밀착되어 y축 절삭위치가 고정되므로 홀가공 정밀도가 향상되고, 또 좌, 우측 클램프(50)의 위치 조절에 의해 y축방향 영점이 가변되므로 공작물(1)의 다양한 폭 사이즈에 대응하여 궤도형 베드(10) 중앙위치에서 절삭공정이 이루어지도록 위치 조절된다.
한편, 상기 공작물(1)이 수미터에서 수십미터의 장사이즈로 준비되는 경우에는 궤도형 베드(10)와 x축방향으로 일직선상에 자유구동 롤러가 구비되는 받침대를 배치하여 공작물(1) 처짐을 방지하는 구성도 가능하다.
10: 궤도형 베드 20: 절삭헤드부
30: 측정롤러 40, 40': 상, 하부 클램프
50: 좌, 우측 클램프

Claims (4)

  1. 복수의 베드셀(12)을 원형으로 링크 연결하여 형성되고, 구동풀리(14)를 축으로 궤도운동되면서 저면이 가이드부재(11)에 의해 지지되어 공작물(1)을 직선이송하도록 구비되는 궤도형 베드(10);
    상기 궤도형 베드(10) 상부에 설치되어, 절삭툴(22)을 이용하여 공작물(1)을 홀 가공하도록 구비되는 절삭헤드부(20);를 포함하고,
    상기 궤도형 베드(10)는 적어도 2열로 이격 배치되어 사이공간(14)을 형성하고, 사이공간(14) 및 사이공간(14)과 대응하는 상부에 상, 하부 클램프(40)(40')가 설치되어, 공작물(1)을 상, 하면에서 클램핑하도록 구비되며, 상기 상, 하부 클램프(40)(40')는 절삭툴(22)을 기준으로 양측에 한 쌍으로 배치되고,
    상기 궤도형 베드(10) 절삭이송에 의해 공작물(1) 가공위치가 결정되면, 상, 하부 클램프(40)(40')의 상호 역방향 이송에 의해 공작물(1) 상, 하면을 동시에 클램핑한 상태로 홀가공을 수행하도록 구비되고,
    상기 공작물(1)에 접촉되어, 공작물(1) 직선이송시 회전운동되면서 공작물(1) 이송거리를 검출하는 측정롤러(30)가 구비되고, 측정롤러(30)는 1개소 또는 절삭헤드부(20)를 기준으로 전, 후방 2개소에 구비되며, 측정롤러(30) 검출 값을 제어부에서 연산하여 설정된 수치로 공작물(1)을 직선이송하도록 구비되며,
    상기 측정롤러(30)와 인접하도록 궤도형 베드(10)에 설치되어, 실린더(18a) 작동에 의해 상하 이동되면서 공작물(1) 끝점 위치를 영점 세팅하는 스토퍼(18)가 구비되고, 상기 스토퍼(18)와 공구툴(22)까지 거리를 이용하여 공작물(1) 영점 위치 기준으로 궤도형 베드(10)가 공작물(1)을 이송하여 홀가공 위치를 결정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 궤도형 베드(10) 양측에서 공작물(1) 폭방향 위치를 조절하는 좌, 우측 클램프(50)가 구비되는 것을 특징으로 하는 홀가공 공작기계용 공작물 베드 이송시스템.
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