KR102188865B1 - 공작기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상측에 길이방향을 따라 레일이 배치되는 베드; 상기 베드 상측면에 배치되어 모재를 클램핑하는 척; 상기 레일을 따라 이동 가능하게 배치되고, 상기 척에 클램핑된 모재를 고정하기 위한 고정유닛; 상기 고정유닛의 위치를 감지하는 감지센서부; 상기 고정유닛과 착탈가능하게 체결되며, 상기 베드의 길이 방향으로 배치된 볼스크류를 따라 이동하는 이송대; 및 상기 감지센서부 또는 이송대와 통신하여 상기 이송대를 제어함으로써 상기 고정유닛을 상기 레일을 따라 이송시키는 제어부;를 포함하는 공작기계를 제공한다.

Description

공작기계{MACHINE TOOL}

본 발명은 모재를 고정시키는 방진구 또는 심압대의 이동을 제어할 수 있는 공작기계에 관한 것이다.

공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비 절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.

도 1은 종래 공작기계의 부분사시도이다.

도 1을 참조하면, 공작기계는 모재(1)를 클램핑하는 척(10)과, 베드(20) 상에 배치된 안내면(25)을 따라 이송되는 방진구(30)와 심압대(40)를 포함하며, 공구 교환을 위한 터렛(50)을 상측에 위치하고 상기 모재(1)의 길이방향을 따라 볼스크류(65)로써 이동되는 이송대(60)를 더 포함할 수 있다.

모재(1)의 길이가 비교적 짧은 경우에는 상기 방진구(30) 또는 심압대(40)를 사용하지 아니하고 모재(1)를 공구(미도시)에 의해 가공할 수 있으나, 모재(1)가 비교적 긴 경우에는 모재(1)의 하중으로 인해 모재(1)의 자유단이 모멘트가 걸려 변형이 일어날 수 있으므로 상기 방진구(30) 또는 심압대(40)로써 모재(1)의 변형 방지를 도모할 수 있다.

또한, 모재(1)의 길이가 비교적 짧은 경우라도, 가공시 발생하는 진동에 의한 가공오차를 방지하기 위해 상기 심압대(40) 또는 방진구(30)가 사용될 수 있다.

여기서, 상기 방진구(30)는 상기 모재(1)의 외주면을 클램핑하여 모재(1)를 고정시키기 위해 배치되고, 상기 심압대(40)는 모재(1)의 자유단의 중심을 가압하여 모재(1)를 고정시키기 위해 배치된다.

그러나, 이러한 종래 공작기계의 심압대(40) 또는 방진구(30)의 이동은 상기 이송대(60)를 심압대(40) 또는 방진구(30)에 수동으로 이송시킨 후, 상기 심압대(40) 또는 방진구(30)를 이송대(60)와 수동으로 연결하고, 다시 수동으로 이송대(60)를 원하는 위치까지 이송시키기 때문에 작업시간이 늘어나고, 이에 의한 생산성도 영향을 받게 된다.

또한, 별도의 서보모터 또는 유압실린더를 이용하여 상기 방진구(30) 또는 심압대(40)를 이송시킬 수 있으나, 이는 별도의 서보모터 또는 유압실린더 장착으로 인한 공작기계 부피 증가, 가격 상승 등의 단점이 있으며, 가공영역 내의 전원선 또는 케이블의 처리문제 또는 가공시 발생하는 칩의 배출이 원활하지 않게되는 것에 대한 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 액추에이터를 포함하지 않고 모재를 지지하는 방진구 또는 심압대를 자동으로 이송할 수 있는 공작기계를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 모재의 종류에 구애받지 않고, 개별적인 가공공정에 부합하도록 신속하게 방진구 또는 심압대를 이송할 수 있는 공작기계를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 상측에 길이방향을 따라 안내면이 배치되는 베드; 상기 베드 상측면에 배치되어 모재를 클램핑하는 척; 상기 안내면을 따라 이동 가능하게 배치되고, 상기 척에 클램핑된 모재를 고정하기 위한 고정유닛; 상기 고정유닛의 위치를 감지하는 감지센서부; 상기 고정유닛과 착탈가능하게 체결되며, 상기 베드의 길이 방향으로 배치된 볼스크류를 따라 이동하는 이송대; 및 상기 감지센서부 또는 이송대와 통신하여 상기 이송대를 제어함으로써 상기 고정유닛을 상기 안내면을 따라 이송시키는 제어부;를 포함하는 공작기계를 제공한다.

또한, 상기 고정유닛은 상기 척에 클램핑된 모재의 외주면을 클램핑하는 방진구 또는 상기 척에 클램핑된 모재의 단면을 가압하는 심압대일 수 있다.

또한, 상기 감지센서부는 상기 안내면에 의해 가이드되는 상기 고정유닛의 하측면에 배치되는 변위센서와, 상기 변위센서에 대응되도록 상기 안내면에 배치되어 상기 변위센서의 변위를 감지하는 선형위치센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정유닛에는 돌출되는 트랙션바를 더 포함하고, 상기 이송대에는 상기 트랙션바에 대응되는 홈이 형성되는 바홀더를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 척에 클램핑되는 모재의 길이, 형상, 재질의 정보와, 모재에 따른 고정유닛의 이동 제한 범위가 입력되는 메모리부를 더 포함하고, 상기 고정유닛의 현재 변위를 상기 감지센서부로부터 전달받아 상기 고정유닛을 기설정된 위치로 상기 이송대로써 이송할 수 있다.

본 발명은 방진구 또는 심압대와 같은 모재의 고정유닛의 위치 정보를 센싱하여 제어부로써 이송대를 제어하여 별도의 구동유닛 없이도 상기 고정유닛을 정확하고 신속하게 이동시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 신속한 고정유닛의 배치로 인해 생산성이 향상될 수 있으며, 정밀한 가공을 도모할 수 있다.

도 1은 종래 공작기계의 부분사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 모듈의 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 부분사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 심압대와 이송대의 체결유닛을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치센서가 각각 배치된 방진구와 심압대를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선형위치센서가 배치된 레일을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계에서 방진구 또는 심압대를 이송하기 위한 플로우차트.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공작기계 모듈의 개략도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명은 크게 고정유닛(100), 감지센서부(200), 이송대(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 베드(20), 터렛(50), 볼스크류(65) 또는 척(10)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 고정유닛(100)은 모재(1) 자체의 하중 또는 가공시 발생하는 진동으로부터 모재(1)를 견고하게 고정하기 위해 구비되며, 상기 감지센서부(200)는 상기 고정유닛(100)의 현 위치를 감지하기 위해 구비되며, 상기 이송대(300)는 상기 고정유닛(100)을 이송시키기 위해 구비되며, 상기 제어부(400)는 상기 센싱부 또는 이송대(300)와 통신하여 상기 이송대(300)와 고정유닛(100)을 결합하고 상기 이송대(300)의 이동을 제어함으로써 상기 고정유닛(100)의 이송 범위를 제어할 수 있다.

여기서, 상기 제어부(400)는 모재(1)의 정보, 즉, 상기 척(10)에 클램핑되거나 클램핑 될 수 있는 모든 모재(1)의 길이, 형상, 재질 등의 정보가 저장되는 메모리부를 포함할 수 있으며, 이러한 모재(1)의 정보는 부가, 삭제 또는 변경 가능하도록 저장된다.

따라서, 상기 제어부(400)는 이러한 모재(1)의 정보와 상기 고정유닛(100)의 현재 변위를 상기 감지센서부(200)로부터 전달받아 상기 고정유닛(100)을 기설정된 위치로 상기 이송대(300)를 통해 이송할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 공작기계를 좀 더 구체화하여 설명하자면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 부분사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 심압대와 이송대의 체결유닛을 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치센서가 각각 배치된 방진구와 심압대를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선형위치센서가 배치된 레일을 도시한 도면이다.

전술한 베드(20)는 상측에 길이방향을 따라 안내면(25)이 배치되며, 상기 고정유닛(100) 또는 이송대(300)를 지지할 수 있다.

상기 척(10)은 상기 베드(20) 상측면에 배치되어 모재(1)를 클램핑할 수 있으며, 상기 베드(20)의 일측에 볼트 등으로 견고하게 고정 지지될 수 있다.

상기 고정유닛(100)은 상기 안내면(25)을 따라 이동 가능하게 배치되고, 상기 척(10)에 클램핑된 모재(1)를 고정하기 위해 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 고정유닛(100)은 상기 척(10)에 클램핑된 모재(1) 자체의 하중에 따른 변형 또는 가공 시 발생하는 진동에 따른 변형을 방지하기 위해 상기 모재(1)를 고정하며, 상기 척(10)에 클램핑된 모재(1)의 외주면을 클램핑하는 방진구(110) 또는 상기 척(10)에 클램핑된 모재(1)의 단면을 가압하는 심압대(120)로써 구현될 수 있다.

여기서, 상기 방진구(110) 또는 심압대(120)의 모재(1) 고정력은 서보모터 또는 유압실린더를 이용하여 구현될 수 있다.

이러한 고정유닛(100)은 이송대(300)의 이동에 의해 이동될 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 심압대(120)는 상기 서보모터 또는 유압실린더의 유압 분배로써 전후 이동되는 트랙션바(130)를 더 포함할 수 있으며, 상기 이송대(300)는 상기 트랙션바(130)에 대응되는 홈이 형성되는 바홀더(330)를 더 포함할 수 있다.

즉, 제어부(400)에 의해 유압이 상기 트랙션바(130)에 인가되면, 상기 트랙션바(130)는 상기 심압대(120)의 외부로 돌출되고, 돌출된 트랙션바(130)의 일단은 상기 바홀더(330)에 삽착된다. 이러한 결합에 의해, 상기 이송대(300)가 제어부(400)에 의해 볼스크류(65)의 회전으로 인해 이동되면, 상기 심압대(120) 또한 이동될 수 있는 것이다.

도시되지는 아니하였으나, 이러한 트랙션바(130)와 바홀더(330)의 메카니즘은 상기 고정유닛(100)을 구성하는 방진구(110)에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 감지센서부(200)는 상기 고정유닛(100)인 방진구(110) 또는 심압대(120)의 위치를 감지하기 위해, 상기 안내면(25)에 의해 가이드되는 상기 고정유닛(100)의 하측면에 배치되는 변위센서(210)와, 상기 변위센서(210)에 대응되도록 상기 안내면(25)에 배치되어 상기 변위센서(210)의 변위를 감지하는 선형위치센서(220)를 포함할 수 있다.

이러한 구조대신, 상기 안내면(25)과 고정유닛(100)의 하부는 랙기어 방식으로 상호 치합되어 상기 고정유닛(100)이 이동될 수 있으며, 상기 안내면(25)에는 상기 랙기어의 치차를 분석할 수 있는 분해능이 가능한 센서로써 상기 고정유닛(100)의 위치를 감지할 수도 있다.

또한, 상기 이송대(300)의 상부에는 다수 개의 공구가 배치된 터렛(50)이 고정될 수 있으며, 이러한 터렛(50)은 미도시된 스핀들에 모재(1)를 가공하기 위한 적절한 공구를 제공할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 구동을 설명하자면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계에서 방진구 또는 심압대를 이송하기 위한 플로우차트이다.

일단, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 작동이 시작되면, 상기 척(10)에 클램핑되는 모재(1)의 정보를 파악한다(S100). 이러한 정보에 의해, 상기 제어부(400)는 자체 하중에 따른 휨 발생이 일어날 것인지와 같은 상기 모재(1)의 길이의 정보, 또는, 가공 시 진동 발생 정도에 따라 가공에 영향을 미칠지에 대한 정보 등에 따라 고정유닛(100)의 구동여부를 결정할 수 있다.

척(10)에 클램핑된 모재(1)의 고정이 요구되는 경우, 상기 고정유닛(100)의 이송범위를 상기 모재(1)의 정보에 따라 설정한다(S200). 예를 들어, 척(10)에 클램핑되어 노출된 모재(1)의 길이가 1m이고, 상기 모재(1)의 가공 범위가 0.7m이면, 상기 고정유닛(100)의 이송범위는 상기 고정유닛(100)의 현재 위치가 아닌 초기 위치인 0m에서 0.3m까지 설정된다.

이 후, 상기 고정유닛(100)의 현 위치를 감지센서부(200)를 통해 검출하고(S300), 이러한 현재 위치 값은 제어부(400)로 전송된다. 물론, 이러한 단계는 바로 전 단계보다 선행될 수 있다. 선행되는 경우, 상기 고정유닛(100)의 이송범위는 상기 고정유닛(100)의 현재 위치에서 0.3m까지 설정된다.

이 후, 상기 제어부(400)는 이송 위치를 연산한다(S400). 여기서, 이송 위치 연산이라함은 현재 가공될 모재(1)의 부위에 따른 최적의 고정위치 값이다. 모재(1)의 길이가 긴 경우, 상기 고정유닛(100)이 상기 모재(1)의 자유단을 고정한다면, 상기 모재(1)의 중간 부분 가공시에 진동 또는 자체 하중에 의한 변형에 따라 가공 품질이 저하될 수 있기 때문이다. 이러한 이송 위치는 현재 위치, 모재(1) 길이 정보와 이에 대한 현재 가공 위치 및 이송 제한 범위를 고려하여 연산될 수 있다.

이러한 연산에 의해 상기 고정유닛(100)은 신속하게 이송될 수 있다(S500). 구체적으로, 이러한 고정유닛(100) 이송을 위해 제어부(400)는 볼스크류(65)를 정, 역방향으로 회전시켜 상기 이송대(300)를 상기 고정유닛(100)에 대응되는 위치로 변위시킬 수 있으며, 상기 이송대(300)가 고정유닛(100)에 접근하면, 상기 트랙션바(130)와 바홀더(330)의 결합을 도모하고, 다시 볼스크류(65)를 제어하여 이송대(300)를 이송함으로써 상기 고정유닛(100)을 이송할 수 있는 것이다.

이 후, 이송된 상기 고정유닛(100)의 위치 상의 오류가 있는지 상기 감지센서부(200)를 통해 검출하여 점검한다(S600).

이송 위치가 정확하면, 기설정된 위치에 상기 고정유닛(100)의 이송이 완료된 것이고, 이 경우에는 상기 이송대(300)와 고정유닛(100)의 결합을 해제하고, 상기 이송대(300)는 원위치 또는 설정된 만큼 이격되어 위치하게 제어되고, 상기 고정유닛(100)은 상기 모재(1)를 고정한다(S700).

만약, 상기 감지센서부(200)로써 감지된 고정유닛(100)의 위치가 기설정된 위치에 위치하지 아니한 경우, 공작기계는 알람(소리 또는 불빛)으로써 작업자에게 알리고, 다시 상기 고정유닛(100)의 현위치 검출 단계부터 재시작할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 공작기계는 모재(1) 가공 시 모재(1)의 종류에 따라 보다 정확한 고정위치를 산출하여 보다 신속하게 모재(1)의 고정을 도모할 수 있으므로, 별도의 고정유닛(100)의 이송 장치 없이 생산성 및 가공성이 향상될 수 있는 이점이 있다.

이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.

100: 고정유닛 110: 방진구
120: 심압대 200: 감지센서부
210: 변위센서 220: 선형위치센서
300: 이송대 330: 바홀더
400: 제어부

Claims (5)

1. 상측에 길이방향을 따라 안내면(25)이 배치되는 베드(20);
   상기 베드(20) 상측면에 배치되어 모재(1)를 클램핑하는 척(10);
   상기 안내면(25)을 따라 이동 가능하게 배치되고, 상기 척(10)에 클램핑된 모재(1)를 고정하기 위한 고정유닛(100);
   상기 고정유닛(100)의 위치를 감지하는 감지센서부(200);
   상기 고정유닛(100)과 착탈가능하게 체결되며, 상기 베드(20)의 길이 방향으로 배치된 볼스크류(65)를 따라 이동하는 이송대(300); 및
   상기 감지센서부(200) 또는 이송대(300)와 통신하여 상기 이송대(300)를 제어함으로써 상기 고정유닛(100)을 상기 안내면(25)을 따라 이송시키는 제어부(400);를 포함하고,
   상기 감지센서부(200)는 상기 안내면(25)에 의해 가이드되는 상기 고정유닛(100)의 하측면에 배치되는 변위센서(210)와, 상기 변위센서(210)에 대응되도록 상기 안내면(25)에 배치되어 상기 변위센서(210)의 변위를 감지하는 선형위치센서(220)를 포함하는 공작기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정유닛(100)은 상기 척(10)에 클램핑된 모재(1)의 외주면을 클램핑하는 방진구(110) 또는 상기 척(10)에 클램핑된 모재(1)의 단면을 가압하는 심압대(120)인 공작기계.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 고정유닛(100)에는 돌출되는 트랙션바(130)를 더 포함하고, 상기 이송대(300)에는 상기 트랙션바(130)에 대응되는 홈이 형성되는 바홀더(330)를 더 포함하는 공작기계.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(400)는,
   상기 척(10)에 클램핑되는 모재(1)의 길이, 형상, 재질의 정보와, 모재(1)에 따른 고정유닛(100)의 이동 제한 범위가 입력되는 메모리부를 더 포함하고,
   상기 고정유닛(100)의 현재 변위를 상기 감지센서부(200)로부터 전달받아 상기 고정유닛(100)을 기설정된 위치로 상기 이송대(300)로써 이송시키는 공작기계.

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