KR102322948B1 - 복합가공장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공장치는, 가공대상물을 안치시키는 베이스부, 상기 베이스부 양측면에 위치하는 포스트 및 상기 포스트에 연결되어 상기 가공대상물과 이격된 이동대를 가지는 가공부, 상기 가공부에 연결되고, 각도를 변경하여 상기 가공대상물의 상면 또는 측면을 가공하는 제1 가공유닛 및 상기 베이스부 상면에서 상기 가공대상물의 전면 또는 후면과 인접하게 설치되어, 상기 가공대상물의 전면 또는 후면을 가공하는 제2 가공유닛을 포함할 수 있다.

Description

복합가공장치{COMPLEX PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 복합가공장치에 관한 것이다.
항공기의 주요 부품은 사각 베이스부형의 알루미늄 합금 소재에서 불필요한 부분을 절삭 가공하여 다양한 형상으로 가공하는 방식으로 제작될 수 있다. 항공기를 구성하는 구조물은 대부분 대면적이고 형상이 복잡하여, 정밀 가공을 위해서는 대형 3축 또는 5축 CNC장비가 주로 이용되고 있다.
이러한 항공기 구성 구조물은 비대칭성을 가지고 있어 피가공 자재의 다수개의 측면에 대해 가공이 진행되므로, 피가공 자재의 가공 기준점을 정확히 일치시킬 수 있어야한다. 이와 같이 가공 정밀도 및 효율성 향상을 위해, 피가공 자재를 절삭 가공하기 전에 홈 가공, 면삭 가공, 드릴링 가공, 태핑(tapping) 가공 등의 사전 가공(Pre-machining) 공정이 수행될 수 있다.
이러한 사전 가공 공정 시, 다축 CNC 장비는 피가공 자재의 여러 측면을 가공하기 위해 주로 베벨 기어(bevel gear) 구조를 이용하여 스핀들에 장착된 공구의 방향을 전환하였다. 그러나, 이러한 베벨 기어 구조는 가공부하에 의한 고장 및 파손이 빈번히 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 드릴링 가공 이후 태핑 가공을 수행하기 위해서 드릴 공구 및 탭 공구를 번갈아 장착시켜야 했다. 그러나, 기존의 CNC 장비는 각 공구를 수동으로 교환해야 하므로 가공 공정의 시간이 지연되고 또한 작업자의 안전 문제가 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 공구의 방향전환이 용이하면서도 보다 넓은 가공부하에 대응하고, 복수개의 공구가 자동으로 교환될 수 있어 안정성 및 생산성이 향상시킬 수 있는 복합가공장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공장치는, 가공대상물을 안치시키는 베이스부, 상기 베이스부 양측면에 위치하는 포스트 및 상기 포스트에 연결되어 상기 가공대상물과 이격된 이동대를 가지는 가공부, 상기 가공부에 연결되고, 각도를 변경하여 상기 가공대상물의 상면 또는 측면을 가공하는 제1 가공유닛 및 상기 베이스부 상면에서 상기 가공대상물의 전면 또는 후면과 인접하게 설치되어, 상기 가공대상물의 전면 또는 후면을 가공하는 제2 가공유닛을 포함할 수 있다.
상기 가공부는, 상기 이동대와 상기 제1 가공유닛에 각각 연결되며, 상기 가공대상물의 폭 방향으로 이동시키고, 상기 제1 가공유닛을 상기 가공대상물로 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제2 가공유닛은, 상면에 연결되는 연결부 및 상기 제2 가공유닛과 이격되어 상기 연결부에 연결되고 상기 연결부를 중심으로 회전하는 교환유닛을 포함하고, 상기 연결부는 상기 교환유닛을 상하로 위치 조절시킬 수 있다.
상기 제1 가공유닛은, 상기 구동부에 이동 가능하게 연결되어 일단부에 경사면이 형성되는 제1 몸체, 상기 제1 몸체와 결합되며 일단부에 상기 경사면과 접촉하는 대응경사면이 형성되고, 제1 스핀들을 갖는 제2 몸체 및 상기 제1 몸체 내부에 설치되어 상기 제2 몸체를 회전시키는 회전부를 포함할 수 있다.
상기 회전부는, 상기 경사면에 수직방향으로 형성되어 일단이 상기 제2 몸체와 연결되고 타단은 상기 제1 몸체와 연결되는 축부재 및 상기 축부재 외측에 연결되는 베어링을 포함할 수 있다.
상기 제1 몸체는, 상기 축부재가 삽입되도록 상기 경사면에 관통부가 형성되고, 상기 관통부 주위로 형성되는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부 및 상기 축부재 사이에는 상기 베어링이 배치될 수 있다.
상기 제1 가공유닛은, 상기 제1 몸체 내부에 설치되어 상기 축부재를 고정시키는 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 교환유닛은,
베이스판, 상기 베이스판 일면에 설치되어 상기 공구가 장착되는 복수개의 그리퍼, 상기 베이스판 타면에 연결되어 회전력을 전달하는 회전모터를 포함할 수 있다.
상기 그리퍼는, 복수개로 형성되어 각각은 상기 베이스판의 중심을 기준으로 대칭 배치될 수 있다.
상기 그리퍼는, 복수개로 형성되어 각각은 상기 베이스판의 중심을 기준으로 대칭 배치될 수 있다.
상기 연결부는, 상기 공구를 상기 제2 스핀들에 탈착 시키도록 상기 베이스판을 전후방향으로 이동시키는 제1 이동부재 및 상기 베이스판을 상하 방향으로 이동시키는 제2 이동부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공장치는 공구의 방향전환이 용이하면서도 보다 넓은 가공부하에 대응할 수 있고, 복수개의 공구가 자동으로 교환될 수 있어 안정성 및 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 가공유닛의 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 확대도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 가공유닛의 작동 상태를 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 가공유닛의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 가공유닛 및 교환유닛의 사시도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 가공유닛 및 교환유닛의 측면도이다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 교환유닛의 작동 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공장치의 정면도이다.
도 1을 참고하면, 복합가공장치(10)는 베이스부(100), 제1 가공유닛(300), 제2 가공유닛(400) 및 교환유닛(500)을 포함할 수 있다.
베이스부(100)는 가공대상물(W)을 가공하기 위한 작업 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 베이스부(100)는 사각판 형상으로 상면에 가공대상물(W)이 배치될 수 있다.
또한, 베이스부(100)의 상면에는 가공대상물(W)을 고정할 수 있는 클램프부재(110)가 형성될 수 있다. 클램프부재(110)는 복수개로 형성되어 가공대상물(W)의 전후 폭방향을 따라 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 구동부(210) 및 가공부(220)를 포함할 수 있다.
구동부(210)는 일면에 제1 가공유닛(300)이 연결되어, 제1 가공유닛(300)을 상하 방향인 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동부(210)는 상하 방향으로 소정 길이 연장되는 판 형상으로, 전면에는 길이방향을 따라 제1 가이드레일(212)이 형성될 수 있다.
제1 가공유닛(300)은 후면에 제1 가이드레일(212)과 대응되는 제1 레일홈(미도시)이 형성되어 제1 가이드레일(212)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 제1 가공유닛(300)은 제1 가이드레일(212)을 따라 상하 방향으로 이동될 수 있다.
가공부(220)는 이동대(220a)와 포스트(220b)를 포함할 수 있다.
이동대(220a)는 가공대상물(W)의 상부에 배치되어 좌우방향으로 소정 길이 연장되는 판 형상으로, 전면에는 길이방향을 따라 제2 가이드레일(222)이 형성될 수 있다. 이때, 구동부(210)는 이동대(220a)와 연결되어, 구동부(210)를 가공대상물(W)에 대해 좌우 방향인 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 구동부(210)는 후면에 제2 가이드레일(222)과 대응되는 제2 레일홈(미도시)이 형성되어 제2 가이드레일(222)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 구동부(210)는 제2 가이드레일(222)을 따라 좌우 방향으로 이동되고, 이와 동시에 제1 가공유닛(300)이 좌우 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 포스트(220b)는 이동대(220a)의 양단부 각각에서 하방으로 연장될 수 있다. 이때, 각각의 포스트(220b) 하단부에는 가이드부재(224)가 형성될 수 있다. 이때, 가이드부재(224)는 제3 가이드레일(230)과 연결되어, 전후 방향인 X축 방향으로 이동될 수 있다.
제3 가이드레일(230)은 전후방향으로 연장되는 레일로써, 베이스부(100)의 좌측 및 우측에 각각 배치될 수 있다. 제3 가이드레일(230) 상에는 가공부(220)의 가이드부재(224)가 결합될 수 있다. 이에 따라, 가공부(220)는 제3 가이드레일(230)을 따라 전후 방향으로 이동되고, 이와 동시에 제1 가공유닛(300)이 전후 방향으로 이동될 수 있다.
제1 가공유닛(300)은 제1 가이드레일(212)을 구비한 구동부(210), 제2 가이드레일(222)을 구비한 가공부(220) 및 제3 가이드레일(230)을 통해 Z축, Y축, X축 방향으로 이동시될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 가공유닛의 단면도이다. 도 4는 도 3의 A 확대도이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 가공유닛의 작동 상태를 도시한 정면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 가공유닛(300)은 제1 몸체(310), 제2 몸체(320), 회전부(330) 및 고정부(340)를 포함할 수 있다.
제1 몸체(310)는 축방향이 Z축으로 배열되며 구동부(210)와 연결될 수 있다. 제1 몸체(310)는 후면에 제1 가이드레일(212)과 대응되는 제1 레일홈이 형성되어 제1 가이드레일(212)과 결합할 수 있다. 이에 따라, 제1 몸체(310)는 제1 가이드레일(212)을 따라 상하 방향으로 이동될 수 있다.
제1 몸체(310)의 하단에는 경사면(312)이 형성될 수 있다. 경사면(312)은 제1 몸체(310)의 중심축에 대하여 소정의 각도(A)를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 각도(A)는 45°로 형성될 수 있다. 또한, 경사면(312)의 중심부에는 회전부(330)의 축부재(332)가 삽입되도록 관통부(312a)가 형성될 수 있다.
또한, 제1 몸체(310)는 돌출부(314)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(314)는 경사면(312)으로 부터 제1 몸체(310)의 내측으로 돌출 형성될 수 있다. 돌출부(314)는 경사면(312)과 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 이때, 돌출부(314)는 관통부(312a)와 이격되어 관통부(312a)의 둘레방향을 따라 형성될 수 있다.
제2 몸체(320)는 제1 몸체(310)의 하단에 결합되며, 내부에는 가공대상물(W)을 가공하도록 공구(T)를 회전시키는 제1 스핀들(324)이 설치될 수 있다. 제1 스핀들(324)은 축방향이 제2 몸체(320)의 축방향과 일치하도록 배치될 수 있다. 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320)는 회전부(330)를 통해 연결되어 상호 회전할 수 있다.
또한, 제2 몸체(320)는 제1 몸체(310)와 인접한 단부에 경사면(312)과 대응되는 대응경사면(322)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 대응경사면(322)과 제2 몸체(320)의 중심축 사이의 각도는, 경사면(312)과 제1 몸체(310) 중심축 사이의 각도와 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 대응경사면(322)은 제2 몸체(320)의 중심축에 대하여 45°각도로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320)가 상호 회전할 경우 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320) 각각의 중심축은 90°~ 180°사이의 각도를 가질 수 있다.
회전부(330)는 축부재(332), 베어링(334) 및 동력전달부재(336)를 포함할 수 있다.
축부재(332)는 소정 길이로 연장되는 봉 형상으로, 경사면(312)에 대해 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 축부재(332)는 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320)를 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 축부재(332)는 일단부가 제2 몸체(320)의 대응경사면(322)에 연결된 채, 경사면(312)을 관통하여 제1 몸체(310)의 내부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 축부재(332)는 관통부(312a)를 통해 제1 몸체(310)의 내측으로 삽입될 수 있다.
베어링(334)은 제1 몸체(310)의 내측에 설치되어 축부재(332)의 외측에 끼워질 수 있다. 예를 들어, 베어링(334)은 돌출부(314) 내측에 배치되고 중심부에는 축부재(332)가 끼워질 수 있다. 이에 따라, 베어링(334)은 돌출부(314)에 의해 고정된 채 축부재(332)의 회전을 지지할 수 있다.
동력전달부재(336)는 제1 몸체(310)의 내측에 설치되어 축부재(332)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 동력전달부재(336)는 축부재(332)에 회전력을 전달하는 모터일 수 있다.
즉, 회전부(330)는 축부재(332), 베어링(334) 및 동력전달부재(336)를 통해 제2 몸체(320)를 소정의 각도로 회전시켜 제1 스핀들(324)의 각도를 조절할 수 있다.
한편, 고정부(340)는 하우징(341), 피스톤 로드(342), 가압부재(343) 및 마찰부재(344)를 포함할 수 있다.
하우징(341)은 제1 몸체(310) 내측에 고정되며 내부에 중공부(341a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(341)은 돌출부(314) 상에 고정될 수 있다. 하우징(341) 일측에는 중공부(341a)와 연결되는 유로(341b)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 유로(341b)를 통해 중공부(341a)에 오일을 공급함으로써 유압을 형성할 수 있다.
피스톤 로드(342)는 단부에 피스톤(342a)이 연결될 수 있다. 피스톤(342a)은 중공부(341a) 내부에 연결되어 하우징(341) 내부의 압력 변화에 따라 축방향으로 이동할 수 있다. 이때, 피스톤 로드(342)는 중심축 방향이 축부재(332)의 중심축 방향과 수직하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 하우징(341) 내부의 압력변화에 따라 피스톤 로드(342)는 축부재(332)와 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 중공부(341a)에 유압이 공급될 경우 피스톤 로드(342)가 인출되고, 유압을 제거할 경우 피스톤 로드(342)가 다시 인입될 수 있다.
가압부재(343)는 하우징(341)의 외측에서 피스톤 로드(342)의 단부에 연결될 수 있다. 가압부재(343)는 피스톤 로드(342)가 인출됨에 따라 축부재(332)에 밀착될 수 있다. 예를 들어, 가압부재(343)는 축부재(332)와 접촉하는 면이 축부재(332)의 외측면과 대응되도록 형성될 수 있다. 다른 예로, 가압부재(343)는 축부재(332)의 외측면과 대응되도록 곡률을 갖는 판 형상일 수 있다.
마찰부재(344)는 가압부재(343)의 일면에 형성되어 축부재(332)에 접촉함으로써 마찰력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 마찰부재(344)는 축부재(332)의 외측면과 대응되도록 형성될 수 있다.
즉, 고정부(340)는 피스톤 로드(342)에 압력을 가해 이동시킴으로써 가압부재(343)를 축부재(332)의 외측면에 밀착시켜 축부재(332)를 견고하게 고정시킬 수 있으며, 이에 따라 공구 및 스핀들의 절삭력 등의 외부 부하가 발생하더라도 축부재(332)의 회전을 방지하여 정밀한 가공이 이루어 질 수 있다.
한편 도 2, 도 5 및 도 6을 참고하면, 제1 가공유닛(300)은 가공대상물(W)의 다수의 면을 가공할 수 있다.
도 2를 참고하면, 제1 가공유닛(300)은 가공대상물(W)의 상부면을 가공하도록 구동될 수 있다. 이때, 제1 가공유닛(300)은 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320) 각각의 중심축이 일치하도록 형성되어, 제1 스핀들(324)의 중심축이 Z축 방향으로 배열될 수 있다. 이러한 제1 스핀들(324)에 장착되는 공구(T)는 하측을 향해 배치될 수 있다. 이때, 제1 가공유닛(300)이 구동부(210)에 의해 하강할 경우, 공구(T)가 가공대상물(W)의 상면을 가공할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 제1 가공유닛(300)은 가공대상물(W)의 좌측면 및 우측면을 가공하도록 구동될 수 있다. 먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 가공유닛(300)은 가공부(220)에 의해 Y축 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 제1 가공유닛(300)은 가공부(220)에 의해 Y축 방향으로 이동하여 가공대상물(W)보다 외측에 위치할 수 있다. 이때, 제1 가공유닛(300)은 구동부(210)에 의해 하강하여 가공대상물(W)의 측면과 인접한 위치로 이동될 수 있다.
제1 가공유닛(300)은 구동부(210)에 의해 하강된 후에 회전부(330)를 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 가공유닛(300)의 제2 몸체(320)가 제1 몸체(310)에 대해 회전되어, 제1 스핀들(324)의 각도가 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 가공유닛(300)은 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320) 각각의 중심축이 수직하도록 형성되어, 제1 스핀들(324)의 중심축이 Y축 방향으로 배열될 수 있다. 이때 제1 스핀들(324)에 장착되는 공구(T)는 가공대상물(W)의 측면을 향하므로, 공구(T)가 가공대상물(W)의 좌측면 및 우측면을 가공할 수 있다.
즉, 제1 가공유닛(300)은 회전가능한 구조를 통해 제1 스핀들(324)의 각도를 전환할 수 있을 뿐만 아니라, 가공부(220)에 의해 제1 가공유닛(300)을 원하는 위치로 이동시킴으로써 가공대상물(W)의 다수의 면을 가공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 가공유닛의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 가공유닛(300)은 제1 몸체(310), 제2 몸체(320), 제3 몸체(360), 제1 회전부(330), 제2 회전부(330a), 제1 고정부(340) 및 제2 고정부(340a)를 포함할 수 있다.
제3 몸체(360)는 제1 몸체(310)의 상단부에 연결되며 축방향이 Z축으로 배열될 수 있다. 이때, 제3 몸체(360) 및 제1 몸체(310)는 축방향이 일치할 수 있다. 제3 몸체(360)는 후면이 제1 가이드레일(212)과 결합되어, 제1 가이드레일(212)을 따라 상하 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 제3 몸체(360)는 하부면 중심부에 제2 회전부(330a)의 축부재(332)가 관통하며, 축부재(332)와 이격되어 축부재(332)의 둘레방향으로 형성되는 제2 돌출부(364)가 형성될 수 있다.
한편, 제1 몸체(310)의 하단에는 제2 몸체(320)가 결합될 수 있다. 이때, 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320)는 제1 회전부(330)를 통해 연결되고, 제1 몸체(310) 및 제3 몸체(360)는 제2 회전부(330a)를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 회전부(330)를 통해 제2 몸체(320)는 제1 몸체(310)에 대해 회전될 수 있고, 제2 회전부(330a)를 통해 제1 몸체(310)는 제3 몸체(360)에 대해 회전될 수 있다.
제2 회전부(330a)는 축부재(332), 베어링(334) 및 동력전달부재(336)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 회전부(330a)의 축부재(332)는 제1 몸체(310)의 상부면과 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 축부재(332)는 Z축 방향으로 배열되어, 일단부가 제1 몸체(310)의 상부면에 연결된 채, 제3 몸체(360)의 하부면을 관통할 수 있다.
베어링(334)은 제3 몸체(360)의 내측에 설치되어 축부재(332)의 외측에 끼워질 수 있다. 예를 들어, 베어링(334)은 제3 몸체(360)의 돌출부(364) 내측에 배치되고 중심부에는 축부재(332)가 끼워질 수 있다. 이에 따라, 베어링(334)은 돌출부(364)에 의해 고정된 채 축부재(332)의 회전을 지지할 수 있다.
이에 따라, 제1 회전부(330)는 제2 몸체(320)를 소정의 각도로 회전시켜 제1 스핀들(324)의 각도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 제2 회전부(330a)는 Z축을 기준으로 제1 몸체(310)를 회전시켜 제1 스핀들(324)의 방향을 변경할 수 있다.
예를 들어, 제1 가공유닛(300)은 제1 회전부(330)에 의해 제2 몸체(320)가 회전되어, 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320)의 각각의 중심축이 수직인 경우 제1 스핀들(324)의 중심축이 Y축 방향으로 배열될 수 있다. 이때 제1 스핀들(324)에 장착되는 공구(T)는 가공대상물(W)의 측면을 향하므로, 공구(T)가 가공대상물의 좌측면 및 우측면을 가공할 수 있다.
이 후, 제2 회전부(330a)에 의해 제1 몸체(310) 및 제2 몸체(320)가 Z축을 기준으로 회전되어, 제1 스핀들(324)의 중심축이 X축 방향으로도 배열될 수 있다. 이때, 제1 스핀들(324)에 장착되는 공구(T)는 가공대상물(W)의 전면 및 후면을 가공할 수 있다.
본 변형예에 따른 제1 가공유닛(300)은 회전가능한 구조를 통해 제1 스핀들(324)의 각도를 전환할 수 있을 뿐만 아니라 Z축을 기준으로 회전시킬 수 있고, 이러한 제1 가공유닛(300)을 가공부(220)를 통해 원하는 위치로 이동시킴으로써 가공대상물(W) 다수의 면을 가공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 가공유닛 및 교환유닛의 사시도이다. 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 가공유닛 및 교환유닛의 측면도이다. 도 10 내지 도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 교환유닛의 작동 상태를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9을 참고하면, 제2 가공유닛(400)은 제2 스핀들(410), 가이드레일(430) 및 가공몸체부(420)를 포함할 수 있다.
가이드레일(430)은 전후방향으로 연장되는 레일로써, 베이스부(100) 상면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 가이드레일(430)은 베이스부(100)의 전방측 및 후방측에 각각 배치될 수 있다.
또한, 가이드레일(430)에는 가공몸체부(420)를 매개로 제2 가공유닛(400)이 결합될 수 있다. 이에 따라, 제2 가공유닛(400)은 가이드레일(430)을 따라 전후 방향으로 이동되어 제2 가공유닛(400)이 가공대상물(W)에 대해 가까워지거나 멀어질 수 있다.
제2 가공유닛(400)은 베이스부(100) 상에서 전단 및 후단에 각각 배치되어, 가공대상물(W)의 전면 및 후면을 가공할 수 있다.
가공몸체부(420)는 베이스부(100) 상에 배치되며, 하단이 가이드레일(430)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 제2 가공유닛(400)은 가이드레일(430)을 따라 X축 방향으로 이동될 수 있다. 가공몸체부(420)는 일측에 가공대상물(W)을 가공하도록 공구(T)를 회전시키는 제2 스핀들(410)이 설치될 수 있다. 이때, 제2 스핀들(410)은 중심축이 X축 방향으로 배열될 수 있다.
또한, 제2 스핀들(410)에는 제1 공구(T1) 또는 제2 공구(T2)가 장착될 수 있다. 제2 스핀들(410)에 장착되는 제1 공구(T1) 또는 제2 공구(T2)는 복수개로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 공구(T1)는 드릴 공구이고, 제2 공구(T2)는 탭 공구일 수 있다. 제1 공구(T1)를 통해 가공대상물(W)을 드릴링하여 홀을 먼저 형성하고, 제2 공구(T2)를 통해 홀에 나사를 형성하는 태핑(Tapping) 가공을 할 수 있다.
즉, 제2 가공유닛(400)은 제1 공구(T1) 및 제2 공구(T2)를 교환하여 사용함으로써 가공대상물(W)에 대한 태핑 가공을 용이하게 할 수 있다. 제2 가공유닛(400)은 일측에 교환유닛(500)이 설치됨으로써 교환유닛(500)에 의해 제1 공구(T1) 및 제2 공구(T2)의 교환이 용이하게 이루어질 수 있다.
교환유닛(500)은 베이스판(510), 그리퍼(gripper, 520) 및 연결부(600)를 포함할 수 있다.
베이스판(510)은 원형으로 형성되는 판으로, 전면에 그리퍼(520)가 설치될 수 있다. 베이스판(510)에는 회전모터(610)가 연결되어, 회전모터(610)로부터 회전력을 전달받아 회전할 수 있다.
베이스판(510)의 전면에는 연결판(512)이 더 설치될 수 있다. 예를 들어, 연결판(512)은 상단 양측 및 하단 양측에 베이스판(510)의 외측으로 돌출되는 형태의 결합부(512a)가 형성될 수 있다. 각각의 결합부(512a)에는 그리퍼(520)가 설치될 수 있다.
그리퍼(520)는 베이스판(510)에 복수개가 고정 설치될 수 있다. 그리퍼(520)는 복수개로 형성되어 각각은 복수개의 결합부(512a)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 베이스판(510)의 상부 및 하부에 설치된 그리퍼(520)는 베이스판(510)의 중심부를 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다. 이때, 베이스판(510)의 하부에 설치된 그리퍼(520)에는 제1 공구(T1)가 장착되고, 베이스판(510)의 상부에 설치된 그리퍼(520)에는 제2 공구(T2)가 장착될 수 있다.
그리퍼(520)는 일단이 베이스판(510)에 연결되고, 타단은 공구(T)를 그리핑할 수 있도록 그립홈(522)이 형성될 수 있다. 그립홈(522)의 양측에는 그립홈(522)의 내측으로 돌출되는 돌기(523)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 그리퍼(520)가 그립홈(522)에 공구(T)를 끼워 그리핑하였을 때, 돌기(523)에 의해 공구(T)의 이탈이 방지될 수 있다.
연결부(600)는 회전모터(610), 제1 이동부재(620) 및 제2 이동부재(630)를 포함할 수 있다.
회전모터(610)는 베이스판(510)의 후방에 배치되며 회전축이 베이스판(510)의 중심에 연결될 수 있다. 이에 따라, 회전모터(610)는 회전축을 통해 베이스판(510)에 회전력을 전달함으로써 베이스판(510)을 회전시킬 수 있다.
제1 이동부재(620) 및 제2 이동부재(630)는 가공몸체부(420) 및 베이스판(510)을 연결할 수 있다. 예를 들어, 제1 이동부재(620)는 베이스판(510)의 후면에 수직한 방향으로 형성되는 실린더이고, 제2 이동부재(630)는 베이스판(510)의 후면과 수평한 방향으로 형성되는 실린더이다. 다른 예로, 제1 이동부재(620)는 전후 방향으로 형성되고, 제2 이동부재(630)는 상하 방향으로 형성되는 실린더이다. 이러한 제1 이동부재(620) 및 제2 이동부재(630)는 유압 또는 공압 방식의 실린더일 수 있다.
또한, 제1 이동부재(620)는 일단부가 회전모터(610)에 연결되고, 타단부는 제2 이동부재(630)에 의해 지지될 수 있다. 제1 이동부재(620)는 신장 또는 신축함에 따라 베이스판(510)을 X축 방향으로 이동시킬 수 있다.
제2 이동부재(630)는 일단부가 가공몸체부(420)의 상부에 연결되고, 타단부는 제1 이동부재(620)를 지지할 수 있다. 제2 이동부재(630)는 신장 또는 신축함에 따라 베이스판(510)을 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 9 내지 도 13를 참조하면, 교환유닛(500)은 제2 스핀들(410)에 장착되는 제1 공구(T1) 및 제2 공구(T2)를 교환시킬 수 있다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 가공유닛(400)에는 제1 공구(T1)가 장착되어 가공을 진행할 수 있다. 제1 공구(T1)를 통한 가공이 완료된 경우에는, 도 10에 도시된 바와 같이 교환유닛(500)의 그리퍼(520)가 교환 위치로 이동하여 제1 공구(T1)를 그리핑 할 수 있다. 이는 제2 이동부재(630)가 신축되어 베이스판(510)이 하강됨에 따라, 교환 위치에 배치되는 제1 공구(T1)가 그립홈(522)에 끼워져 그리핑되는 것이다.
이후, 그리퍼(520)에 그리핑된 제1 공구(T1)는 제2 스핀들(410)과 언클램프(unclamp) 될 수 있다. 이때 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 이동부재(620)가 신장되어 베이스판(510)이 전방으로 이동됨에 따라, 그리퍼(520)에 고정된 제1 공구(T1)가 제1 스핀들(324)로부터 분리할 수 있다.
이후, 베이스판(510)은 회전함에 따라 제1 공구(T1) 및 제2 공구(T2)의 위치를 변경할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 회전모터(610)가 구동됨에 따라 베이스판(510)이 회전하여 제2 공구(T2)를 교환 위치로 이동시킬 수 있다. 이에 따라 제2 공구(T2)는 가공몸체부(420)의 전면과 인접하게 배치될 수 있다.
이후, 그리퍼(520)에 그리핑된 제2 공구(T2)를 제2 스핀들(410)에 장착시킬 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 이동부재(620)가 신축되어 베이스판(510)이 후방으로 이동됨에 따라, 제2 공구(T2)가 가공몸체부(420) 및 제2 스핀들(410)에 장착되어 클램프(clamp)될 수 있다. 이에 따라, 제2 가공유닛(400)은 제2 공구(T2)를 통해 가공을 진행할 수 있다.
즉, 교환유닛(500)은 그리퍼(520)가 장착된 베이스판(510)을 회전시키거나 수직 및 수평이동 시킴으로써 복수개의 제1 공구(T1) 및 복수개의 제2 공구(T2)를 동시에 교환 가능할 수 있다. 이에 따라, 제2 가공유닛(400)은 공구를 자동으로 교환함으로써 가공 공정이 연속적으로 진행되어 생산성이 향상될 뿐만 아니라 안정성이 향상될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 복합가공장치
100: 베이스부 110: 클램프부재
210: 구동부 212: 제1 가이드레일
220: 가공부 220a: 이동대
220b: 포스트 222: 제2 가이드레일
224: 가이드부재 230: 제3 가이드레일
300: 제1 가공유닛 310: 제1 몸체
312: 경사면 320: 제2 몸체
322: 대응경사면 324: 제1 스핀들
330: 회전부 330a: 제2 회전부
332: 축부재 334: 베어링
336: 동력전달부재
340: 고정부 340a: 제2 고정부
341: 하우징 341a: 중공부
341b: 유로 342: 피스톤 로드
342a: 피스톤 343: 가압부재
344: 마찰부재
360: 제3 몸체 364: 제2 돌출부
400: 제2 가공유닛 410: 제2 스핀들
420: 가공몸체부 430: 가이드레일
500: 교환유닛 510: 베이스판
512: 연결판 512a: 결합부
520: 그리퍼 522: 그립홈
523: 돌기
600: 연결부 610: 회전모터
620: 제1 이동부재 630: 제2 이동부재
W: 가공대상물 T1: 제1 공구
T2: 제2 공구

Claims (10)

  1. 가공대상물을 안치시키는 베이스부;
    상기 베이스부 양측면에 위치하는 포스트 및 상기 포스트에 연결되어 상기 가공대상물과 이격된 이동대를 가지는 가공부;
    상기 가공부에 연결되고, 각도를 변경하여 상기 가공대상물의 상면 또는 측면을 가공하는 제1 가공유닛;
    상기 베이스부 상면에서 상기 가공대상물의 전면 또는 후면과 인접하게 설치되어, 상기 가공대상물의 전면 또는 후면을 가공하는 제2 가공유닛; 및
    상기 제2 가공유닛의 상면에 형성된 연결부와 연결되며, 상기 연결부를 중심으로 회전되는 교환유닛을 포함하고,
    상기 교환유닛은,
    상기 연결부에 연결되는 베이스판;
    상기 베이스판의 일면에 설치되어 공구가 장착되는 그리퍼를 복수개 포함하는 그리퍼군; 및
    상기 베이스판의 타면에 연결되어 회전력을 전달하는 회전모터를 포함하며,
    상기 그리퍼군은 복수개의 군으로 형성되고, 각각의 그리퍼군은 상기 베이스판의 회전경로를 따라 이격 배치되며,
    하나의 그리퍼군을 이루는 상기 복수개의 그리퍼는, 상기 베이스판의 회전반경방향과 수직한 일직선상을 따라 일렬로 배치되는 복합가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공부는,
    상기 이동대와 상기 제1 가공유닛에 각각 연결되며, 상기 가공대상물의 폭 방향으로 이동시키고, 상기 제1 가공유닛을 상기 가공대상물로 이동시키는 구동부를 포함하는 복합가공장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 가공유닛은,
    상기 구동부에 이동 가능하게 연결되어 일단부에 경사면이 형성되는 제1 몸체;
    상기 제1 몸체와 결합되며 일단부에 상기 경사면과 접촉하는 대응경사면이 형성되고, 제1 스핀들을 갖는 제2 몸체; 및
    상기 제1 몸체 내부에 설치되어 상기 제2 몸체를 회전시키는 회전부를 포함하는 복합가공장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전부는,
    상기 경사면에 수직방향으로 형성되어 일단이 상기 제2 몸체와 연결되고 타단은 상기 제1 몸체와 연결되는 축부재; 및
    상기 축부재 외측에 연결되는 베어링을 포함하는 복합가공장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 몸체는,
    상기 축부재가 삽입되도록 상기 경사면에 관통부가 형성되고, 상기 관통부 주위로 형성되는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부 및 상기 축부재 사이에는 상기 베어링이 배치되는 복합가공장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 가공유닛은,
    상기 제1 몸체 내부에 설치되어 상기 축부재를 고정시키는 고정부를 더 포함하는 복합가공장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 그리퍼군은,
    복수개로 형성되어 각각은 상기 베이스판의 중심을 기준으로 대칭 배치되는 복합가공장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 공구를 상기 제2 가공유닛에 탈착 시키도록 상기 베이스판을 전후방향으로 이동시키는 제1 이동부재; 및
    상기 베이스판을 상하 방향으로 이동시키는 제2 이동부재를 포함하는 복합가공장치.
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