KR102324484B1

KR102324484B1 - 터닝 센터의 공구대 장치

Info

Publication number: KR102324484B1
Application number: KR1020170033905A
Authority: KR
Inventors: 최재현
Original assignee: 두산공작기계 주식회사
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2021-11-11
Also published as: KR20180106168A

Abstract

터닝 센터의 공구대 장치는 베드 상에서 제1 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 새들, 상기 새들 상에서 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 제2 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 제1 슬라이드, 상기 제1 슬라이드 상에서 상기 제1 및 제2 방향들에 대하여 직교하는 제3 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 제2 슬라이드, 상기 제2 슬라이드의 일측에 설치되어 상기 제1 슬라이드 상부에서 상기 제2 슬라이드와 함께 이동 가능하고 복수 개의 공구들을 장착하기 위한 공구대, 및 상기 제1 슬라이드 및 상기 공구대 중 어느 하나에 돌출 형성된 지지 브라켓 및 상기 제1 슬라이드 및 상기 공구대 중 다른 하나에 설치되며 상기 브라켓과 상기 공구대의 상대 위치가 기 설정된 위치에 있을 때 상기 브라켓을 클램핑하기 위한 적어도 하나의 클램퍼를 구비하는 공구대 지지 유닛을 포함한다.

Description

터닝 센터의 공구대 장치{TOOL DEVICE FOR TURNING CENTER}

본 발명은 터닝 센터의 공구대 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수 개의 공구들이 장착되는 공구대를 갖는 Y축 터닝 센터에 관한 것이다.

일반적으로, 공작 기계는 터닝 센터와 머시닝 센터로 구분할 수 있다. 상기 터닝 센터는 회전되는 공작물을 공구를 이용해서 가공할 수 있다. 상기 터닝 센터는 복수 개의 공구들을 장착하고 가공 과정에서 필요한 공구를 인덱싱하는 터렛 공구대를 포함할 수 있다.

특히, Y축 터닝 센터에서 상기 터렛 공구대는 X축 슬라이더 상에서 컬럼을 따라 수직 방향으로 이동하며, 상기 컬럼으로부터 외팔보 형태로 매달인 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조적 취약성으로 인해, 강력 절삭이나 난삭재 절삭 가공시 채터링이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 과제는 Y축 터닝 센터에서 축 강성을 향상시킬 수 있는 공구대 장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 터닝 센터의 공구대 장치는 베드 상에서 제1 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 새들, 상기 새들 상에서 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 제2 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 제1 슬라이드, 상기 제1 슬라이드 상에서 상기 제1 및 제2 방향들에 대하여 직교하는 제3 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 제2 슬라이드, 상기 제2 슬라이드의 일측에 설치되어 상기 제1 슬라이드 상부에서 상기 제2 슬라이드와 함께 이동 가능하고 복수 개의 공구들을 장착하기 위한 공구대, 및 상기 제1 슬라이드 및 상기 공구대 중 어느 하나에 돌출 형성된 지지 브라켓 및 상기 제1 슬라이드 및 상기 공구대 중 다른 하나에 설치되며 상기 브라켓과 상기 공구대의 상대 위치가 기 설정된 위치에 있을 때 상기 브라켓을 클램핑하기 위한 적어도 하나의 클램퍼를 구비하는 공구대 지지 유닛을 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 클램퍼는 상기 지지 브라켓을 사이에 두고 서로 마주하도록 배치된 한 쌍의 실린더들, 및 상기 실린더들 내에서 전후진 이동 가능하도록 각각 배치된 한 쌍의 피스톤들을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 클램퍼는 상기 각각의 피스톤들의 일단부에 설치되고 상기 피스톤이 전진하여 상기 지지 브라켓과 접촉하는 브레이크 패드를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실린더들에는 유압 라인들이 형성되어 상기 피스톤들을 전후진 이동 시키기 위한 유압이 공급될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 지지 브라켓은 상기 제1 슬라이드 상에서 상부로 수직하게 연장하고, 상기 클램퍼는 상기 공구대의 일측면에 설치될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 공구대는 상기 복수 개의 공구들이 장착되는 터렛 헤드, 및 상기 제2 슬라이드에 고정 설치되고 상기 터렛 헤드를 회전 가능하도록 지지하는 터렛 구동부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, Y축 터닝 센터는 Y 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 외팔보 구조의 공구대를 지지하기 위한 공구대 지지 유닛을 포함할 수 있다. 상기 공구대 지지 유닛은 상기 공구대가 중력 방향으로 처지지 않도록 상기 공구대를 지지할 수 있다.

이에 따라, 직교형 Y축 터닝 센터의 구조적인 약점을 보완할 수 있다. 특히, 강력 절삭 및 난삭재 절삭과 같이 축에 부하가 많이 발생하는 가공 시, Y축 이송대를 견고히 고정하여 채터링을 방지함으로써 가공성을 향상시킬 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터닝 센터를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 공구대 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 공구대 장치를 나타내는 측면도이다.
도 4는 도 3의 공구대 지지 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 5a는 도 4의 공구대 지지 유닛에서 브라켓을 클램핑하는 클램퍼를 나타내는 단면도이다.
도 5b는 도 4의 공구대 지지 유닛에서 브라켓을 언클램핑하는 클램퍼를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 터닝 센터를 나타내는 사시도이다.도 2는 도 1의 공구대 장치를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 공구대 장치를 나타내는 측면도이다. 도 4는 도 3의 공구대 지지 유닛을 나타내는 사시도이다. 도 5a는 도 4의 공구대 지지 유닛에서 지지 브라켓을 클램핑하는 클램퍼를 나타내는 단면도이다. 도 5b는 도 4의 공구대 지지 유닛에서 지지 브라켓을 언클램핑하는 클램퍼를 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 3의 A 부분을 나타내는 도면이다. 상기 도면들 상에서 화살표로 표시된 방향 및 이의 반대 방향은 모두 동일한 방향으로 간주한다.

도 1 내지 도 5b를 참조하면, 터닝 센터(10)는 베드(20) 상에서 공작물을 클램핑하는 주축대(30) 및 상기 공작물을 가공하기 위하여 공구를 베드(20) 상에서 제1 방향(Z 방향) 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향(X 방향)과 제3 방향(Y 방향)으로 이송시키는 공구대 장치(100)를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 터닝 센터(10)는 Y축이 부가된 직교형 Y축 터닝 센터일 수 있다. 여기서, Z 방향은 베드(20)의 길이 방향이고, X 방향은 Z 방향과 직교하며 상기 공구를 상기 공작물을 향하여 이송시키는 방향이고, Y 방향은 Z 방향 및 X 방향에 직교하는 방향일 수 있다.

베드(20)는 가공 시 발행하는 칩의 원활한 배출을 위하여 수평면에 대하여 경사진 상부면(22)을 가질 수 있다. 예를 들면, 상부면(22)은 수평면에 대하여 일정 각도(예를 들면, 45도)의 기울기를 가질 수 있다. 따라서, X 방향 역시 수평면에 대하여 일정 각도의 기울기를 가질 수 있다. 공구대 장치(100)는 베드(20)의 상부면(22) 상에서 Z 방향을 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 터닝 센터(10)의 공구대 장치(100)는 새들(110), 제1 슬라이드(120), 제2 슬라이드(130), 공구대(140) 및 공구대 지지 유닛(200)을 포함할 수 있다.

새들(110)은 베드(20)의 경사면(22) 상에서 상기 제1 방향(Z 방향)으로 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 따라서, 새들(110)은 수평면 상에서 경사진 상태에서 슬라이딩 이동할 수 있다.

제1 슬라이드(120)는 새들(110) 상에서 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 상기 제2 방향(X 방향)으로 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 새들(110)의 상부면에는 제1 이송 가이드(112)가 형성되고, 제1 슬라이드(120)는 제1 이송 가이드(112)를 따라 상기 제2 방향(X 방향)을 따라 이동할 수 있다. 따라서, 제1 슬라이드(120)는 수평면 상에서 경사진 상태에서 슬라이딩 이동할 수 있다.

제2 슬라이드(130)는 제1 슬라이드(120) 상에서 수직하게 설치된 컬럼(122)을 따라 상기 제1 및 제2 방향들에 대하여 직교하는 상기 제3 방향(Y 방향)으로 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 컬럼(122)은, 작업자가 보았을 때, 제1 슬라이드(120)의 후방측에 위치할 수 있다. 컬럼(122)은 제1 슬라이드(120)의 후단에서 제1 슬라이드(120)로부터 수직하게 연장할 수 있다. 컬럼(122)의 일측면에는 제2 이송 가이드(124)가 형성되고, 제2 슬라이드(130)는 컬럼(122)의 제2 이송 가이드(124)를 따라 상기 제3 방향(Y 방향)을 따라 이동할 수 있다.

상기 제1 및 제2 슬라이드들은 리니어 가이드에 의해 슬라이딩 이동 가능하지만, 이에 제한되지는 않고, 볼 스크류 등과 같은 다양한 이송 메커니즘에 의해 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

공구대(140)는 제2 슬라이드(130)의 일측에 고정되고 제1 슬라이드(120) 상부에서 제2 슬라이드(130)와 함께 상기 제3 방향(Y 방향)을 따라 이동할 수 있다. 공구대(140)는 제2 슬라이드(130)에 고정 설치되는 터렛 구동부(142) 및 터렛 구동부(142)에 의해 회전 가능하도록 지지되는 터렛 헤드(144)를 포함할 수 있다. 터렛 헤드(144)는 둘레를 따라 복수 개의 공구 홀더들(146)을 구비하고, 공구 홀더들(146)는 공작물을 가공하기 위한 다양한 공구들이 장착될 수 있다. 터렛 구동부(142)는 터렛 헤드(144)를 회전시켜 복수 개의 공구들 중에서 선택된 공구를 인덱싱할 수 있다. 터렛 구동부(142)는 유압 모터, 서보 모터 등을 포함할 수 있다.

터렛 구동부(142)의 제1 측부는 제2 슬라이드(130)의 일측면 상에 고정되고, 터렛 헤드(144)는 터렛 구동부(142)의 전방 측부에 배치될 수 있다. 터렛 구동부(142)의 상기 제1 측부는 상기 제2 방향(X 방향)을 향하도록 배치되고, 터렛 구동부(142)의 상기 전방 측부는 상기 제 1 방향(Z 방향)을 향하도록 배치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 공구대(140)는 컬럼(122) 상에서 매달린 외팔보 형상을 가질 수 있다. 공구대(140)는 컬럼(122) 상에서 정해진 왕복 위치에서 슬라이딩 이동할 때, 터렛 구동부(142)의 하부면은 제1 슬라이드(120)의 상부면으로부터 이격되어 공구대(140)와 제1 슬라이드(120) 사이에 이격 공간이 존재할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 공구대 지지 유닛(200)은 공구대(140)가 제1 슬라이드(120) 상부의 기 설정된 높이에 있을 때 공구대(140)와 제1 슬라이드(120)를 서로 연결하여 고정시키기 위한 지지 브라켓(210) 및 적어도 하나의 클램퍼(clamper, 220)를 포함할 수 있다. 지지 브라켓(210)은 제1 슬라이드(120) 및 공구대(140) 중 어느 하나에 설치되고 클램퍼(220)는 제1 슬라이드(120) 및 공구대(140) 중 다른 하나에 설치되어 지지 브라켓(210)이 기 설정된 위치에 있을 때 지지 브라켓(210)을 클램핑하여 고정시킬 수 있다.

구체적으로, 지지 브라켓(210)은 제1 슬라이드(120) 상에서 상부로 수직하게 연장할 수 있다. 지지 브라켓(210)은 제1 슬라이드(120)의 수평 방향(X 방향)으로 연장하는 수평 연장부 및 상기 수평 연장부로부터 수직 방향(Y 방향)으로 연장하는 수직 연장부를 포함할 수 있다. 클램퍼(220)는 공구대(140)의 터렛 구동부(142)의 상기 제1 측부에 반대하는 제2 측부에 설치될 수 있다. 클램퍼(220)는 터렛 구동부(142)의 상기 제2 측부의 일면으로부터 Y 방향으로 소정 높이에 위치할 수 있다.

도 4 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 공구대 지지 유닛(200)은 지지 브라켓(210)의 상기 수직 연장부의 양측을 클램핑하기 위한 한 쌍의 클램퍼들(220a, 220b)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 클램퍼들(220a, 220b)은 지지 브라켓(210)의 양측을 클램핑하도록 Z 방향으로 서로 이격 배치될 수 있다. 한 쌍의 클램퍼들(220a, 220b)은 실질적으로 서로 동일한 구성을 가질 수 있다. 이하에서는, 하나의 클램퍼(220a)에 대하여만 설명하기로 한다.

클램퍼(220a)는 지지 브라켓(210)을 사이에 두고 서로 마주하도록 배치된 한 쌍의 실린더들(222a, 222b) 및 실린더들(222a, 222b) 내에서 전후진 이동 가능하도록 각각 배치된 한 쌍의 피스톤들(224a, 224b)를 포함할 수 있다. 또한, 클램퍼(220a)는 피스톤들(224a, 224b)의 일단부들에 각각 설치되고 상기 피스톤들이 전진하여 지지 브라켓(210)의 양면에 각각 접촉하는 브레이크 패드들(226a, 226b)을 더 포함할 수 있다.

선삭 가공을 하기 위하여 공구대(140)가 Y축 원점에 위치하면, 공구대 지지 유닛(200)의 클램퍼들(220a, 220b)은 지지 브라켓(210)을 클램핑하여 공구대(140)를 지지하여 축 강성을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 강력 절삭 시 채터링이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 클램핑을 위한 유압이 한 쌍의 실린더들(222a, 222b)을 지지하는 실린더 바디(221)에 형성된 제1 유압 라인(230)을 통해 실린더들(222a, 222b)에 공급되면, 피스톤들(224a, 224b)은 전진 이동하게 된다. 피스톤들(224a, 224)은 서로 가까워지게 되고, 브레이크 패드들(226a, 226b)은 지지 브라켓(210)의 양측면과 접촉하여 클램핑하게 된다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 언클램핑을 위한 유압이 실린더 바디(221)에 형성된 제2 유압 라인(232)을 통해 실린더들(222a, 222b)에 공급되면, 피스톤들(224a, 224b)은 후진 이동하게 된다. 피스톤들(224a, 224b)은 서로 멀어지게 되고, 브레이크 패드들(226a, 226b)은 지지 브라켓(210)의 양측면과 떨어져 언클램핑하게 된다.

예를 들면, 피스톤들(224a, 224b)은 실린더들(222a, 222b) 내에서 약 0.5mm의 스트로크로 전후진 이동하여 클램프/언클램프 동작을 수행할 수 있다.

공구대 지지 유닛(200)의 피스톤들(224a, 224b)은 공구대(140)가 제1 슬라이드(120) 상부의 기 설정된 높이(예를 들면, Y축 원점)에 있을 때 전진 이동하여 지지 브라켓(210)을 클램핑함으로써 공구대(140)를 지지할 수 있다. 상기 기 설정된 높이는 강력절삭 또는 난삭재 절삭과 같이 축에 부하가 많이 발생하는 가공이 수행될 때의 높이로 설정될 수 있다.

상술한 바와 같이, Y축 터닝 센터(10)는 Y 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 외팔보 구조의 공구대(140)를 지지하기 위한 공구대 지지 유닛(200)을 포함할 수 있다. 공구대 지지 유닛(200)은 공구대(140)가 중력 방향으로 처지지 않도록 공구대(140)를 지지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 터닝 센터 20: 베드
30: 주축대 40: 심압대
100: 공구대 장치 110: 새들
112: 제1 이송 가이드 120: 제1 슬라이드
122: 컬럼 124: 제2 이송 가이드
130: 제2 슬라이드 140: 공구대
142: 터렛 구동부 144: 터렛 헤드
146: 공구 홀더 200: 공구대 지지 유닛
210: 지지 브라켓 220, 220a, 220b: 클램퍼
221: 실린더 바디 222a, 222b: 실린더
224a, 224b: 피스톤 226a, 226b: 브레이크 패드
230: 제1 유압 라인 232: 제2 유압 라인

Claims

베드 상에서 제1 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 새들(saddle);
상기 새들 상에서 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 제2 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 제1 슬라이드;
상기 제1 슬라이드 상에서 상기 제1 및 제2 방향들에 대하여 직교하는 제3 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 제2 슬라이드;
상기 제2 슬라이드의 일측에 설치되어 상기 제1 슬라이드 상부에서 상기 제2 슬라이드와 함께 이동 가능하고, 복수 개의 공구들을 장착하기 위한 공구대; 및
상기 제1 슬라이드 및 상기 공구대 중 어느 하나에 돌출 형성된 지지 브라켓 및 상기 제1 슬라이드 및 상기 공구대 중 다른 하나에 설치되며 상기 지지 브라켓과 상기 공구대 사이의 상대 위치가 기 설정된 위치에 있을 때 상기 지지 브라켓을 클램핑하여 고정시키기 위한 적어도 하나의 클램퍼를 구비하는 공구대 지지 유닛을 포함하고,
상기 클램퍼는
상기 지지 브라켓을 사이에 두고 서로 마주하도록 배치된 한 쌍의 실린더들; 및
상기 실린더들 내에서 전후진 이동 가능하도록 각각 배치된 한 쌍의 피스톤들을 포함하는 터닝 센터의 공구대 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 클램퍼는 상기 각각의 피스톤들의 일단부에 설치되고 상기 피스톤이 전진하여 상기 지지 브라켓과 접촉하는 브레이크 패드를 더 포함하는 터닝 센터의 공구대 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더들에는 유압 라인들이 형성되어 상기 피스톤들을 전후진 이동 시키기 위한 유압이 공급되는 터닝 센터의 공구대 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 지지 브라켓은 상기 제1 슬라이드 상에서 상부로 수직하게 연장하고, 상기 클램퍼는 상기 공구대의 일측면에 설치되는 터닝 센터의 공구대 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 공구대는
상기 복수 개의 공구들이 장착되는 터렛 헤드; 및
상기 제2 슬라이드에 고정 설치되고 상기 터렛 헤드를 회전 가능하도록 지지하는 터렛 구동부를 포함하는 터닝 센터의 공구대 장치.