KR102352747B1 - 공작기계 - Google Patents

Abstract

공작기계에서 절단상태의 검출동작 및 위치결정동작의 전체를 동작에 필요한 시간을 단축하기 위하여, 자동선반(1)(공작기계)은 주축(50)에서 돌출되는 봉재(90)가 들이밀어져 봉재(90)의 위치를 결정하는 위치결정블록(20)과 주축(50)의 축심C 방향으로 교차하는 방향을 향해 진행함으로써 봉재(90)의 절단상태를 검출하는 검출자(30)를 구비하고, 위치결정블록(20)은 검출자(30)의 진행을 허용하는 홈(21)(통로의 일례)을 가지면서 검출자(30)가 진행하는 방향과 같은 방향으로 이동하여 봉재(90)와 접촉시킨 접촉 자세와 봉재(90)와의 접촉을 해제한 해제자세가 상화 전환되며 검출자(30)는 해제자세에서 통로를 통해서 진행을 한다.

Description

공작기계

본 발명은 공작기계에 관한 것이다.

공작기계는 주축의 선단에서 돌출된 봉재의 위치결정부재에 들이밀어 접촉시켜 가공할 때 봉재의 위치를 결정하게 된다. 한편 봉재는 가공이 끝난 부분이 절단공구를 사용한 절단가공에 의해 절단되어 분리된다. 절단가공 후에는 절단된 상태의 판정이 이루어진다 (예를 들면 특허문헌1참조). 특허문헌1에 기재된 공작기계는 봉재에 접촉하는 검출자를 검출수단으로 하며 검출수단을 이동시킴으로써 절단상태의 판정이 이루어진다. 또한 검출수단을 주축의 축심방향과 교차하는 방향으로 이동시키고 진행시켜 절단상태의 판정을 진행하는 것도 일반적으로 잘 알려져 있다.

특허문헌1: 특허 제4266295호 공보

위치결정부재에 의한 봉재의 위치결정은 절단상태의 판정에 이어서 이루어지기 때문에 검출수단을 절단가공 판정을 할 수 있는 위치에 배치하여, 예를 들면, 검출수단의 주축의 축심방향에 교차하는 방향으로 이동시키고 진행시켜, 절단상태의 판정을 실시하며, 봉재에 대해서 적절하게 가공이 이루어졌음이 검출되면, 이어서 사전에 설정된 위치에 위치결정부재를 배치하고 그 위치결정부재에 봉재의 선단면을 들이밀어 접촉시킴으로써 봉재의 위치결정이 이루어진다.

즉, 절단가공이 종료된 후에는 검출수단이 절단상태의 판정을 실시할 수 있는 소정의 위치로 이동할 필요가 있으며 위치결정부재와 봉재가 접촉할 수 있는 소정의 위치로 이동할 필요가 있다. 검출수단과 위치결정부재를 각각 이동시키는 시간에 의해 가공에 필요한 시간이 장시간화 되는 문제점이 있으며 가공 전체의 사이클타임을 단축할 필요가 생긴다.

본 발명은 상기 사정을 고려하여 발명된 것으로 절단상태의 검출동작 및 봉재의 위치결정동작에 필요한 시간을 단축할 수 있는 공작기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 주축에서 돌출되는 봉재가 들이밀어져 접촉됨으로써 상기 봉재의 위치를 결정하는 위치결정부재와 상기 주축의 축심 방향으로 교차하는 방향으로 진행함으로써 상기 봉재의 절단상태를 검출하는 검출수단을 갖추며 상기 위치결정부재는 상기 검출수단의 진행을 허용하는 통로를 가지며 상기 검출수단이 진행하는 방향과 같은 방향으로 이동하며 상기 봉재와 접촉시킨 자세와 상기 봉재와의 접촉을 해제한 해제자세가 상호 전환되며 상기 검출수단은 상기 해제자세에서 상기 통로를 통해서 상기 진행을 실시하는 공작기계이다.

본 발명에 따른 공작기계에 따르면 절단상태의 검출동작 및 봉재의 위치결정 동작에 필요한 시간을 단축할 수 있다.

도1은 본 발명의 공작기계의 일 실시형태인 자동선반을 도시한 개략 사시도이다.
도2는 도1에 도시한 자동선반에서의 칼날거치대, 위치결정블록 및 절단검출수단을 도시한 정면도이다.
도3은 도1에 도시한 자동선반의 칼날거치대, 위치결정블록 및 절단검출수단을 도시한 측면도이다.
도4는 도1에 도시한 자동선반의 절단상황의 검출 및 위치결정 동작의 처리를 나타내는 순서도이다.
도5는 도4의 스텝2(S2)후의 봉재와 칼날거치대의 위치관계를 도시한 도3에 상응하는 측면도이다.
도6은 도4의 스텝3(S3)후의 봉재와 칼날거치대와의 위치관계를 도시한 도2에 상응하는 정면도이다.
도7은 도6에 도시한 상태에서 절단상태의 검출 전 상태로 이행한 봉재와 검출자와의 위치관계를 나타낸 도2에 상응하는 정면도이다.
도8은 도4의 스텝4(S4)에서의 봉재와 검출자와의 위치관계를 도시한 도2에 상응하는 정면도이다.
도9는 도4의 스텝5(S5)의 주축이 후퇴한 상태에서의 봉재와 위치결정블록과의 위치관계를 나타내는 도3에 상응하는 측면도이다.
도10은 도4의 스텝5(S5)의 위치결정 전의 상태에서 봉재와 위치결정블록과 검출자의 위치관계를 도시한 도2에 상응하는 정면도이다.
도11은 도4의 스텝6(S6)의 위치결정 상태에서의 봉재와 위치결정블록과의 위치관계를 도시한 도3에 상응하는 측면도이다.

본 발명에 따른 공작기계의 일례인 자동선반(1)은 도1에 도시한 바와 같이 제어부(70)의 제어에 따라 주축(50)에서 돌출되듯이 주축(50)에 파지된 봉재(90)에 대하여 주축50의 축심C방향(Z방향)의 전방에서 빗살형의 칼날거치대(10)(공구대의 일례)에 고정된 바이트(11)(공구의 일례) 등으로 가공을 실시한다. 칼날거치대(10)에 Z방향에 교차하는 Y방향의 Y축을 중심으로 하여 선회 가능한 칼날거치대가 일체적으로 고정되어 선회칼날거치대에 의하여 봉재(90)를 이른바 B축가공할 수 있다. 봉재(90)는 칼날거치대(10)에 대하여 주축(50)의 축심C를 사이에 두고 서로 반대방향으로 향하는 별도의 빗살형의 칼날거치대(10')에 고정된 바이트로 가공할 수도 있다. 또한 해당 칼날거치대(10)는 주축(50)의 축선방향(Z방향)으로 이동이 자유롭도록 지지되고 있다. 또한 봉재(90)는 공지의 바 피더에 의하여 주축(50)에 대해 후방에서 공급된다.

칼날거치대(10)는 축심C에 대하여 서로 수직으로 교차하는 수평방향의 X방향과 연직방향의 Y방향으로 각각 이동한다. 칼날거치대(10)에는 봉재(90)의 가공이 끝난 부분을 절단하여 떼어내는 절단가공을 실시하는 절단바이트(15)(절단공구의 일례)를 포함하는 복수의 가공용 바이트(11)가 Y방향으로 배열되어 장착되어 있다.

칼날거치대(10)는 각 바이트(11)가 봉재(90)에 접촉하지 않도록 X방향으로 퇴피하여 Y방향으로 이동함으로써 가공에 사용되는 바이트(11)가 선택되고 X방향의 봉재(90)측으로 이동함으로써 선택된 바이트(11)에 의한 봉재(90)를 가공할 수 있다.

칼날거치대(10)에는 도2, 3에 도시한 바와 같이 절단바이트(15)의 하방으로 위치결정블록(20)(위치결정부재의 일례)이 일체적으로 고정되어 있다. 위치결정블록(20)은 칼날거치대(10)의 이동에 따라 X방향 및 Y방향으로 이동한다.

위치결정블록(20)에는 주축(50)측에 봉재(90)의 선단면(91)이 들이밀어져 접촉되는 접촉면(23)이 형성되어 있다. 위치결정블록(20)은 칼날거치대(10)의 이동에 의하여 봉재(90)(선단면(91))를 들이밀어 접촉시킬 수 있는 접촉위치(들이밀어 접촉시키는 자세)에서 X방향을 따라 봉재(90)에 접촉하지 않는 퇴피위치(해제자세)까지 이동할 수 있다.

위치결정블록(20)에는 도2에 도시한 바와 같이 X방향(주축(50)의 축심 C방향으로 교차하는 방향)으로 뻗은 홈(21)(통로의 일례)이 형성되어 있다. 이 홈(21)은 도3에 도시한 바와 같이 접촉면(23)에 움푹 들어간 요상(凹狀) 부분으로서 형성되어 있다. 홈(21)에는 홈(21)에 따라 똑바르게 뻗은 봉형태의 강체 검출자(30)(검출수단의 일례)가 배치되어 있다. 검출자(30)에는 가이드(32)를 따라 진퇴하는 굴곡 가능한 와이어(33)를 통하여 에어실린더(31)가 접촉되어 있다.

검출자(30)는 에어실린더(31)에 의하여 홈(21)에 따라서 X방향으로 이동할 수 있다. 에어실린더(31)의 동작에 따라 와이어(33)가 가이드(32)에 대하여 배출된 상태에서는 와이어(33)에 눌린 검출자(30)가 X방향으로 전진하여 도2의 2점쇄선이 나타내듯이 위치결정블록(20)의 내측단면(22)에서 돌출된다. 한편 에어실린더(31)의 동작에 의하여 와이어(33)가 가이드(32)로 끌려들어간 상태에서는 와이어(33)에 의해 당겨진 검출자(30)가 X방향으로 후퇴하여 도2에서 파선으로 나타낸 바와 같이 위치결정블록(20)의 내측단면(22)보다도 더 안으로 들어간다.

검출자(30)가 봉재(90)에 닿음으로써 검출자(30)의 이동이 규제된다. 제어부(70)는 검출자(30)의 돌출된 길이에 따라서 절단가공에 의한 봉재(90)의 절단의 성공여부(절단상태의 일례)를 검출할 수 있다. 검출자(30), 에어실린더(31), 가이드(32), 와이어(33) 및 제어부(70) 등에 의하여 절단 검출 장치가 구성되어 있다.

이상과 같이 구성된 자동선반(1)은 도4에 도시한 처리의 흐름에 따라서 동작한다. 봉재(90)에 대해서 바이트(11)에 의한 통상적인 가공이 이루어져(S1) 이 가공이 종료된 후에는 절단 바이트(15)에 의한 절단 가공이 이루어진다(S2). 절단바이트(15)의 절손 등이 없고, 절단가공이 정상적으로 이루어진 경우에는 도5에 도시한 바와 같이 절단가공에 의하여 잘려나간 부분은 예를 들면 하방에 낙하된 상태이기 때문에 도시되어 있지 않다.

도1에 도시한 바와 같이 절단가공 후, 칼날거치대(10)는 X방향으로 이동하여 퇴피하고(도4 S3), 도7에 도시한 바와 같이 Y방향에서 홈(21)의 중심을 축심C에 맞추어 검출자(30)의 위치가 축심C와 같은 위치가 되도록 Y방향으로 이동한다(도4의 S3). 이 때 위치결정블록(20)은 퇴피위치에 있다. 이 후 제어부(70)의 제어에 의하여 검출자(30)를 X방향으로 전진하여 진행시킴으로써 제어부(70)는 절단상태를 검출한다(도4의 S4). 제어부(70)가 절단가공이 정상적으로 이루어지지 않았음을 검출했을 때 (도4의 S4에서 NO)에는 절단바이트(15)의 절손 등이 있었음을 추측할 수 있기 때문에 자동선반(1)에 의한 가공은 종료된다.

제어부(70)가 절단가공이 정상적으로 이루어진 것을 검출했을 때 (도4의 S4에서 YES)에는 자동선반(1)은 봉재(90)의 Z방향의 위치결정을 행한다. 도10에서 도시한 바와 같이 제어부(70)는 에어실린더(31)를, 와이어(33)를 끌어당겨 넣듯이 동작시켜, 검출자(30)를 위치결정블록(20)의 내측에 홈(21)에 따라서 집어넣으면서 칼날거치대(10)를 X방향으로 전진시켜서 위치결정블록(20)을 축심 C위에 배치한다(도4의 S5).

이어서 제어부(70)는 주축(50)이 봉재(90)를 보유하고 있는 척(Chuck)을 열어 주축(50)에 대해 봉재(90)를 Z방향으로 이동가능 하게 하여 (도4의 S6), 봉재(90)를 Z방향으로 전진시켜 도11에 도시한 바와 같이 선단면(91)이 위치결정블록(20)의 접촉면(23)에 들이밀어 접촉시킴으로써 봉재(90)의 위치결정을 수행한다(도4의 S6).

봉재(90)의 위치결정이 이루어진 상태에서 제어부(70)는 주축(50)을 가공길이만큼 후퇴시키고 봉재(90)를 척(Chuck)하도록 제어한다. 그 후에 제어부(70)는 위치결정블록(20)이 봉재(90)에서 떨어지도록 칼날거치대(10)를 X방향으로 후퇴시켜 다음 가공에 사용하는 측정 바이트(11)를 선택하도록 칼날거치대(10)를 Y방향으로 이동시켜(도4의 S7), 스텝1(S1)으로 돌아와, 봉재(90)에 대한 다음의 가공을 수행하도록 주축(50) 및 칼날거치대(10)를 제어하여, 이하, 상기 동작을 반복한다.

이와 같이 구성된 실시형태의 자동선반(1)에 따르면 검출자(30)를 홈(21)을 거쳐서 진행시킴으로써 절단상태의 검출을 수행할 수 있으며 검출자(30)의 검출동작에서의 이동방향(X방향)과 위치결정블록(20)의 위치결정동작에서의 이동방향(X방향)이 같기 때문에 절단상태의 검출 후에 칼날거치대(10)를 Y방향으로 이동시키지 않고 X방향으로 이동시키는 것만으로 봉재(90)의 위치결정을 수행할 수 있다. 따라서 칼날거치대(10)를 Y방향으로 이동시킨 후에 위치결정블록(20)을 축심(C)를 향해서 X방향으로 전진시키는 경우에 비하여 절단상태의 검출동작 및 위치결정동작에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.

본 실시형태의 자동선반(1)은 위치결정블록(20)이 칼날거치대(10)에 고정되어 있기 때문에 위치결정블록(20)을 칼날거치대(10)와는 별도로 독립시켜서 이동시키는 이동수단을 갖출 필요가 없다. 단 본 발명에 따른 공작기계는 위치결정 부재가 공구대에 고정된 것으로 한정되는 것이 아니라 공구대와는 별체로 공구대와는 독립되어 이동하는 것이어도 무방하다.

본 실시형태의 자동선반(1)은 검출자(30)가 통과하는 통로가 위치결정블록(20)의 접촉면(23)에 요상으로 형성된 것이기 때문에 접촉면(23)을 요상으로 절삭 등을 함으로써 간단하게 통로를 형성할 수 있다. 단 본 발명에 따른 공작기계는 검출자가 통과하는 통로가 위치결정부재의 접촉면에 형상된 것으로 한정하지 않고 위치결정부재의 내부에 형성된 주상의 공간인 구멍이어도 무방하다.

또한 접촉면(23)에 형성된 요상의 부분으로서는 홈(21)(바닥면 및 양측면을 가지며 (바닥면이 양측면과 구별되지 않으며 부드럽게 연결되어 있는 것을 포함한다), 상방이 개방된 요상의 공간 부분)이라고 하는 형태에 한정되지 않으며 예를 들면 일방의 측면이 존재하지 않는 요상 부분인 파인 부분이나 바닥면이 존재하지 않는 요상의 부분인 슬릿 등이어도 무방하다.

본 실시형태의 자동선반(1)은 요상 부분의 일례로서의 홈(21)이 봉재(90)의 선단면(91)이 위치결정블록(20)의 접촉면(23)에 접한 상태에서 선단면(91)에서의 중심인 축심C에 대응하여 형성되어 있기 때문에 만약 절단가공에서 봉재(90)의 선단면(91)의 중심에 선단면(91)에서 Z방향으로 돌출된 원주형태의 보스가 잔존한 경우에도 위치를 결정할 때에 그 돌출된 보스는 접촉면(23)보다 더 깊이 파인 홈(21)으로 진입하기 때문에 선단면(91)의 접촉면(23)에 들이댈 수 있어 보스가 접촉면(23)에 닿음으로 인한 봉재(90)의 위치 결정 정확도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.

단 본 발명에 따른 공작기계는 요상 부분이 봉재의 선단면이 위치결정 부재의 접촉면에 접한 상태에서 봉재의 선단면의 중심에 대응하여 형성되어 있는 것에 한정되지 않고 요상의 부분이 봉재의 선단면에서의 중심에서 어긋난 위치에 형성되어 있어도 무방하다.

상기 실시형태는 강체의 검출자(30)의 홈(21)을 통하여 X방향으로 진행시켜 절단상황의 검출을 수행하도록 구성된 예를 설명했으나 절단 검출장치를 레이저 광선 조사 및 조사한 레이저 광선의 반사의 수광 등을 통하여 절단상황을 검출하도록 구성할 수도 있다. 이 경우 조사되는 레이저 광선과 반사되는 레이저 광선을 홈(21)을 통하여 진행시킬 수 있다.

관련출원의 상호참조

본 출원은 2016년 8월 31일에 일본국특허청에 출원된 특허출원 2016-170350에 따라 우선권을 주장하며 그 모든 개시는 완전히 본 명세서에서 참조를 통해 포함된다.

Claims (4)

1. 주축(50)에서 돌출되는 봉재(90)를 들이밀어 접촉시킴으로써 상기 봉재(90)의 위치를 결정하는 위치결정부재(20); 및
   상기 주축(50)의 축심 방향과 직교하는 방향으로 전진함으로써 상기 봉재(90)의 절단상태를 검출하는 검출수단(30);
   을 포함하고,
   상기 위치결정부재(20)는 상기 검출수단(30)의 전진을 허용하는 통로(21)를 포함하고, 그리고 상기 검출수단(30)이 전진하는 방향과 같은 방향으로 이동하여 상기 봉재(90)와 접촉시킨 접촉자세와 상기 봉재(90)와의 접촉을 해제한 해제자세가 상호 전환되고, 그리고,
   상기 검출수단(30)은 상기 위치결정부재(20)가 상기 해제자세일 때 상기 통로(21)를 통하여 상기 전진을 수행하는,
   공작기계.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 위치결정부재(20)는 상기 봉재(90)의 절단가공을 행하는 절단공구(15)가 장착된 공구대(10)에 고정되어 있는,
   공작기계.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 통로(21)는 상기 봉재(90)의 선단면(91)이 접촉되는 접촉면(23)에 형성된 요상의 부분인,
   공작기계.
4. 제 3 항에 있어서,
   요상의 부분의 중심은 상기 선단면(91)이 상기 접촉면(23)에 접한 상태로 상기 선단면(91)에서의 중심에 나란히 형성되어 있는,
   공작기계.

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