KR20030033091A

KR20030033091A - 공작 기계

Info

Publication number: KR20030033091A
Application number: KR10-2003-7004958A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 크바크; 한스-요아힘 다이
Original assignee: 혼스베르그 람 존더베르그 쪼이그마쉬넨 게엠베하
Priority date: 2000-10-09
Filing date: 2001-10-06
Publication date: 2003-04-26
Also published as: DE10049810B4; CA2423671A1; EP1332018A1; HUP0302634A3; WO2002032619A1; MXPA03002938A; US20040102297A1; CN1468161A; CZ2003984A3; DE10049810A1; HUP0302634A2; JP2004532741A; AU2001295596A1; BR0114486A

Abstract

공작 기계는 안내부(11)를 가지는 수직 지지부(10)를 포함하며, 작업편(15)을 보유한 작업편 캐리어(13)는 X 축을 따라 수직방향으로 변위될 수 있다. 두개의 주축대(24, 30)는 Y 방향의 각 수평 안내부(27, 28)를 따라 변위될 수 있다. 안내부(27, 28)는 프레임을 형성하며, 그 프레임의 개구부(23)는 주축대(24, 30)를 위한 통로를 포함하는 루버에 의해 폐쇄된다. 이에 따라, 낙하하는 칩핑에 대한 장애물이 없고 수직 벽을 갖추었으며 측방향이 폐쇄된 작업 챔버가 얻어진다. 칩핑을 넘쳐흐르게(flushed away)할 필요가 없기 때문에, 분무 냉각에 의해 최소한의 윤활이 실행될 수 있으며, 그에 따라 칩핑에 부착되는 액체의 양을 줄일 수 있다.

Description

공작 기계{MACHINE TOOL}

청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 공작 기계는 DE 32 36 356 C2 에 공지되어 있다. 그러한 공작 기계는 작업편 캐리어(carrier)가 수직 변위되도록 배치된 수직 지지부를 포함한다. 기계 베이스상에 스핀들 헤드가 배치되고, 상기 스핀들 헤드는 수평방향으로 변위가능하고 또한 스핀들의 축방향으로 이동가능하다. 또한, 기계 베이스상에는 공구 교환 수단을 구비한 회전식 공구 매거진이 배치된다. 공구 교환 수단은 공구 매거진의 교환 위치로부터 주축대까지의 공구의 이송(또는 그 반대의 이송)을 위해 배치되며, 이는 주축대가 상기 이송을 위한 위치에 도달하였을 때 이루어진다. 가공될 작업편 및 주축대가 수평방향으로 배향되기 때문에, 가공중에 발생하는 칩핑(chipping)은 작업편 캐리어를 충격하지 않고 또는 작업편 캐리어나 작업편에 누적되지 않고 자유롭게 낙하될 수 있다.

EP 0 806 998 B1 에는 수직방향으로 변위가능한 두개의 주축대를 포함하는 공작 기계가 기재되어 있으며, 상기 각각의 주축대는 작업편 캐리어상에 부착된 작업편에 대해 개별적으로 작용할 수 있으며, 나머지 주축대는 공구 매거진상에서 공구의 교환을 실시할 수 있다. 공구 매거진은 회전식 매거진으로서 구성되고 각 주축대가 공구 매거진상에서 자체의 교환 위치를 가지도록 배열된다. 공작 기계는 여러가지 공구를 이용하여 작업편을 신속하고도 효과적으로 가공하기에 적합하다. 작업편에 대한 신속한 작업은 냉각 액체가 잔뜩 묻어 있는 상당한 양의 칩핑을 발생시키는 경향이 있다. 이러한 칩핑은 작업편 캐리어의 안내 트랙상으로 낙하될 것이다. 이러한 안내부에는 작업편 캐리어의 활주를 방해하는 것을 방지하기 위한 박판 덮개가 구비되어 있지만, 발생된 칩핑은 누적되어 큰 퇴적물을 형성하고, 결과적으로 칩핑 배출을 방해하고 덩어리를 형성할 것이다. 칩핑의 배출을 위해, 칩 컨베이어로 연장하는 경사진 벽이 작업편 캐리어의 안내부 아래쪽에 마련된다. 냉각 액체는 다량으로 공급되며, 칩핑의 배출을 보호하고 칩핑으로 인한 막힘을 방지하는데 사용된다.

본 발명은 작업편을 가공하기 위한 공작 기계 특히, 픽-업(pick-up) 작동중에 주축대(headstock)를 이동시킴으로써 공구를 교환할 수 있게 허용하는 공구 매거진(magazine)을 포함하는 공작 기계에 관한 것이다.

도 1 은 공작 기계의 제 1 실시예의 개략적인 사시도.

도 2 는 도 1 에 따른 기계의 평면도.

도 3 은 도 1 의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 부분 절개하여 도시한, 도 1 에 따른 기계의 측면도.

도 4 는 두개의 공구 매거진을 가지는 공작 기계의 구성을 도시한 사시도.

도 5 는 동시에 이동될 수 있는 두개의 작업편 캐리어를 구비한 공작 기계를 도시한 사시도.

도 6 은 도 5 에 따른 공작 기계의 개량 실시예를 도시한 사시도.

본 발명의 목적은 작업편 캐리어, 주축대 및 공구 매거진을 구비한 공작 기계를 제공하는 것으로서, 그 공작 기계는 작업편의 신속한 가공에 적합하고 신속한 작업중에 발생하는 칩핑에 의해 유발되는 방해 경향이 적다.

본 발명에 따라, 상기 목적은 청구범위 제 1 항에 기재된 특징들에 의해 이루어진다. 따라서, 수평 회전 축선을 가지는 작업편 캐리어는 수직 지지부상에 장착되고, (하나 이상의) 주축대는 수평방향으로 연장하는 제 1 이동 축선을 따라 수평방향으로 안내된다. 본 발명에 따른 공작 기계에서, 작업편 캐리어로부터 연장하는 작업편이 외팔보식(cantilevered)으로 공간내로 자유롭게 돌출하는 한편 작업편으로부터의 칩핑은 방해되지 않고 낙하되도록, 작업편 캐리어의 안내부는 수직방향으로 배치된다. 작업편 캐리어에 부착된 작업편 아래쪽의 공간은 낙하하는 칩의 경로를 방해할 수 있는 어떠한 구조적인 부분도 가지고 있지 않다. 칩은 칩 컨베이어 또는 칩핑을 배출하기 위한 기타 장치가 배치된 바닥으로 자유롭게 하향 낙하될 수 있다.

본 발명은 칩핑을 세척하기 위한 냉각제에 대한 필요성을 제거시키는 이점을 제공한다. 따라서, 냉각 공정은 경제적인 냉각제의 공급을 통해, 예를 들어 냉각제의 분무에 의해 수행될 수 있다. 분무식 냉각에서, 분무 액체는 작업편상에 액적(droplet)으로 분무된다. 이러한 것은 액체 제트와 유사한 윤활 및 냉각 특성을 제공하나, 냉각 액체의 소모는 상당히 적어진다. 유리하게도, 보다 적은 냉각제가 칩핑에 부착될 것이고 칩핑으로부터의 냉각제의 제거는 보다 용이해질 것이다. 또한, 분무 윤활에 의해 제공될 수 있는 최소-량 윤활은 공구의 수명을 연장시킬 것이고 개선된 작업편의 표면 품질을 제공할 수 있을 것이다. 칩핑의 개선된 배출로 인해, 본 발명의 공작 기계는 분무 윤활을 수행하기에 적합하다.

또 다른 이점은 주축대가 공구 매거진의 수직 전방 스트랜드(strand)로의 직접적인 접근로를 가짐으로써 공구 교환 장치가 필요하지 않다는 것이다. 각각의 주축대는 공구 매거진의 전방 스트랜드로부터 필요한 공구를 가져올 수 있을 것이며; 이를 위해, 주축대는 공구 매거진으로부터 공구를 직접 취할 수 있는 교환 위치로 이동된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 주축대의 안내부는 내부에서 주축대가 이동하도록 허용되고 윈도우(window)를 둘러싸는 사각형 프레임 부품이다. 상기 윈도우는 주축대의 위치에 맞춰 조정될 수 있고 내부에 개구가 배치된 루버(louver)를 구비한다. 윈도우를 폐쇄하는 루버와 조합하여, 사각형 프레임은 수직 벽을 형성하며, 칩핑이 그 벽을 따라 낙하할 수 있게 한다.

바람직하게, 주축대의 안내부와 조합된 지지부는 평면에서 볼 때 L-자형의 구조물을 형성하며, 그 구조물은 상보적(相補的)인 벽 및 도어 각각과 함께 가공 챔버의 측면을 폐쇄한다. 이러한 방식에서, 드릴링의 낙하를 방해할 수 있는 내측 장착부가 없고 수직 벽만을 가지는 측방향의 연속적인 폐쇄 가공 챔버가 얻어진다.

바람직하게, 본 발명의 공작 기계는 두개의-스핀들 기계로서 사용되며, 이 때 각각의 하나의 주축대는 가공을 수행하는 동안 다른 주축대는 공구의 교환을 수행할 수 있다. 양 스핀들은 서로 수직방향으로 이격된 수평방향 안내부들을 따라 이동하도록 구성된다. 주축대가 픽-업 작업 중에 공구의 교환을 수행할 수 있도록, 각 안내부들은 공구 매거진에 대해 상대적으로 배치된다. 공정 중에, 주축대는 공구 매거진의 공구 홀더(교환 위치에 위치된다) 뒤쪽에서 이동할 것이고, 한편 주축대에 체결된 공구는 공구 교환기의 이용 없이 공구 홀더로 직접 이송된다. 유사한 방식에서, 주축대는 Z-축을 따라 직접 접근하여 공구 매거진으로부터 공구를 가져온다.

만약 주축대가 상부측을 따라 이동하도록 디자인된 하부 안내부가 제공된다면, 그 안내부는 칩핑 수집 수단에 연결된 스커트(skirt)에 의해 하향 방향으로 적절하게 결합된다. 상기 스커트는 중력만에 의해 칩핑을 베출하도록 제공된 수직 벽의 부품을 구성한다. 바람직하게, 이러한 수집 수단은 칩 컨베이어로서 제공된다.

본 발명에 의해, 두개의 공구 매거진을 주축대용 안내부의 양 단부상에서 공통의 수직 평면내에 제공할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 두개의 작업편 캐리어가 제공되어 처리중의 작업편의 양측면에 결합된다. 이를 위해, 두개의 수직 지지부가 제공되고, 그 지지부는 작업편 캐리어용 수직 안내부를 포함한다. 수직 안내부는 박판 루버 또는 유사한 수직 덮개 수단에 의해 덮여지고, 그에 따라 칩핑의 침입을 예방한다. 이것은 공구 매거진에 적용할 수도 있다. 가공 챔버내로는 공구의 교환에 필요한 공구 매거진의 부분만이 돌출한다. 기타 모든 부분들은 가공 챔버의 각 제한 벽 뒤에 위치되며, 이러한 격벽을 통한 공구 매거진의 통로는 칩 밀봉부에 의해 폐쇄된다.

이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3 에 도시된 공작 기계는 수직방향으로 제어되면서 이동하는 캐리지(12)를 가지는 수직 안내부(11)를 구비하는 수직 지지부(10)를 포함한다. 캐리지(12)상에서, 작업편 캐리어(13)는 수평 회전 축선(14)을 중심으로 제어되어 회전되도록 지지된다. 가공되는 작업편(15)은 작업편 캐리어(13)에 고정될 것이다. 캐리지(12)의 X-축을 따른 이동은 지지부(10)의 내부에 마련된 스핀들 구동부에 의해 실행되고, 상기 스핀들 구동부는 스핀들(16), 캐리지(12)에 연결된 스핀들 너트(17), 및 스핀들(16)을 회전시키는 모터(18)를 포함한다. 모터(18)는 작업편 캐리어(13)의 정밀한 높이 조절을 가능하게 하는 NC 구동부(NC=수치 제어)이다. 캐리지(12)에는 작업편 캐리어(13)를 회전시키기 위한 추가적인 NC 구동부(도시 안 됨)가 장착된다.

하부 비임(19) 및 상부 비임(20)은 지지부(10)로부터 수평방향으로 연장한다. 그 비임들은 서로 이격되어 배치되고 지지부(10) 및 수직 포스트(post)(21)와 함께 사각형 윈도우(23)를 폐쇄하는 사각형 프레임(22)을 형성한다. 윈도우(23)내에는 공구(26)가 체결되어 있고 회전가능한 구동 스핀들(25)을 포함하는 주축대(24)가 배치된다. 주축대(24)는 축방향으로 연장하는 이동 축선(Z1) 방향을따라 캐리지(34)상에서 스핀들(25)까지 이동하도록 구성된다. 캐리지(34)는 스핀들(25)의 축방향에 대해 직각을 이루어 연장하는 제 1 이동 축선(Y1)을 따라 수평 안내부(27)내에서 이동가능하며, 안내부(27)의 길이방향을 따라 이동된다. 축선(Y1 및 Z1)을 따른 이동은 주축대(24)에 의해 실행된다. X-축을 따른 이동과 축선(14)을 중심으로한 회전은 작업편(15)에 의해 실행된다. 작업편 캐리어의 장착 표면은 회전 축선(14)과 일치하고 제 1 축선(Y1)에 평행하게 연장하는 법선(法線)을 갖는다.

비임(19)의 상부측에는 제 2 주축대(30)가 배치된 캐리지(29)를 위한 수평방향 안내부(28)가 마련된다. 주축대(30)는 공구(32)가 체결된 스핀들(31)을 포함한다. 주축대(30)는 제 1 이동 축선(Y2)을 따라 그리고 축방향으로 연장하는 제 2 이동 축선(Z2)을 따라 안내부(28)상에서 스핀들(31)까지 이동가능하다. 이동 축선(Z2)을 따른 이동은 선형 구동부(33)에 의해 발생된다.

두개의 스핀들(25, 31)의 각각은 각 주축대의 각각의 모터(35, 36)에 의해 회전가능하게 구동된다.

지지부(10)상에는 공구 매거진(37)이 장착되며, 상기 매거진은 외측으로 돌출한 공구 캐리어(39)를 갖춘 회전하는 연속 무한 컨베이어(38)을 구비한다. 각각의 공구 캐리어(39)는 공구(40)의 샤프트를 사이에 클램핑하기 위한 두개의 핑거(finger)를 포함한다. 공구 매거진(37)은 이동 축선(Y1 및 Y2)에 평행하게 연장하는 수직 평면내에 배치된다. 공구 매거진의 수직 전방 스트랜드(41)는 지지부(10)로부터 외측으로 돌출하고 각각의 주축대(24, 30)에 대한 두개의 교환위치를 포함한다. 교환 위치내에 배치된 공구(40)는 각 주축대(24, 30)의 스핀들에 의해 파지되고 취해질 수 있다. 한편, 각 주축대(24, 30)는 스핀들(25, 31)에 부착된 공구(26, 32)를 교환 위치에 배치된 공구 매거진(37)의 작업편 홀더(39)로 전달할 수 있다. 연속 컨베이어(38)의 구동은 모터(42)에 의해 제어된다.

도 2 에 명백히 도시된 바와 같이, 수평방향 비임(19, 20)과 함께 수직 지지부(10)는 평면에서 볼 때 L-자형의 구조물을 형성하며, 그 구조물은 가공 챔버(43)를 폐쇄한다. 가공 챔버(43)는 측벽(44) 및 전방 벽(45) 또는 도어에 의해 추가로 경계지어지며, 그에 따라 측부들이 완전하게 둘러싸여지게 된다. 프레임(22)에 의해 둘러싸여진 윈도우(23)는 도 1 에 도시되지 않은 루버(46)에 의해 폐쇄된다. 루버는 두 개의(각 주축대(24, 30)에 하나씩) 길이방향 슬롯을 포함하는 박판 루버이다. 이동 축선(Y1 또는 Y2) 방향으로 주축대(24, 30)의 각각의 위치에 맞도록 형성되고 주축대(24, 30)만이 통과할 수 있게 하면서 윈도우(23)의 나머지는 폐쇄된 상태로 유지하게 하는 박판에 의해 상기 슬롯들이 폐쇄된다. 비임(19)의 전방 벽은 수직 스커트(47)에 의해 형성된다. 따라서, 가공 챔버(43)는 수직 벽들에 의해서만 경계지어 진다. 가공 챔버(43)의 하단부에는 칩 컨베이어(48)가 배치되고, 그 컨베이어는 예를 들어 벨트 또는 체인 컨베이어 또는 스크류 컨베이어로서 제공될 수 있다. 컨베이어는 가공 챔버(43)의 전체 폭을 점유하도록 크기가 정해지며 공작 기계로부터 낙하된 칩핑을 제거할 것이다.

도 4 에 따른 실시예는, 지지부(10)상의 공구 매거진(37)과 별개로, 유사한 공구 매거진(37a)이 포스트(21)상에 배치된다는 점에서 제 1 실시예와 상이하다.양 공구 매거진은 동일한 높이에 배치되고 주축대(24, 30)의 수평방향으로의 이동 경로를 경계지으며, 이 때 각 주축대(24, 30)는 공통의 수직 평면내에 배치된 각각의 공구 매거진(37, 37a)에 접근할 수 있다.

양 공구 매거진(37, 37a)내에서, 후방 또는 외측의 스트랜드(50)는 지지부(10) 및 포스트(21)의 외부에 배치되고 그에 따라 공구의 수동 교환을 위해 외부에서 접근할 수 있을 것이다.

도 5 에 따른 실시예에서, 포스트(21)를 대체하여, 지지부(10)외에 추가적인 지지부(10a)가 제공된다. 지지부(10a)는 수직 안내부를 따른 제어된 이동 및 수평 종축선을 중심으로한 회전을 위해 배치된제 2 의 작업편 캐리어(13a)를 포함한다. 작업편(15)은 그 작업편의 각 단부에 의해 각 작업편 캐리어(13, 13a)내로 클램핑될 수 있다. 작업편 캐리어(13, 13a)는 수직 방향으로 동시에 이동되며 또한 동시에 회전된다. 이러한 작업편의 두 측면(two-sided) 클램핑 부착은 크거나(bulky) 또는 무거운 작업편의 경우에도 정밀한 위치결정을 제공한다.

한편, 선택적으로, 예를 들어 보조 바아(bar)를 하나의 작업편 캐리어(13a)에 고정시킬 수도 있고; 그 바아는 작업편에 부착되고 그 작업편을 측면에서 지지할 것이다.

도 5 에 따른 실시예에 대체적으로 대응하는 도 6 에 도시된 실시예에서, 두 작업편 캐리어(13, 13a)는 그 작업편 캐리어들 사이에 클램핑된 U-자형 홀더(55)를 유지하며, 그 홀더의 레그(56)는 축(57)에 의해 작업편 캐리어에 부착된다. 홀더(55)의 베이스(58)는 작업편(60)의 부착을 위한 회전 테이블(59)를 지지한다.축(57)을 중심으로 홀더(55)를 피봇팅함으로써, 작업편(60)은 경사 위치가 될 수 있으며, 그에 따라, 각 주축대(24, 30)에 고정된 공구를 이용하여, 각도 가공 공정을 실행할 수 있다. 피봇 가능한 홀더(55)는 다른 곳 또는 다른 방향에서의 가공 공정을 수행할 수 있도록 작업편(60)을 신속하게 재위치시킬 수 있게 한다.

도 4 내지 도 6 에 따른 각 실시예에서, 측방향으로 폐쇄된 가공 챔버(43)가 제공되며; 상기 도면들에서는 보다 용이한 관찰이 가능하도록 벽들(44, 45)을 생략하였다. 어떠한 경우에도, 칩핑은, 고정부의 방해 없이, 칩의 수집 수단(48) 예를 들어 칩 컨베이어상으로 수직 벽을 따라 낙하될 것이다.

각 실시예에서, 공작 기계의 모든 기능들은 미리 정해진 프로그램에 따라 수치 제어되어 작업편의 가공 및 공구의 교환이 완전히 자동적으로 실행될 수 있다. 공구 매거진(37, 37a)의 제어 역시 완전히 자동화 되며, 각각의 필요한 공구(40)는 교환 위치로 전달된다. 유사하게, 작업편(15)의 교환과 그 작업편의 공급 및 제거도 제어 방식으로 수행된다.

Claims

수평 회전 축선(14)을 중심으로 회전되도록 수직 지지부(10)상에 배치된 작업편 캐리어(13), 제 1 이동 축선(Y1) 및 축방향으로 연장하는 제 2 이동 축선(Z1)을 따른 제어된 이동을 위해 스핀들(25)의 축방향에 직각으로 연장하는 수평방향 안내부(27)상에 배치된 하나 이상의 주축대(24), 및 하나 이상의 공구 매거진(37)을 포함하는 공작 기계에 있어서,

상기 공구 매거진(37)은 상기 제 1 이동 축선(Y1)에 평행하게 연장하는 수직 평면내에 배치되고 수직 전방 스트랜드(41)를 포함하며, 상기 스트랜드는 상기 지지부(10)에 평행하게 연장하고 주축대에 의한 직접적인 접근을 위한 교환 위치를 각 주축대(24)의 높이에서 구비하는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 1 항에 있어서, 상기 주축대(24)의 안내부(27)는 상기 주축대(24)의 이동을 허용하는 윈도우(23)를 폐쇄하는 사각형 프레임(22)의 부품이며, 상기 윈도우(23)는 상기 주축대(24)의 위치에 맞출 수 있는 개구부를 가지는 루버(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지부(10)는 상기 주축대(24)의 안내부(27)와 함께 평면상에서 볼 때 L-자형의 구조물을 형성하며, 상보적인 벽들(44, 45)과 도어들 각각과 함께 가공 챔버(43)를 측면에서 폐쇄하는 것을 특징으로 하는공작 기계.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 주축대(30)를 지지하는 하부 안내부(28)가 제공되고, 상기 하부 안내부(28)는 칩핑 수집 수단(48)에 연결된 스커트(47)에 의해 하향 방향으로 결합된 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 두개의 공구 매거진(37, 37a)이 공통의 수평 평면내에 제공되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 작업편 캐리어(13, 13a)를 각각 포함하는 두개의 수직 지지부(10, 10a)가 제공되고, 양 작업편 캐리어는 서로 동시에 회전될 수 있고 그리고 높이가 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
제 6 항에 있어서, 상기 작업편 캐리어(13, 13a)는 베이스(58)에 회전가능한 테이블(59)이 장착된 U-자형 홀더(55)의 레그를 지지하는 것을 특징으로 하는 공작 기계.