KR200412258Y1 - 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조에 관한 것으로서, 특히, 공작물의 가공시 발생되는 칩을 수거함에 있어, 상기 칩이 베드에 형성된 경사면에 의해 집적되도록 하고 집적된 칩이 컨베이어에 의해 실시간 배출되도록 함으로써 칩 수거를 위한 별도의 구성품과 이의 설치를 위한 공간을 배제하면서도 효과적인 칩 수거를 구현할 수 있는 장점이 있으며, 이에 더하여, 크로스바에 보강빔을 내설하고 상기 보강빔이 볼트로 지지되도록 하여 상기 크로스바의 휨 현상을 완벽히 방지할 수 있는 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조에 관한 것이다.

머시닝센터, 크로스바, 휨, 칩, 수거, 베드, 테이블

Description

머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조 {Structure of Machining Center for Removing Chip}

도 1은 본 고안에 따른 머시닝센터의 외형을 나타낸 사시도,

도 2는 도1의 부분 측면도,

도 3은 본 고안에 따른 머시닝센터의 크로스바를 나타낸 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 머시닝센터에서 베드와 테이블의 결합구조를 나타낸 단면도,

도 5는 도 4에서 칩의 이동경로를 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 베드 11: 가이드레일

13: 홈 15: 경사면

17: 컨베이어 18: 롤러

20: 테이블 21: 레일홈

25: 칼럼 30: 크로스바

31: 프레임 32: 레일

35: 보강빔 37: 볼트

50: 이동유닛 51: 수평이동체

53: 가이드부재 55: 수직이동체

70: 가공헤드 75: 공구

100: 머시닝센터

본 고안은 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조에 관한 것으로서, 특히, 공작물의 가공시 발생되는 칩을 수거함에 있어, 상기 칩이 베드에 형성된 경사면에 의해 집적되도록 하고 집적된 칩이 컨베이어에 의해 실시간 배출되도록 함으로써 칩 수거를 위한 별도의 구성품과 이의 설치를 위한 공간을 배제하면서도 효과적인 칩 수거를 구현할 수 있는 장점이 있으며, 이에 더하여, 크로스바에 보강빔을 내설하고 상기 보강빔이 볼트로 지지되도록 하여 상기 크로스바의 휨 현상을 완벽히 방지할 수 있는 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝센터는 금형 및 기계부품의 가공시 삼차원 가공과 컴퓨터를 이용한 수치제어 기능이 구비되어 입력된 가공데이터에 의해 자동으로 삼차원 가공을 할 수 있는 CNC(Computerized Numerical Control)장치의 일원으로 널리 이용되고 있다.

이와 같은 머시닝센터는 통상, 도어를 구비한 외장케이스 내부에 공작물의 가공을 위한 다수의 구성품이 배치된다.

이하, 상기 머시닝센터의 구성을 간략히 설명하면 다음과 같다.

상기 머시닝센터는 크게, 각 구성품을 지지하는 밑판에 해당되는 베드와, 상기 베드 상에서 왕복 슬라이딩 될 수 있도록 상기 베드의 상면에 LM 가이드(LM Guide)등으로 결합되며, 공작물이 안치되는 테이블과, 상기 베드의 양측면에 상기 베드와는 수직하도록 설치되는 복수개의 컬럼과, 상기 양 컬럼들을 잇는 크로스바와, 상기 크로스바와 이동유닛에 의해 결합되며 일측에 공작물 가공을 위한 공구가 결합되는 헤드로 구성된다.

이와 같은 구성의 머시닝센터는 상기 테이블의 평면상의 전,후 이동과 상기 이동유닛에 의한 헤드의 평면상의 좌,우 이동과 높이방향으로의 이동에 의해 공구와 공작물을 목적하는 위치(가공을 위한 위치)로 이동시켜 공작물의 가공공정을 수행한다. 이때, 상기 가공공정에서 발생되는 칩(Chip)은 상기 테이블 및 베드의 측면에 부설되는 별도의 수거함에 수집되는 것이 일반적이다. 즉, 종래에는 칩 수거를 위해 통상 베드의 양측면에 호퍼 형태의 칩 수거함을 구비하였는데, 이와 같은 칩 수거 구조는 전반적으로 장치의 체적을 증가시킬 뿐 아니라, 머시닝센터 내부에서 불규칙적으로 흩날리는 칩을 효과적으로 수거하기에는 역부족이었다.

한편, 상기와 같은 문제점과는 별도로 종래의 머시닝센터에서는 크로스바의 휨을 효과적으로 방지하기 위한 구조가 제시되지 않아 상기 크로스바의 휨 현상이 종종 발생하였다. 상기 크로스바는 공구가 결합된 헤드를 비롯하여 상기 헤드의 X축 및 Z축 방향의 이동을 위한 다수의 연결체가 결합되는 것으로서, 이에 상기 구성품의 하중에 의해 상기 크로스바의 휨 현상이 발생할 경우 공구의 Z축 방향 오차가 발생하여 가공 정밀도에 치명적인 악영향을 끼치게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 공작물의 가공시 발생되는 칩을 수거함에 있어, 칩 수거를 위한 별도의 구성품과 이의 설치를 위한 공간을 배제하면서도 효과적인 칩 수거를 구현할 수 있는 머시닝센터의 구조를 제공함에 있다.

이에 더하여, 본 고안은 크로스바의 휨 현상을 완벽히 방지할 수 있는 머시닝센터의 구조를 제공함에 그 다른 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 고안은 베드와 슬라이딩 이동가능하게 결합되며 공작물이 안치되는 테이블과, 상기 베드의 양측면에 각각 수직으로 설치되는 복수개의 칼럼들과, 일측과 타측이 각각 상기 칼럼들에 결합되는 크로스바와, 상기 크로스바에 이동유닛을 통해 상,하 및 좌,우로 이동가능하게 결합되어 일측에 결합된 공구로 공작물을 가공하는 가공헤드를 포함하여 구성되는 머시닝센터에 있어서, 상기 베드의 상면에는 양측 가장자리로 상기 테이블과의 결합을 위한 가이드레일이 형성되고 양 가이드레일의 중심에 공작물의 가공시 발생되는 칩을 집적시키기 위한 홈이 형성되고, 상기 가이드레일과 홈 사이에는 상기 칩을 홈으로 유도하도록 상기 홈을 향하여 하향 경사진 경사면이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 크로스바가 외면에 레일이 형성된 프레임과; 상기 프레임의 하중에 의한 휨을 방지하도록 상기 프레임에 길이방향으로 내설되는 보강빔과; 상기 보강빔의 하중에 의한 휨을 방지하도록 상기 프레임의 외측면으로 부터 관통되며 그 끝단이 상호 대향되도록 각각 상기 보강빔에 접하는 복수개의 볼트; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 고안은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 고안의 바람직한 실시예의 설명에 앞서, 본 고안이 속한 머시닝센터는 통상 도어가 구비된 외장케이스를 포함하나, 이는 본 고안의 요지와 무관하므로 이하의 설명에서 상기 외장케이스의 도시 및 별도의 설명은 생략함을 밝혀둔다.

도 1은 본 고안에 따른 머시닝센터의 외형을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도1의 부분 측면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 머시닝센터의 크로스바를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 고안에 따른 머시닝센터에서 베드와 테이블의 결합구조를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 4에서 칩의 이동경로를 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 머시닝센터(100)는 크게 베드(10), 테이블(20), 칼럼(25), 크로스바(30), 이동유닛(50), 가공헤드(70)로 구성된다.

상기 베드(10)는 상기 구성품들을 지지하며, 그 상면에는 양측 가장자리로 가이드레일(11)이 형성된다. 이때, 상기 가이드레일(11)은 상기 테이블(20)과의 결합을 위해 형성된 것이다. 또한, 상기 베드(10)의 상면에는 양 가이드레일(11)의 중심에 위치하도록 홈(13)이 형성되는데, 여기서 상기 홈(13)의 형성은 공작물의 가공시 발생되는 칩을 집적시키기 위함이다. 또한, 상기 가이드레일(11)과 홈(13) 사이에는 상기 칩을 홈(13)으로 유도하도록(미끄러짐에 의해) 상기 홈(13)을 향하여 경사진 경사면(15)이 형성된다. 즉, 상기와 같은 베드(10)는 양측 가장자리에 각각 가이드레일(11)이 형성되고, 상기 양 가이드레일(11) 사이에(바람직하게는 중심) 홈(13)이 형성되며, 상기 홈(13)을 중심으로 좌우 대칭되도록 경사면(15)이 형성된 구조를 갖는다.

또한, 상기와 같은 구성에 더하여, 베드(10)의 홈(13)에 컨베이어(17)를 설치하면, 상기 홈(13)에 집적된 칩을 외부, 즉, 별도의 수거장치로 이송시키는 것이 가능하다. 여기서, 상기 컨베이어(17)는 모터(미도시) 등에 의해 회전되는 다수의 롤러(18)에 밀착 결합되어 상기 롤러(18)가 회전됨에 따라 순환되는 것으로 통상의 컨베이어 구성에 다름아니다.

상기 테이블(20)은 상기 베드(10)와 슬라이딩 이동가능하게 결합되며 그 상면에는 공작물이 안치되는 것으로서, 상기 베드(10)에 형성된 가이드레일(11)과의 결합을 위한 레일홈(21)이 하측면에 형성된다. 이때, 상기 레일홈(21)은 상기 테이블(20)과 베드(10)의 결합시 상기 테이블(20)의 양측면이 상기 베드(10) 보다 돌출되지 않도록 테이블(20)의 양측 가장자리에 형성된다.

상기 칼럼(25)은 복수개 구성되어 도면상 상기 베드(10)의 좌,우 양측면에 각각 수직으로 설치된다.

상기 크로스바(30)는 일측과 타측이 각각 상기 칼럼(25)들에 결합되는 것으로, 즉, 상기 칼럼(25)들을 가로질러 잇게 되며, 이하의 구성을 갖는다.

상기 크로스바(30)는 프레임(31), 보강빔(35), 볼트(37)를 포함하여 구성된다.

상기 프레임(31)은 크로스바(30)의 외체에 해당되는 것으로서, 그 외면에는 후술될 이동유닛(50)과 연계되는 레일(32)이 형성된다. 상기 보강빔(35)은 상기 프레임(31)의 하중에 의한 휨을 방지하도록 상기 프레임(31)에 길이방향으로 내설된다. 이와 같은 보강빔(35)은 상기 볼트(37)에 의해 그 중앙부위가 지지되어 하중에 의한 휨이 방지되는데, 이를 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 프레임(31)에 보강빔(35)이 내설된 상태에서 복수개의 볼트(37)가 상기 프레임(31)의 외측면으로부터 관통되는데, 이때, 상기 볼트(37)들은 그 끝단이 상호 대향되며 각각 상기 보강빔(35)에 접한다. 결국, 상기와 같은 구조는 상기 볼트(37)들이 상기 보강빔(35)의 중앙부위를 지지하여 상기 보강빔(35)이 자중, 그리고, 후술될 이동유닛(50), 가공헤드(70)의 하중에 의해 휘게 되는 현상을 방지한다.

한편, 전술한 바 있는 이동유닛(50)은 수평이동체(51), 가이드부재(53), 수직이동체(55)를 포함한다.

상기 수평이동체(51)는 상기 프레임(31)에 형성된 레일(32)을 매개로 상기 프레임(31)과 결합되는데, 이에 따르면, 상기 수평이동체(51)는 상기 레일(32)에 안내되어 상기 프레임(31)의 길이방향으로 좌,우 이동되는 것이 가능하다.

상기 가이드부재(53)는 대략 "봉" 형상을 위하며 후술될 수직이동체(55)의 상,하 이동을 위한 것으로서, 이를 위해 상기 수평이동체(51)에 상기 프레임(31)과는 수직하도록 설치된다.

상기 수직이동체(55)는 전술하였듯, 상기 가이드부재(53)에 의해 안내되어 상기 베드(10)에 수직된 방향으로 상,하 이동되도록 상기 가이드부재(53)와 결합되며, 도면상 하측에 가공헤드(70)가 결합된다. 여기서, 상기 가공헤드(70)는 일측에 공작물을 가공하기 위한 공구(75)가 결합된다.

이상의 설명에서 상기 이동유닛(50)의 구성품 및 테이블(20)의 이동을 위해서는 모터 등의 구동수단(미도시)과 상기 구동수단과 각 구성품의 동력을 전달하는 기어, 체인, 스크류 등의 동력전달수단(미도시)이 설치되어야 함은 당연하다. 상기 구동수단이 설치된 구조와 작용원리에 관한 기술은 공지된 바 있으며, 또한, 이에 관하여 별도의 설명이 없이도 당해 업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 본 고안의 요지가 희석됨을 기피하여 상기 구동수단의 설치구조 및 작용원리에 관한 설명은 생략한다.

이하에서는 본 고안에 따른 머시닝센터의 작용원리를 설명한다.

전술한 구성 및 구조에 따라, 본 고안에 따른 머시닝센터(100)에서는 공구(75)가 결합된 가공헤드(70) 및 공작물을 이동유닛(50), 그리고 테이블(20)을 통해 목적하는 지점(공작물의 가공을 위한 지점)으로 이동시킨다.

즉, 상기 테이블(20)은 도면상 Y축 방향으로 이동되며, 상기 이동유닛(50)의 수평이동체(51)는 프레임(31)의 레일(32)에 안내되어 X축 방향으로, 그리고 상기 이동유닛의 수직이동체(55)는 상기 수평이동체(51)에 설치된 가이드부재(53)에 의해 안내되어 ,Z축 방향으로 각각 이동된다.

상기와 같이 이동유닛(50) 및 테이블(20)이 이동됨에 따라 공작물과 공구(75)가 목적하는 지점으로 이동되면, 상기 공구(75)에 의해 공작물이 가공될 것이다.

이때, 공작물의 가공 과정에서 발생되는 칩은 상기 베드(10)에 형성된 경사면(15)에 의해 홈(13)으로 안내되어 집적되고 상기 홈(13)에서 상기 칩은 상기 홈(13)에 설치된 컨베이어(17)를 통해 외부로 이송된다.

결국, 상기한 바에 의하면, 공작물의 가공시 발생되는 칩은 베드(10)에 형성된 경사면(15) 및, 홈(13), 그리고 상기 홈(13)에 설치된 컨베이어(17)에 의해 실시간 적으로 배출되는 것이 가능하다.

상기와 같은 본 고안의 칩 수거를 위한 구조에 의하면, 머시닝센터(100)의 내부에 별도의 칩 수거를 위한 구성품 및 이를 위한 설치공간의 필요를 배제할 수 있는 작용효과가 발생된다.

한편, 상기 크로스바(30)의 프레임(31)에 내설된 보강빔(35)은 상기 프레임(31)의 하중에 의한 휨을 방지하며, 또한, 상기 프레임(31)에 관통되어 그 끝단이 보강빔(35)에 접하는 볼트(37)는 상기 보강빔(35)의 휨을 방지하게 되어, 상기 프레임(31)의 휨 현상이 완벽이 방지된다.

참고적으로, 머시닝센터(100)의 작동에서 공구(75)와 공작물의 각 지점은 서보모터의 구동에 의한 제어신호에 의해 계산되므로, 만일 상기 크로스바(30)가 휘게 되면 이는 가공의 정밀성을 저하시켜 가공품의 불량을 발생시킨다.

본 고안에 의하면, 크로스바(30)의 휨 현상을 근본적으로 방지하게 되는데, 통상 머시닝센터(100)에서 크로스바(30)에 가해지는 하중이 비교적 크며, 가공시 공작물이 높은 정밀도로 가공된다는 점을 감안하면 상기와 같은 본 고안의 크로스바(30) 휨 방지를 위한 구조에 따른 작용효과는 더욱 부각되는 바이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 공작물의 가공시 발생되는 칩을 수거함에 있어, 상기 칩이 베드에 형성된 경사면에 의해 집적되도록 하고 집적된 칩이 컨베이어에 의해 실시간 배출되도록 함으로써 칩 수거를 위한 별도의 구성품과 이의 설치를 위한 공간을 배제하면서도 효과적인 칩 수거를 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안은 크로스바에 보강빔을 내설하고 상기 보강빔이 볼트로 지지되도록 하여 상기 크로스바의 휨 현상을 완벽히 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 베드와 슬라이딩 이동가능하게 결합되며 공작물이 안치되는 테이블과, 상기 베드의 양측면에 각각 수직으로 설치되는 복수개의 칼럼들과, 일측과 타측이 각각 상기 칼럼들에 결합되는 크로스바와, 상기 크로스바에 이동유닛을 통해 상,하 및 좌,우로 이동가능하게 결합되어 일측에 결합된 공구로 공작물을 가공하는 가공헤드를 포함하여 구성되는 머시닝센터에 있어서,

   상기 베드의 상면에는 양측 가장자리로 상기 테이블과의 결합을 위한 가이드레일이 형성되고 양 가이드레일의 중심에 공작물의 가공시 발생되는 칩을 집적시키기 위한 홈이 형성되고, 상기 가이드레일과 홈 사이에는 상기 칩을 홈으로 유도하도록 상기 홈을 향하여 하향 경사진 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베드의 홈에는 집적된 칩을 외부로 이송시키기 위한 컨베이어가 설치된 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 테이블에는 가이드레일과의 결합을 위한 레일홈이 형성되되, 상기 레일홈은 상기 테이블과 베드의 결합시 상기 테이블의 양측면이 상기 베드 보다 돌출되 지 않도록 상기 테이블의 양측 가장자리에 형성된 것을 특징을 하는 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 크로스바는

   외면에 레일이 형성된 프레임과;

   상기 프레임의 하중에 의한 휨을 방지하도록 상기 프레임에 길이방향으로 내설되는 보강빔과;

   상기 보강빔의 하중에 의한 휨을 방지하도록 상기 프레임의 외측면으로 부터 관통되며 그 끝단이 상호 대향되도록 각각 상기 보강빔에 접하는 복수개의 볼트;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 이동유닛은

   상기 프레임에 형성된 레일에 안내되어 상기 프레임의 길이방향으로 좌,우 이동되는 수평이동체와;

   상기 수평이동체에 상기 프레임과 수직하도록 설치된 가이드부재와;

   상기 가이드부재에 의해 안내되어 상기 베드에 수직된 방향으로 상,하 이동되도록 상기 가이드부재와 결합되며 그 하단에 가공헤드가 결합되는 수직이동체;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 칩 수거를 위한 구조.

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