KR20090027518A - 이종 복합 가공기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이종 복합 가공기를 개시한다.

본 발명은 가공 대상물이 올려지는 워크 테이블과, 가공 대상물이 올려지는 워크 테이블과, 상기 워크 테이블의 양측에 배치되는 레일을 따라 이동하는 좌·우 이동체 및 상기 좌·우 이동체 중 적어도 어느 하나에 연결되어 직진 이동력을 제공하는 구동수단과, 상기 워크 테이블의 양측에 배치되는 레일을 따라 이동하는 좌·우 이동체와, 상기 좌·우 이동체에 양단이 고정되는 가이드 빔과, 상기 가이드 빔을 따라 선택적으로 직선 이동과 승강 이동이 가능하게 설치되는 절삭가공 툴이 부착된 기계가공 유닛과, 상기 가이드 빔을 따라 선택적으로 직선 이동과 승강 이동이 가능하게 설치되는 것으로 고압의 용수와 연마재를 분사하는 워터젯 유닛과, 상기 기계가공 유닛과 워터젯 유닛의 동작을 선택적으로 제어하는 컨트롤러로 구성된다. 이러한 구성에 의해 항공기에 사용되는 비선형 부품이나, 자동차·선박·철도차량 등에 사용되는 복잡한 부품의 가공시 기계가공 머신과 워터젯 머신을 일체화시켜 가공물에 대한 연속적인 가공작업이 가능하므로 그에 따른 가공시간의 단축을 통한 생산성 향상 및 가공정밀도를 개선시킬 수 있다.

기계가공 머신, 워터젯 머신, 밀링머신, 복합, 가공기

Description

이종 복합 가공기{MULTI MACHINING CENTER}

본 발명은 이종 복합 가공기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 워터젯 머신과 기계가공 머신을 접목하여 비선형 부품 또는 복잡한 형상을 가진 부품의 가공 공수를 단축시킬 수 있도록 하여 생산성 및 작업 효율을 높일 수 있도록 한 이종 복합 가공기에 관한 것이다.

일반적으로 항공기에 사용되는 비선형 부품이나 철도차량, 자동차, 선박 등에 사용되는 복잡한 형상을 가진 부품을 가공하기 위해서는 밀링머신이나 머시닝 센터 등과 같은 절삭 기계가공 머신을 이용하여 평면절삭·홈절삭·절단 등의 절삭을 실시하고, 그 외의도 워터젯을 이용하여 곡선절단이나 가공이 곤란한 재료 및 정밀절삭을 실시한다.

그러나, 상기와 같이 비선형 부품이나 복잡한 형상을 가진 부품을 가공하기 위해 기계가공 머신과 워터젯 머신을 사용하는 경우에는, 고가의 장비를 별도로 구 비하여야 할 뿐만 아니라 부품 모재를 고정시키기 위한 지그 역시 별도로 제작해야 하므로 그에 따른 경제적인 부담이 커질 뿐만 아니라 각각의 머신이 머신이 차지하는 공간으로 인한 작업환경이 불량하게 되는 문제점을 초래한다.

또한, 부품 가공을 위한 모재를 기계가공 머신과 워터젯 머신에 번갈아 가면서 셋팅해야 하므로 그에 따른 작업공수의 추가로 인한 작업지연과 셋팅 과정에서의 부품 손상을 야기하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 비선형 부품 또는 복잡한 형상을 가진 부품의 가공시 사용되는 기계가공 머신과 워터젯 머신을 복합구성하여 이들 각 머신을 이용한 가공작업을 연속적으로 실시할 수 있도록 함으로써 가공시간을 단축시키도록 하면서 동시에 가공정밀도 향상과 작업성 및 생산성 향상을 극대화시킬 수 있는 이종 복합 가공기를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 이종 복합 가공기는, 가공 대상물이 올려지는 워크 테이블과, 상기 워크 테이블의 양측에 배치되는 레일을 따라 이동하는 좌·우 이동체 및 상기 좌·우 이동체 중 적어도 어느 하나에 연결되어 직진 이동력을 제공하는 구동수단과, 상기 워크 테이블의 양측에 배치되는 레일을 따라 이동하는 좌·우 이동체와, 상기 좌·우 이동체에 양단이 고정되는 가이드 빔과, 상기 가이드 빔을 따라 선택적으로 직선 이동과 승강 이동이 가능하게 설치되는 절삭가공 툴이 부착된 기계가공 유닛과, 상기 가이드 빔을 따라 선택적으로 직선 이동과 승강 이동이 가능하게 설치되는 것으로 고압의 용수와 연마재를 분사하는 워터젯 유닛과, 상기 기계가공 유닛과 워터젯 유닛의 동작을 선택적으로 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 구동수단은 전원 공급을 받아 정역 회전을 하는 정·역모터와, 상기 정역 모터에 연결되어 연동 회전하는 것으로 상기 레일과 평행하게 배치되고 그 일단이 이동체와 나사 체결되는 것에 의해 이동력을 전달하는 이송 스크류를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 가이드 빔은 제1,2 가이드바로 구비되고, 이들 제1,2 가이드바는 각각 기계가공 유닛과 워터젯 유닛이 설치되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 기계가공 유닛과 워터젯 유닛은 각각의 가이드바를 따라 슬라이드 이동될 수 있게 일측이 가이드바에 슬라이드 끼움되고 구동원의 회전력에 연동하여 정·역회전하는 것으로 상기 가이드바에 평행하게 배치되면서 회전 가능하게 구비되는 스크류에 나사체결되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 기계가공 유닛과 워터젯 유닛은 구동원의 회전력에 의해 정·역 회전하는 스크류에 연동하여 승강되는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 이종 복합 가공기는, 항공기에 사용되는 비선형 부품이나, 자동차·선박·철도차량 등에 사용되는 복잡한 부품의 가공시 기계가공 머신과 워터젯 머신을 일체화시켜 가공물에 대한 연속적인 가공작업이 가능하므로 그에 따른 가공시간의 단축을 통한 생산성 향상 및 가공정밀도를 개선시킬 수 있으며, 또한 종전과 달리 가공물 고정을 위한 지그 역시 하나만 제작해도 되므로 그에 따른 제 조단가를 낮출 수 있는 효과가 기대된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이종 복합 가공기를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 이종 복합 가공기의 외관을 나타낸 사시도이다.

도면에서 보는 바와 같이, 본 발명의 이종 복합 가공기(1)는 별도로 제작되는 지그(미도시)에 의해 위치 고정되는 것으로, 가공물(m)을 올려놓기 위한 장방형의 형상을 갖는 워크 테이블(3)과, 이 워크 테이블(3)에 평행하게 설치되는 한쌍의 레일(5)과, 상기 한쌍의 레일(5)을 따라 슬라이드 이동되는 좌·우 이동체(20,21)와, 상기 좌·우 이동체(20,21)에 양단이 연결되는 가이드 빔(30)과, 상기 가이드 빔(30)에 설치되어 기계 가공과 고압수를 이용한 가공을 각각 실시하는 기계가공 유닛(40) 및 워터젯 유닛(50)과, 상기 기계가공 유닛(40)과 워터젯 유닛(50)의 동작을 선택적으로 제어하는 컨트롤러(60)로 구성된다.

상기 워크 테이블(3)은 가공물(m)을 올려 놓을 수 있도록 평탄하게 구비되는 일종의 테이블로서 공지의 다양한 형태의 테블이 사용되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 레일(5)은 상기 좌·우 이동체(20,21)를 도 1을 기준으로 살펴보면 전·후 방향으로 안내하기 위한 것으로 바람직하게는 LM가이드가 사용되는 것이다. 이러한 레일(5)은 한쌍으로 구비되어 상기 워크 테이블(3)의 양측에 평행하게 배치 설치된다.

상기 좌·우 이동체(20,21)는 상기 레일(5)을 따라 전·후 방향으로 슬라이드 이동되는 부재이다. 이러한 좌·우 이동체(20,21)는 가이드 빔(30)의 양단이 고정설치된다.

상기 구동수단(10)은 상기 좌·우 이동체(20,21)에 직진 이동력을 제공하는 것으로, 본 발명에서는 구동원으로서 정·역 회전력을 생성하는 정·역 모터(11)와, 이 정·역 모터(11)에 연결되어 연동 회전하는 것으로 상기 좌·우 이동체(20,21) 중 적어도 어느 하나와 나사체결하여 직진 이동력을 전달하는 이송 스크류(13)로 구성된다. 한편, 본 발명에서는 정·역 모터(11)와 이송 스크류(13)를 이용한 구동수단(10)을 제안하였으나, 이 외에도 유공압 실린더 또는 로드를 출몰하 는 액츄에이터 등이 사용되어도 무방할 것이다.

상기 가이드 빔(30)은 상기 레일(5)의 설치 방향에 대하여 직교하는 방향으로 설치되는 길이재의 부재로서, 도면에서 보는 바와 같이 제1 가이드바(31)와 제2 가이드바(33)로 구성된다. 여기서, 상기 제1 가이드바(31)에는 절삭가공 툴(41)이 부착된 기계가공 유닛(40)이 승강 가능하게 설치되고, 상기 제2 가이드바(33)에는 연마재와 함께 고압의 용수를 토출하는 분사노즐(51)을 구비한 워터젯 유닛(50)이 승강 가능하게 설치된다.

상기 기계가공 유닛(40)은 공지의 밀링머신, CNC머신, 머신닝센터가 적용될 수 있는 것으로서, 본 발명에서 가공물(m)을 절삭 가공하기 위한 절삭가공 툴(41)을 구비하고, X축과 Y축 그리고 상·하 방향인 Z축 방향으로 가동되는 특징을 갖는다면 공지의 다양한 절삭가공 머신이 적용되어도 무방할 것이다.

상기 워터젯 유닛(50)은 워크 테이블(3)의 일측에 제공되는 펌프를 내장한 고압수 공급수단(55)으로부터 연마재가 혼합된 고압의 용수를 공급받아 가공물(m)에 분사하는 가공장치로서, 하부 끝단에는 분사노즐(51)이 구비된다. 이러한 워터젯 유닛(50)은 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 기계가공 유닛(40)과 워터젯 유닛(50)은 각각의 수평 구동 원(43,53)에 의해 제1 가이드바(31) 및 제2 가이드바(33)를 따라 수평 이동되게 구성되는데, 이때의 상기 수평 구동원(43,53)은 상술한 구동수단(10)과 대동소이한 구성으로 구비된다.

즉, 도 1을 기준으로 상기 기계가공 유닛(40)을 Y축 방향으로 이동시키는 구성을 살펴보면, 상기 기계가공 유닛(40)의 일측이 제1 가이드바(31)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동되면서 이탈이 방지될 수 있게 슬라이드 끼움된다.

이와 같은 구성에서 상기 기계가공 유닛(40)은 수평 구동원(43)에 의해 상기 제1 가이드바(31)를 따라 슬라이드 이동되는데, 이때의 상기 수평 구동원(43)은 도면에서 보는 바와 같이 상기 제1 가이드바(31)의 일측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되면서 회전 가능하게 설치되는 스크류와, 이 스크류의 일측 끝에 연결되는 것으로 상기 제1 가이드바(31)의 일측 끝에 고정설치되고 전원을 공급받아 스크류를 정·역 회전시키는 모터로 구성된다.

또한, 상기 기계가공 유닛(40)과 마찬가지로 워터젯 유닛(50)을 Y축 방향으로 이동시키는 구성을 살펴보면, 상기 워터젯 유닛(50)은 그 일측에 제2 가이드바(33)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동되면서 이탈이 방지될 수 있게 슬라이드 끼움된다. 이와 같은 구성에서 상기 워터젯 유닛(50)은 수평 구동원(53)에 의해 상기 제2 가이드바(33)를 따라 슬라이드 이동되게 구비되는데, 이때의 상기 수평 구동원(53)은 도면에서 보는 바와 같이 상기 제2 가이드바(33)의 일측에 소정간격을 두고 평행하게 배치되면서 회전 가능하게 설치되는 스크류와, 이 스크류의 일측 끝에 연결되는 것으로 상기 제2 가이드바(33)의 일측 끝에 고정설치되고 전원을 공급 받아 상기 스크류를 정·역 회전시키는 모터로 구성된다.

한편, 기계가공 유닛(40)과 워터젯 유닛(50)은 전원공급을 받아 정·역 회전하는 구동원인 모터(미도시)와, 이 모터에 연결되어 연동 회전하는 것으로 수직하게 배치되는 스크류(미도시)에 나사체결되는 것에 의해 승강 가능하게 구비된다. 이때의 상기 모터는 스크류의 미세회전이 가능한 서보모터나 리니어 모터가 사용되며, 이러한 승강 구조는 앞서 설명한 구동수단(10) 또는 수평 구동원(43,53)의 구성과 대동소이하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 컨트롤러(60)는 상기 기계가공 유닛(40)과 워터젯 유닛(50)의 전반적인 동작을 선택적으로 제어하는 일종의 마이콤이다. 이러한 컨트롤러(60)는 도시하지는 않았으나 상기 기계가공 유닛(40)과 워터젯 유닛(50)의 3차원 좌표를 얻을 수 있도록 상기 기계가공 유닛(40)과 워터젯 유닛(50)의 일측에 부착된 각각의 위치센서(미도시)와 회로적으로 연결되는 구성이다.

도 2는 도 1의 ′A′방향에서 바라본 기계가공 유닛의 설치 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.

도면에서 보는 바와 같이, 상기 기계가공 유닛(40)은 가이드 빔(30)을 구성하는 요소 중 제1 가이드바(31)에 승강 가능하게 설치되는 것으로 하부 끝단에는 회전력에 의해 절삭 가공을 실시하는 절삭가공 툴(41)을 구비한다. 이러한 기계가 공 유닛(40)은 후술할 컨트롤러(60)로부터 제어신호를 받아 선택적으로 가공물(m)에 대한 절삭가공을 실시하는 것으로, 상기 제1 가이드바(31)에 승강 가능하게 설치되는 구조이다.

도 3은 도 1의 ′B′방향에서 바라본 워터젯 유닛의 설치 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.

도면에서 보는 바와 같이, 워터젯 유닛(50)은 상기 가이드 빔(30)을 구성하는 요소 중 제2 가이드바(33)에 승강 가능하게 설치되는 것으로, 하부 끝단에는 고압의 용수와 연마재를 강한 압력으로 토출할 수 있도록 분사노즐(51)이 구비된다. 이러한 워터젯 유닛(50)은 고압의 용수와 함께 혼합된 연마재를 토출할 수 있는 구조적인 특징을 갖는다면 공지의 다양한 워터젯이 적용되어도 무방할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 이종 복합 가공기에서의 구동수단의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.

도면에서 보는 바와 같이, 상기 구동수단(10)은 상기 워크 테이블(3)의 양측에 설치되는 레일(5)을 따라 슬라이드 이동되는 좌·우 이동체(20,21)를 직선 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 것으로서, 외부로부터 전원을 공급받아 정방향 또는 역방향의 회전력을 생성하는 정·역 모터(11)와, 이 정·역 모터(11)에 연결되어 일체로 연동 회전하는 것으로 소정의 길이를 갖는 이송 스크류(13)로 구성되며, 이때의 상기 이송 스크류(13)는 상기 좌·우 이동체(20,21) 중 적어도 어느 하나의 이동체와 나사 체결되는 것에 의해 직선 이동력을 전달하게 된다.

여기서, 상기 이송 스크류(13)는 좌·우 이동체(20,21) 중 어느 하나의 이동체 일측에 평행하게 배치되며, 그 일측단은 상기 정·역 모터(11)에 연결되고 타단은 회전 가능하게 베어링으로 지지되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 이종 복합 가공기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 항공기에 사용되는 비선형 부품이나 차량, 철도차량, 선박 등에 사용되는 복잡한 부품을 가공하는 경우, 워크 테이블(3)에 가공물(m)을 올려 놓고, 별도로 제작된 지그(미도시)를 이용하여 유동되지 않도록 위치 고정시킨다.

이어서, 가공 공정에 따라 컨트롤러(60)에서 기계가공 유닛(40) 또는 워터젯 유닛(50)을 선택적으로 동작 제어하여 가공을 실시한다. 이때, 상기 기계가공 유닛(40)과 워터젯 유닛(50)은 좌·우 이동체(20,21)에 전달되는 구동수단(10)의 구동력에 의해 도 1을 기준으로 X 축 방향으로의 이동이 가능하고, 각각의 수평 구동원(43,53)에 의해 Y 축 방향으로의 이동이 가능하며, 수직하게 배치되는 스크류와 모터의 조합에 의해 수직방향 즉, Z축 방향으로의 이동이 가능하다.

따라서, 상기 컨트롤러(60)는 가공물(m)의 가공공정에 따라 상기 기계가공 유닛(40)과 워터젯 유닛(50)을 적절히 동작 제어하는 것에 의해 연속적으로 가공을 실시할 수 있으므로 결과적으로 작업공수와 공정이 단축된다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 이종 복합 가공기의 외관을 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 ′A′방향에서 바라본 기계가공 유닛의 설치 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면,

도 3은 도 1의 ′B′방향에서 바라본 워터젯 유닛의 설치 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 이종 복합 가공기에서의 구동수단의 구성을 설명하기 위한 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 이종 복합 가공기 3 : 워크 테이블

5 : 레일 10 : 구동수단

11 : 정·역 모터 13 : 이송 스크류

20, 21 : 좌·우 이동체 30 : 가이드 빔

40 : 기계가공 유닛 41 : 절삭가공 툴

50 : 워터젯 유닛 51 : 분사노즐

55 : 고압수 공급수단 60 : 컨트롤러

Claims (5)

1. 가공 대상물이 올려지는 워크 테이블과;

   상기 워크 테이블의 양측에 배치되는 레일을 따라 이동하는 좌·우 이동체 및 상기 좌·우 이동체 중 적어도 어느 하나에 연결되어 직진 이동력을 제공하는 구동수단과;

   상기 워크 테이블의 양측에 배치되는 레일을 따라 이동하는 좌·우 이동체와;

   상기 좌·우 이동체에 양단이 고정되는 가이드 빔과;

   상기 가이드 빔을 따라 선택적으로 직선 이동과 승강 이동이 가능하게 설치되는 절삭가공 툴이 부착된 기계가공 유닛과;

   상기 가이드 빔을 따라 선택적으로 직선 이동과 승강 이동이 가능하게 설치되는 것으로 고압의 용수와 연마재를 분사하는 워터젯 유닛과;

   상기 기계가공 유닛과 워터젯 유닛의 동작을 선택적으로 제어하는 컨트롤러;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 가공기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동수단은,

   외부로부터 전원 공급을 받아 정역 회전을 하는 정·역모터와;

   상기 정역 모터에 연결되어 연동 회전하는 것으로 상기 레일과 평행하게 배치되고, 그 일단이 이동체와 나사 체결되는 것에 의해 이동력을 전달하는 이송 스 크류;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 가공기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가이드 빔은,

   상기 좌·우 이동체에 양단이 고정되는 것으로 평행하게 배치되는 제1,2 가이드바로 구성되고, 이들 제1,2 가이드바는 각각 기계가공 유닛과 워터젯 유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 가공기.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 기계가공 유닛과 워터젯 유닛은 각각의 가이드바를 따라 슬라이드 이동될 수 있게 일측이 가이드바에 슬라이드 끼움되고 구동원의 회전력에 연동하여 정·역회전하는 것으로 상기 가이드바에 평행하게 배치되면서 회전 가능하게 구비되는 스크류에 나사체결되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 가공기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 기계가공 유닛과 워터젯 유닛은 구동원의 회전력에 의해 정·역 회전하는 스크류에 연동하여 승강되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 가공기.

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