KR20110119990A

KR20110119990A - 다축 가공장치

Info

Publication number: KR20110119990A
Application number: KR1020100039451A
Authority: KR
Inventors: 백승엽
Original assignee: 백승엽
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-11-03

Abstract

본 발명은, 공구를 상하, 전후 및 좌우로 구동시키고, 가공 대상물을 고정하는 지그를 회전 및 틸팅시킬 수 있는 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공 대상물을 가공하기 위한 작업 테이블;과, 작업 테이블에 설치되어 Y축 선상을 이동하는 제 1 이송부;와, 제 1 이송부와 연결되어 Y축과 직각인 X축 선상을 이동하는 제 2 이송부;와, 제 2 이송부와 연결되어 Y축 및 X축과 직각인 Z축 선상을 이동하는 제 3 이송부;와, 작업 테이블에 설치되어 가공 대상물을 잡아서 틸팅시키는 고정부; 및 고정부에 가공 대상물이 고정된 상태에서, 공구를 장착하여 가공 대상물을 가공하도록 제 3 이송부의 한 부분에 설치되는 공구장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치에 의해 달성된다. 이에 따라, 가공 대상물을 고정하기 위한 지그를 회전 및 틸팅시킴으로써, 공구의 이동범위를 최소화하여 에너지를 절감하고, 복잡하고 다양한 제품을 신속 및 정밀하게 제작할 수 있으며, 나아가 제품의 불량률을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

다축 가공장치{Multi-axis Machining device}

본 발명은, 복잡하고 정교한 형상을 가공하는 다축 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구를 상하, 전후 및 좌우로 구동시키고, 가공 대상물을 고정하는 지그를 회전 및 틸팅시킴으로써, 정교하고 복잡한 형상의 제품을 제작하기 위해서 가공오차를 최소화하면서 신속하게 가공할 수 있으며, 가공 시뮬레이션을 통해서 가공 오작동 및 위험요소를 제거할 수 있는 다축 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로, CNC(Computerized Numerical Control) 가공기의 하나인 CNC 밀링머신은 주로 밀링 절삭에 사용되는 것으로서, 평면 절삭, 곡면 절삭, 각종 홈 절삭은 물론 나사, 기어, 캠 등의 절삭 가공도 능률적으로 수행할 수 있는 공작기계를 말하며, 수직 및 수평 밀링 작업과 공작물의 평면, 측면 및 사면 가공 작업을 병행할 수 있다. 그리고 상하, 전후 및 좌우로 구동 범위를 갖는 테이블의 이송을 조절하여 가공 대상물을 가공하며, 가공 대상물의 강도, 형태, 성질에 따라 연삭, 절삭 및 천공 등의 가공 속도를 간편하게 조절할 수 있고, 일시작업 또는 연속작업을 임의로 조절하여 정교하고 복잡한 가공과 이에 따른 가공 능률을 향상시킬 수 있는 구조를 가진다.

이러한 CNC 밀링머신의 종류로는 그 구조에 따라 크게 니형(knee type)과, 베드형(bed type)으로 분류되며, 주축 헤드의 설치 위치에 따라 수평형과 수직형으로 분류된다.

이 중에서, 현재 가장 많이 사용되고 있는 CNC 밀링머신은 니형 수직 밀링 머신으로서, 주요 구성으로는 크게 칼럼(column), 니이(knee), 새들(saddle)이 구비되고, 새들과 테이블이 지지된 니이가 칼럼을 따라 상하로 왕복 이송되며, 새들이 니이의 상면에서 전후 방향으로 이송되고, 테이블이 새들 위에서 좌우로 이송하는 구조를 가진다. 즉, 가공 대상물이 상하, 전후 및 좌우로 이동하면서 가공 대상물을 가공한다.

따라서, 복잡한 형상의 제품을 제작하기에는 무리가 있었다. 이를 해결하기 위해서 가공 대상물을 테이블에 고정하고, 공구가 상하, 전후 및 좌우로 이동하면서 가공 대상물을 가공하는 다축 가공장치가 개발되어 복잡하고 까다로운 형상의 제품을 제작하는 것이 가능하게 되었다.

그러나, 가공 대상물이 테이블에 고정되므로 공구의 움직임이 많아져 에너지 소모가 심하고, 특히 정교하고 복잡한 형상으로 제품을 가공하기 위해서는 공구의 이동거리가 늘어남에 따라 가공오차가 커져 정교함이 떨어지며, 이에 따른 불량률이 상승하는 문제점이 발생한다.

한편, 종래의 수치제어(NC:Numerical Control) 공작 시스템은, 외부로부터 입력된 NC 코드를 콘트롤러가 해석한 후에, 해석된 결과에 따른 각 좌표축의 이동 신호를 기계로 전송하여 기계로 하여금 전송된 이동 신호에 따라 이동하여 원하는 형상으로 피삭재를 가공하도록 하거나, 콘트롤러가 직접 작성한 NC 코드를 콘트롤러가 해석한 후에, 해석된 결과에 따른 각 좌표축의 이동 신호를 기계로 전송하여 기계로 하여금 전송된 이동 신호에 따라 이동하면서 원하는 형상으로 가공 대상물을 가공하도록 하는 장치를 말한다.

이러한 NC 공작 시스템을 조작하는 사용자는 NC 공작 시스템을 실제로 조작할 때 안전사고가 발생할 수 있고, 따라서 사용자는 이에 대한 위험부담을 감수하면서 NC 공작 시스템을 조작할 수밖에 없으며, 특히 NC 공작 시스템의 파손을 방지하기 위해서 능숙하게 NC 공작 시스템을 사용할 수 있어야 하므로 사용자가 이를 능숙하게 익히기 위해 많은 시간이 소요되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 공구를 상하, 전후 및 좌우로 구동하면서 가공 대상물을 고정하기 위한 지그를 회전 및 틸팅시킴으로써, 공구의 이동범위를 최소화하여 에너지를 절감하고, 복잡하고 다양한 제품을 신속 및 정밀하게 제작할 수 있으며, 나아가 제품의 불량률을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 가공 시뮬레이션을 통해서 오작동 및 위험요소를 제거할 수 있는 다축 가공장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은, 가공 대상물을 가공하기 위한 작업 테이블;과, 작업 테이블에 설치되어 Y축 선상을 이동하는 제 1 이송부;와, 제 1 이송부와 연결되어 Y축과 직각인 X축 선상을 이동하는 제 2 이송부;와, 제 2 이송부와 연결되어 Y축 및 X축과 직각인 Z축 선상을 이동하는 제 3 이송부;와, 작업 테이블에 설치되어 가공 대상물을 잡아서 틸팅시키는 고정부; 및 고정부에 가공 대상물이 고정된 상태에서, 공구를 장착하여 가공 대상물을 가공하도록 제 3 이송부의 한 부분에 설치되는 공구장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치에 의해 달성된다.

또, 고정부는, 가공 대상물을 고정 및 해제하는 지그;와, 지그와 결합하여 지그를 회전시키는 회전부; 및 회전부와 결합하여 회전부를 틸팅시키는 틸팅부;를 포함할 수 있다.

또, 회전부는, 가공 대상물을 용이하게 가공하기 위해서, 가공 대상물을 Z축과 평행한 축을 중심으로 회전시킬 수 있다.

또, 틸팅부는, 가공 대상물을 용이하게 가공하기 위해서, 회전부를 X축과 평행한 축을 중심으로 틸팅시킬 수 있다.

또, 지그는, 가공 대상물에 따라 이에 대응하는 지그로 교체하기 위해서 지그가 회전부로부터 탈착될 수 있다.

또한, 가공 대상물을 가공하기 위해서 다축 가공장치와 연결되고, 가공 대상물을 가상으로 가공하면서 설정시간 후에 가상으로 진행처리된 가공 데이터를 실시간으로 다축 가공장치로 전송하며, 입력받은 가공 데이터를 가지고 다축 가공장치가 가공 대상물을 실제로 가공하되, 가공 대상물을 가상으로 가공 진행중에 오류가 발생하면, 다축 가공장치의 작동을 정지시키는 프로그램을 포함하는 CNC 시뮬레이터;를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다축 가공장치는, 가공 대상물을 회전 및 틸팅을 동시에 하거나 따로 작동시킬 수 있어서 복잡한 형상의 제품을 신속하고 정밀하게 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공구의 이동범위를 최소화하여 가공 오차를 줄임으로써 제품의 불량률을 최소화할 수 있으며, 나아가 에너지를 절감하는 효과가 있다.

게다가, 가공전에 시뮬레이션을 먼저 실행함으로써, 다축 가공장치에서 발생하는 오작동 및 위험요소를 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다축 가공장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에서 커버를 제거한 상태의 다축 가공장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에서 고정부의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다축 가공장치를 제어하기 위한 블록도이다.

본 발명의 목적은, 가공 대상물(미도시)을 가공하기 위한 작업 테이블(2);과, 작업 테이블(2)에 설치되어 Y축 선상을 이동하는 제 1 이송부(10);와, 제 1 이송부(10)와 연결되어 Y축과 직각인 X축 선상을 이동하는 제 2 이송부(20);와, 제 2 이송부(20)와 연결되어 Y축 및 X축과 직각인 Z축 선상을 이동하는 제 3 이송부(30);와, 작업 테이블(2)에 설치되어 가공 대상물을 잡아서 틸팅시키는 고정부(50); 및 고정부(50)에 가공 대상물이 고정된 상태에서, 공구(T)를 장착하여 가공 대상물을 가공하도록 제 3 이송부(30)의 한 부분에 설치되는 공구(T)장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치(1)에 의해 달성된다.

또, 고정부(50)는, 가공 대상물을 고정 및 해제하는 지그(53);와, 지그(53)와 결합하여 지그(53)를 회전시키는 회전부(52); 및 회전부(52)와 결합하여 회전부(52)를 틸팅시키는 틸팅부(51);를 포함할 수 있다.

또, 회전부(52)는, 가공 대상물을 용이하게 가공하기 위해서, 가공 대상물을 Z축과 평행한 축을 중심으로 회전시킬 수 있다.

또, 틸팅부(51)는, 가공 대상물을 용이하게 가공하기 위해서, 회전부(52)를 X축과 평행한 축을 중심으로 틸팅시킬 수 있다.

또, 지그(53)는, 가공 대상물에 따라 이에 대응하는 지그(53)로 교체하기 위해서 지그(53)가 회전부(52)로부터 탈착될 수 있다.

또한, 가공 대상물을 가공하기 위해서 다축 가공장치(1)와 연결되고, 가공 대상물을 가상으로 가공하면서 설정시간 후에 가상으로 진행처리된 가공 데이터를 실시간으로 다축 가공장치(1)로 전송하며, 입력받은 가공 데이터를 가지고 다축 가공장치(1)가 가공 대상물을 실제로 가공하되, 가공 대상물을 가상으로 가공 진행중에 오류가 발생하면, 다축 가공장치(1)의 작동을 정지시키는 프로그램을 포함하는 CNC 시뮬레이터(9);를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다축 가공장치(1)의 사시도이고,

도 2는 본 발명에서 커버(3)를 제거한 상태의 다축 가공장치(1)의 사시도이며,

도 3은 도 2의 정면도이고,

도 4 및 도 5는 본 발명에서 고정부(50)의 작동상태를 나타낸 도면이며,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다축 가공장치(1)를 제어하기 위한 블록도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다축 가공장치(1)는, 작업 테이블(2), 제 1 이송부(10), 제 2 이송부(20), 제 3 이송부(30), 가공부(40) 및 고정부(50)를 포함한다. 또한, 제 1 이송부(10), 제 2 이송부(20), 제 3 이송부(30), 가공부(40) 및 고정부(50)를 보호하는 커버(3) 및 CNC 시뮬레이터(9)를 더 포함한다.

작업 테이블(2)은, 대략 직육면체로 가공 대상물을 가공하기 위해서 기본적인 테이블을 형성한다.

제 1 이송부(10)는, 작업 테이블(2)의 상면에 지지 다리(11)가 설치되고, 지지 다리(11)의 상단에 대략 "ㄷ"형 지지플레이트(12)가 수평으로 설치되며, 지지플레이트(12)의 상면에 엘엠 가이드(L.M)(LM Guide) 및 모터(M)와 연결된 볼 스크루(S)(Ball screw)가 Y축 방향 즉, 전후방향으로 설치된다. 그리고, 볼 스크루(S)의 회전에 의해서 엘엠 가이드(L.M)를 따라 전후로 이동하는 전후이송편(13)이 볼 스크루(S) 및 엘엠 가이드(L.M)에 끼워져 설치되며, 제 2 이송부(20)를 결합하기 위해서 전후이송편(13)의 상면에 제 1 블록(14)이 설치된다. 이에 따라, 볼 스크루(S)가 회전하면 전후이송편(13) 및 제 1 블록(14)이 전후로 이동한다.

제 2 이송부(20)는, 제 1 블록(14)의 전면에 엘엠 가이드(L.M) 및 모터(M)와 연결된 볼 스크루(S)가 X축 방향 즉, 좌우방향으로 설치되고, 볼 스크루(S)의 회전에 의해서 엘엠 가이드(L.M)를 따라 좌우로 이동하는 좌우이송편(21)이 볼 스크루(S) 및 엘엠 가이드(L.M)에 끼워져 설치된다. 그리고, 제 3 이송부(30)를 설치하기 위해서 좌우이송편(21)의 전면에 제 2 블록(22)이 설치되며, 제 3 이송부(30)의 스크루 및 엘엠 가이드(L.M)를 보호하도록 제 2 블록(22)의 전면에 보호패널(23)이 설치된다. 이에 따라, 볼 스크루(S)가 회전하면 좌우이송편(21) 및 제 2 블록(22)은 좌우로 이동한다.

제 3 이송부(30)는, 보호패널(23)의 후방에 모터(M)와 연결된 볼 스크루(S)와, 엘엠 가이드(L.M)가 Z축 방향 즉, 상하방향으로 제 2 블록(22)에 설치되고, 볼 스크루(S)의 회전에 의해서 제 2 블록(22)을 따라 상하로 이동하는 상하이송편(31)이 볼 스크루(S) 및 엘엠 가이드(L.M)에 끼워져 설치된다. 그리고, 제 3 블록(32)이 보호패널(23)의 전면에 배치되어 상하이송편(31)의 양단과 결합한다. 이에 따라, 볼 스크루(S)가 회전하면 상하이송편(31) 및 제 3 블록(32)이 상하로 이동한다.

상술한, 볼 스크루(S), 엘엠 가이드(L.M) 및 볼 스크루(S)를 회전시키는 모터(M)는 이미 공지되고 널리 사용되고 있으며, 특히 당업자에게는 당연한 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

가공부(40)는, 대략 직육면체로, 가공 대상물을 가공하는 공구(T)를 장착하기 위해서, 제 3 블록(32)의 전면에 고정되는 고정편(41)과, 고정편(41)의 전면에 탈착되도록 나사결합되는 탈착편(42)으로 구성된다. 즉, 탈착편(42)의 나사를 풀어서 고정편(41) 및 탈착편(42) 사이에 모터(M)와 결합된 스핀들(S.D)을 배치한 후, 탈착편(42)을 나사로 조임으로써 모터(M) 및 스핀들(S.D)을 단단히 고정하여 스핀들(S.D)에 드릴, 탭, 리머 및 커터 등을 장착한다. 이에 따라, 탈착편(42)에 끼워진 나사를 풀거나 조여서 모터(M) 및 스핀들(S.D)을 용이하게 결합 및 분리할 수 있으며 특히, 다양한 공구(T)유닛(미도시)을 용이하게 장착시킬 수 있다. 즉, 가공 대상물의 재질 또는 가공 방법에 따라 이에 맞는 공구(T)유닛을 교체하여 절삭, 연삭 및 레이저가공을 할 수 있다.

여기서, 가공부(40)는 제 3 블록(32)에 모터(미도시)를 장착하고, 모터(M)에 의해서 Y축과 평행한 축을 중심으로 설정 각도로 회전할 수도 있다. 즉, 가공 대상물의 측면을 가공하는 경우 가공부(40)를 회전하여 가공 대상물의 측면을 가공할 수도 있다.

고정부(50)는, 틸팅부(51), 회전부(52) 및 지그(53)를 포함한다.

틸팅부(51)는, 대략 정면의 형상이 "ㅗ"인 틸팅용 지지편(511)이 작업 테이블(2)의 상단에 나사결합되어 고정되고, 틸틸용 지지편의 우측면에는 모터(M)가 설치되며, 틸팅용 지지편(511)의 좌측에는 대략 직사각의 패널 형상의 틸팅편(513)이 수직으로 설치되되, 틸팅편(513)의 이탈을 방지함과 동시에 틸팅편(513)을 모터(M)와 연결하는 틸팅용 플랜지(512)가 나사결합된다. 이때, 모터(M)는 X축과 평행하게 설치되며, 모터(M)와 연결된 틸팅편(513)은 X축과 평행한 축을 중심으로 회전한다. 여기서, 틸팅편(513)의 회전 각도는 전방 및 후방 즉, 양 방향으로 각각 100°~110°로 회전하며 미세한 각도 조정이 가능하다.

상술한, 틸팅부(51)는, Y축과 평행하게 설치될 수도 있지만, 가공 대상물이 잘 보이도록 X축과 평행하게 설치되는 것이 바람직하다.

회전부(52)는, 회전편(523) 및 모터(M)를 틸팅편(513)에 설치하도록, 틸팅편(513)의 하단에 대략 직사각의 패널 형상의 회전용 지지편(521)이 수평 하게 설치되며, 회전용 지지편(521)의 하단에는 모터(M)가 설치되고, 회전용 지지편(521)의 상부에는 회전편(523)이 설치되되, 회전편(523)의 이탈을 방지함과 동시에 회전편(523)을 모터(M)와 연결하는 회전용 플랜지(522)가 나사결합된다. 이때, 모터(M)는 Z축과 평행하게 설치되며, 모터(M)와 연결된 회전편(523)은 Z축과 평행한 축을 중심으로 회전한다.

지그(53)는, 회전편(523)에 나사결합되고, 가공 대상물을 잡아서 고정하며 회전편(523)과 함께 회전한다. 여기서, 지그(53)는 회전용 지지편(521)에 설치된 모터(M)에 의해서 미세한 각도 조정이 가능하도록 저속으로 회전하거나, 공구(T)에 타입에 따라서 고속으로 회전할 수도 있다. 즉, 가공부(40)에 장착하는 공구(T)가 회전하는 타입이 아닌 선반에서 사용하는 바이트 등과 같은 절삭용 공구를 장착하는 경우에는 지그(53)에 고정된 가공 대상물을 고속으로 회전시켜 절삭할 수 있다. 만약, 가공 대상물의 주변에 설정간격으로 수직한 구멍을 형성하기 위해서는, 가공부(40)에 드릴을 장착시키고 가공 대상물을 설정 각도만큼 회전시킨 후, 제 3 이송부(30)를 하강시켜서 가공 대상물에 드릴로 일정간격의 구멍들을 형성할 수 있다. 물론, 제 1 이송부(10), 제 2 이송부(20) 및 제 3 이송부(30)를 작동하여 가공 대상물에 구멍들을 형성할 수도 있지만, 각 구성들의 동작이 많아질수록 오작동이 일어날 확률이 커지고, 특히 정밀도가 떨어지므로 최소한의 작동으로 가공 대상물을 가공하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명의 다축 가공장치(1)의 동작을 최소화함으로써, 가공 대상물의 가공 정밀도를 높일 수 있고, 이는 곧 제품의 불량률을 낮출 수 있으며 나아가 생산성을 향상시킬 수 있다.

상술한 지그(53)는, 회전편(523)으로부터 탈착될 수 있다. 즉, 가공 대상물에 따라 다양한 지그(53)를 회전편(523)에다 탈착시킬 수 있어서, 다양한 제품을 제작할 수 있다.

여기서, 본 발명에 사용된 모터(M)에는 모터(M)의 전원을 공급하고, 모터(M)의 속도를 제어하도록 신호가 입출력되는 단자(P.S)가 연결된다.

커버(3)는, 제 1 이송부(10), 제 2 이송부(20), 제 3 이송부(30), 가공부(40) 및 고정부(50)를 보호하도록 작업 테이블(2)의 상단에 설치되며, 정면 및 측면에 각 구성들의 작동 및 가공 대상물의 가공 진행과정을 볼 수 있도록 투시창(4)을 구비한다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 다축 가공장치(1)는 도 6에 도시된 바와 같이, NC 컨트롤러(8) 및 CNC 시뮬레이터(9) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

NC 컨트롤러(8)는, 컨트롤 패널이 터치스크린으로 형성되어 가상 NC 컨트롤 프로그램, 가상 기계 조작 프로그램 및 NC 코드 검증 및 가공 프로그램이 내장되어 다축 가공장치(1)와 연결된다. 이에 따라, NC 컨트롤러(8)를 다축 가공장치(1)와 연결하여 수동으로 다축 가공장치(1)를 제어할 수 있으며, 천공된 NC 코드를 입력하여 자동으로 다축 가공장치(1)를 제어할 수도 있다.

CNC 시뮬레이터(9)는 3D 가공 시뮬레이션 프로그램, 실제 기계와 동일한 모델 프로그램, 터치스크린 방식의 인터페이스를 제공하며, 또한 NC 컨트롤러(8), 별도의 조작 인터페이스, NC 코드 검증 및 온·오프라인 실시간 시뮬레이션 프로그램을 제공한다. 예를 들면, CNC 시뮬레이터(9)를 다축 가공장치(1)와 연결하고, 가공 대상물에 대한 가공 시뮬레이션을 먼저 실행하면서 대략 10초 정도 지난 후, 진행된 가공 시뮬레이션 데이터를 다축 가공장치(1)로 보내어 다축 가공장치(1)를 구동한다. 즉, CNC 시뮬레이터(9)가 가공 시뮬레이션을 10초 정도 앞서 실행시켜 가공 대상물에 대한 가공 시뮬레이션에 문제가 있는지 검증하면서 동시에 다축 가공장치(1)를 작동시킨다. 따라서, CNC 시뮬레이터(9)에 내장된 가공 시뮬레이션과 다축 가공장치(1)가 동시에 수행되면서 가공 대상물을 가공한다. 이러한 CNC 시뮬레이터(9)는, 가공 시뮬레이션이 10초 정도 먼저 실행되는 과정 중에 데이터 오류, 구동 프로그램의 오류 등의 예기치 못한 문제가 발생하면, 이를 판별하여 다축 가공장치(1)의 작동을 곧바로 멈춰서 다축 가공장치(1)의 오작동을 방지한다. 이때, 작업자는 CNC 시뮬레이터(9)를 통해 직접 조작하여 오류 부분에 해당하는 부분만 다축 가공장치(1)를 수동으로 실행하거나 CNC 시뮬레이터(9)에 수정된 데이터를 입력하여 오류를 수정한 후, 가공 시뮬레이션을 다시 실행하면서 실행된 데이터를 다축 가공장치(1)로 전송하여 다축 가공장치(1)를 다시 작동시킨다. 이처럼, CNC 시뮬레이터(9)는 다축 가공장치(1)를 자동으로 구동시킬 수 있지만, 실행도중 오류가 발생하면 다축 가공장치(1)를 수동으로 작동시킬 수도 있다.

상술한, CNC 시뮬레이션 프로그램이란, 가상의 가공장치 모델을 컴퓨터에서 3차원 모델로 구현하고, 컴퓨터 입출력 방식을 통해 입력받은 NC 데이터를 수치데이터로 변화하여 가상의 가공장치를 구동함으로써, 가상의 절삭 가공이 이루어지도록 하는 것이다. 이때, 실제 가공장치를 구동하여 가공하는 것과 동일한 NC 데이터를 사용하고 그 가공 결과도 동일하다. 이에 따라, 가공장치를 통해서 실제가공을 하기 전에 NC 데이터를 사전에 검증하고 발생할 수 있는 가공 오류를 사전에 방지하기 위한 프로그램이다.

종래에는, NC 공작(다축 가공) 시스템의 조작법을 익히기 위한 도구 중 실제 가공기와 CNC 시뮬레이션 소프트웨어가 연동하여 구동하는 방식은 없었다. 즉, 기존의 가공기는 CNC 컨트롤러를 통해 NC 데이터를 입력받고 입력받은 NC 데이터를 수치데이터로 변환하여 가공기의 구동 축을 움직여 가공이 이루어지는 구성이다. 이에 따라, 사용자는 NC 공작 시스템을 실제로 조작할 때 발생할 수 있는 위험이 발생할 수 있으며, NC 공작 시스템의 파손을 방지하기 위해서 능숙하게 NC 공작 시스템을 사용할 수 있도록 조작법을 충분하게 익힐 시간이 필요하다.

하지만, 본 발명은 실제 가공기 즉, 다축 가공장치(1)와 NC 시뮬레이션 프로그램이 내장된 CNC 시뮬레이터(8)를 연동하여 통합 제품의 형태를 구축함으로써, 실제 CNC 컨트롤러와 동일한 조작법을 갖는 가상의 CNC 컨트롤러 프로그램이 내장된 CNC 시뮬레이터(9)를 이용하여, 실제 가공장치를 다루는 방법을 NC 시뮬레이션 프로그램이 제공하는 가상의 CNC 컨트롤러를 통해 숙지할 수 있으며, 실제 가공장치 조작법을 아무런 위험 없이 용이하게 익힐 수 있다. 또한, 실제 다축 가공장치(1)와 CNC시뮬레이터(9)가 결합하여 NC 시뮬레이션 프로그램을 통해 NC 데이터를 실제 가공전에 검증하고, 다축 가공장치(1)의 구동 모션 및 가공 결과물의 형상을 검증한 후에 동일한 NC 데이터를 CNC 시뮬레이터(9)에 입력하여 실제 다축 가공장치(1)를 구동함으로써, 다축 가공장치(1)를 능숙하게 다루지 못하더라도 간편하고 용이하게 사용할 수 있다. 게다가, 선행되는 NC 시뮬레이션을 통해 다축 가공장치(1)에서 발생할 수 있는 오작동 및 안전사고를 사전에 예방할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 장치 이용에 따른 위험성을 제거하고, 안전사고를 사전에 예방할 수 있어서 학습하는 도구 즉, 교육용으로도 이용될 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에서 고정부(50)의 작동상태를 상세히 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 가공 대상물(미도시)의 둘레에 경사진 구멍을 가공해야 하는 경우에는 틸팅편(513)을 일정한 각도로 회전시킨 후, 지그(53)에 고정된 가공 대상물을 설정 각도로 회전시켜 가공 대상물의 둘레에 드릴로 구멍을 형성한다. 이에 따라, 일정 간격 또는 설정 간격으로 가공 대상물의 둘레에 경사진 구멍을 정확하게 형성할 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 가공 대상물의 둘레에 수평한 구멍을 가공해야 하는 경우에는 틸팅편(513)을 90°로 회전시킨 후, 가공 대상물을 설정 각도로 회전시켜 가공 대상물의 둘레에 드릴로 구멍을 형성한다. 이에 따라, 일정 간격 또는 설정 간격으로 가공 대상물의 둘레에 수평한 구멍을 정확하게 형성할 수 있다.

한편, 가공 대상물의 둘레에 연속된 홈을 형성하는 경우에는, 틸팅편(513)을 90°로 회전시킨 후, 가공 대상물을 회전시키면서 드릴 또는 바이트 등의 공구(T)로 가공 대상물의 외면에 홈을 형성할 수도 있다.

따라서, 가공 대상물을 틸팅 및 회전시킴으로써 가공 대상물의 둘레에 형성하기 어려운 구멍을 형성시킬 수 있어서 복잡하고 다양한 형상의 제품도 정밀하게 제작할 수 있다.

특히, 가공 대상물의 상면에 설정 간격으로 구멍을 형성해야 하는 경우에는, 지그(53)가 수직한 상태에서 지그(53)를 설정 각도만큼 회전시킨 후, 제 3 이송부(30)만 작동시켜 드릴로 가공 대상물의 상면에 구멍을 형성한다. 물론, 제 1 이송부(10) 및 제 2 이송부(20)를 작동시켜 드릴을 가공 대상물의 설정 위치에 이송시킨 후, 제 3 이송부(30)를 작동시켜 드릴로 구멍을 형성할 수도 있지만, 에너지를 절약함과 동시에 작동 범위를 최소화하여 가공 정밀도를 향상시키기 위해서, 지그(53)를 회전시키고 제 3 이송부(30)만을 작동시키는 것이 바람직하다.

만약, 틸팅부(51) 및 회전부(52)가 없다고 가정한다면 가공 대상물의 둘레에 경사진 홈을 형성하기 위해서, 가공부(40)의 구성이 매우 복잡해 질 것이며, 특히 공구(T)가 가공 대상물의 둘레를 이동하면서 구멍을 형성해야 하므로, 동시에 작동하는 구성들이 많아질 것이다. 따라서, 공구의 이동범위가 늘어나고 동시에 작동하는 구성들이 많아짐으로써, 가공 오차가 커지고 이에 따른 불량률이 상승하여 생산성이 떨어지며, 에너지 낭비가 심하여 기기의 효율성이 떨어질 것이다.

하지만, 본 발명의 다축 가공장치(1)는, 가공 대상물을 틸팅 및 회전가능한 구조이기 때문에 각 구성의 작동을 최소화할 수 있으며, 특히 가공 오차를 최소화하여 불량률을 최소화할 수 있고 나아가 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 구성의 동작을 최소화할 수 있기 때문에 에너지 소모를 줄일 수 있어서 유지비용을 절감할 수 있다.

상술한 본 발명을 설명하는데 있어서, 그 실시 예가 상이하더라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고, 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.

1; 다축 가공장치 2; 작업 테이블
3; 커버 4; 투시창
8; NC 컨트롤러 9; CNC 시뮬레이터
10; 제 1 이송부 11; 지지 다리
12; 지지플레이트 13; 전후이송편
14; 제 1 블록 20; 제 2 이송부
21; 좌우이송편 22; 제 2 블록
23; 보호패널 30; 제 3 이송부
31; 상하이송편 32; 제 3 블록
40; 가공부 41; 고정편
42; 탈착편 50; 고정부
51; 틸팅부 511; 틸팅용 지지편
512; 틸팅용 플랜지 513; 틸팅편
52; 회전부 521; 회전용 지지편
522; 회전용 플랜지 523; 회전편
53; 지그 M; 모터
S; 볼 스크루 L.M; 엘엠 가이드
T; 공구 P.S; 단자
S.D; 스핀들

Claims

가공 대상물을 가공하기 위한 작업 테이블;
상기 작업 테이블에 설치되어 Y축 선상을 이동하는 제 1 이송부;
상기 제 1 이송부와 연결되어 상기 Y축과 직각인 X축 선상을 이동하는 제 2 이송부;
상기 제 2 이송부와 연결되어 상기 Y축 및 상기 X축과 직각인 Z축 선상을 이동하는 제 3 이송부;
상기 작업 테이블에 설치되어 상기 가공 대상물을 잡아서 틸팅시키는 고정부; 및
상기 고정부에 상기 가공 대상물이 고정된 상태에서, 공구를 장착하여 상기 가공 대상물을 가공하도록 상기 제 3 이송부의 한 부분에 설치되는 공구장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 고정부는,
상기 가공 대상물을 고정 및 해제하는 지그;
상기 지그와 결합하여 상기 지그를 회전시키는 회전부; 및
상기 회전부와 결합하여 상기 회전부를 틸팅시키는 틸팅부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치.
제 2 항에 있어서,
상기 회전부는,
상기 가공 대상물을 용이하게 가공하기 위해서, 상기 가공 대상물을 상기 Z축과 평행한 축을 중심으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치.
제 2 항에 있어서,
상기 틸팅부는,
상기 가공 대상물을 용이하게 가공하기 위해서, 상기 회전부를 상기 X축과 평행하거나 상기 Y축과 평행한 축을 중심으로 틸팅시키는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치.
제 2 항에 있어서,
상기 지그는,
상기 가공 대상물에 따라 이에 대응하는 지그로 교체하기 위해서 상기 지그가 상기 회전부로부터 탈착되는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가공 대상물을 가공하기 위해서 상기 다축 가공장치와 연결되고, 상기 가공 대상물을 가상으로 가공하면서 설정시간 후에 가상으로 진행처리된 가공 데이터를 실시간으로 상기 다축 가공장치로 전송하며, 입력받은 가공 데이터를 가지고 상기 다축 가공장치가 상기 가공 대상물을 실제로 가공하되, 상기 가공 대상물을 가상으로 가공 진행중에 오류가 발생하면, 상기 다축 가공장치의 작동을 정지시키는 프로그램을 포함하는 CNC 시뮬레이터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 가공장치.