KR20120055464A

KR20120055464A - 공작 기계, 그리고 적재 및 하적 방법

Info

Publication number: KR20120055464A
Application number: KR1020110121834A
Authority: KR
Inventors: 노르베르트 헤쓰브뤼겐; 마르쿠스 헤쓰브뤼겐; 헬무트 슈스터; 마르쿠스 슈스터
Original assignee: 에마크 홀딩 게엠베하
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-05-31
Also published as: ITMI20112085A1; JP2012111030A; KR101861537B1; DE102010051866A1; CN102528537B; JP5828745B2; DE102010051866B4; FR2967600B1; US8661950B2; CN102528537A; FR2967600A1; US20120125165A1

Abstract

본 발명은 공작 기계 그리고 상기 공작 기계를 적재 및 하적하기 위한 방법과 관련이 있으며,
본 발명에 따른 공작 기계는 기계 프레임, 상기 기계 프레임에서 수직 방향(Z-축)으로 이동할 수 있는 가공품 스핀들(2)(spindle), 상기 기계 프레임에서 수평 방향(X-축)으로 이동할 수 있는 공구 홀더(3) 그리고 가공품들(8)용 이송 장치(24)를 구비하며,
본 발명에 따른 공작 기계의 적재 및 하적 방법은
a) 가공품 스핀들(2)을 수직 방향으로 이동시킴으로써, 가공 완료된 가공품(8)을 이송 장치(24) 상에 내려놓는 단계,
b) 이송 장치(24)의 사이클을 속행하여 가공되지 않은 가공품(8')을 적재 위치(11)에서 위치 설정하는 단계,
c) 가공품 스핀들(2)의 드릴 척(15) 안에 상기 가공되지 않은 가공품(8')을 수용하는 단계, 그리고
d) 가공품 스핀들(2)을 수직 방향으로 작업 위치(10)로 이동시키는 단계를 포함하며, 이 경우에 상기 가공품 스핀들(2)과 이송 장치(24) 사이에 있는 작업 위치(10)에는 연마 찌꺼기를 배출하기 위하여 연마 찌꺼기 보호 장치(25)가 제공되어 있으며, 이때 상기 처리 단계 a) 이전에는 상기 연마 찌꺼기 보호 장치(25)가 상기 작업 영역(10)으로부터 벗어나며, 그리고 상기 처리 단계 d) 이후에는 떨어지는 연마 찌꺼기로부터 이송 장치(24)를 보호하기 위하여 상기 연마 찌꺼기 보호 장치(25)가 재차 작업 영역(10)으로 되돌아간다.

Description

공작 기계, 그리고 적재 및 하적 방법 {MACHINE TOOL, AND METHOD FOR LOADING AND UNLOADING}

본 발명은 회전식으로 구동되는 가공품을 가공하기 위한 특허 청구항 1의 전제부에 따른 방법 그리고 자동으로 적재되는 공작 기계와 관련이 있다. 픽-업-원리에 따라 동작하는 공작 기계에서는 가공품이 이송 수단에 의해 가공품 스핀들에 제공된다.

상기 가공품 스핀들은 적재 위치에서 가공품을 파지하고, 상기 가공품을 가공 장치에 제공한 다음에 재차 이송 수단 상에 내려놓는다. 부수적인 시간을 줄이기 위하여, EP 1 711 309 B1호에서는 두 개의 가공품 스핀들 및 두 개의 공구 회전 장치(revolver)가 제공된다. 이 기계는 진자 기계(oscillation machine)로서 동작을 하는데, 다시 말하자면 하나의 스핀들이 가공품을 가공하는 동안 다른 하나의 스핀들에 가공품이 적재될 수 있다. 수치상으로 제어되는 네 개의 축이 제공되고, 적재 작업은 두 개의 적재 및 하적 장치를 통해서 이루어진다.

본 발명의 과제는 상기와 같은 회전 기계를 단순화하고, 구조적인 비용을 줄이며, 상기와 같은 기계가 콤팩트한 구조를 갖도록 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는 가공품의 가공이 이루어지지 않는 부수적인 시간을 줄일 수 있는 적재 방법을 제시하는 것이다.

본 발명의 한 바람직한 양상에 따르면, 적재 및 하적 위치가 작업 위치 바로 아래에 있음으로써, 결과적으로 가공품 스핀들은 독특한 방법에 의해서 완전히 가공된 가공품을 이송 장치상에 수직 방향으로 내려놓을 수 있고 가공되지 않은 가공품을 수용할 수 있게 된다. 가공품 스핀들이 단지 수직 방향으로만 이동할 수 있지만, 추가의 적재 및 하적 장치는 필요치 않다. 특히 바람직한 사실은 상기 방법에서는 두 개의 스핀들을 갖는 공작 기계가 작동될 수 있다는 것인데, 이 경우에는 공구 회전 장치(revolver)가 오로지 수평 방향으로만 이동할 수 있고, 두 개의 가공품 스핀들 사이에서 왕복으로 진동한다. 이와 같은 2중 스핀들 기계는 제어되는 세 개의 축만으로도 충분하다.

본 발명은 실시 예를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 공작 기계를 조작 측으로부터 바라보고 도시한 개략도이며,
도 1a는 작업- 및 적재 위치를 도시한 부분 확대 단면도이고,
도 2는 두 개의 스핀들을 구비한 공작 기계의 개략도이며,
도 3은 공작 기계를 위로부터 바라보고 도시한 개략도이고,
도 4는 두 개의 스핀들을 구비한 소형 가공품용 공작 기계의 개략도이며,
도 5는 도 4에 따른 공작 기계를 위로부터 바라보고 도시한 개략도이다.

도 1은 공작 기계를 개략도로 보여준다. 기계 프레임은 정사각형의 횡단면, 수직의 측벽들(4, 4') 그리고 마찬가지로 수직인 정면 벽(16)을 갖는 기둥(1)으로서 구현되었다. 측벽(4)에서는 스핀들 캐리지(6)가 가이드 슈(26)(guide shoe) 상에서 가이드 장치들(5, 5')를 통해 수직 방향(Z-축)으로 이동할 수 있다. 구동은 모터(18) 그리고 도면에 도시되어 있지 않은 볼 롤러 스핀들(ball roller spindle)을 통해서 이루어진다. 스핀들 캐리지(6)는 가공품 스핀들(2)을 지지한다. 상기 가공품 스핀들의 하부 면에는 가공품(8)을 수용하기 위한 인장 수단(15)이 배치되어 있다. 정면 벽(16)의 상부에서는 공구들(20)용 공구 홀더(3)를 구비한 캐리어 캐리지(17)가 가이드 레일(14) 상에서 수평 방향(X-축)으로 이동할 수 있다. 캐리어 캐리지(17)는 모터(18')에 의해 볼 롤러 스핀들(19)을 통해서 구동된다. 가공품 스핀들(2)은 가공품(8)과 함께 작업 위치(10)에 있고, 공구(20)는 결합 상태에 있다. 이송 장치(24)는 가공되지 않은 가공품(8)을 적재 위치(11)로 이송하고, 가공된 가공품을 방출한다. 바람직하게는 적재 위치(11)가 작업 위치(10) 바로 아래에 배치되어 있음으로써, 결과적으로 가공품 스핀들(2)은 독특한 방법에 의해서 수직 방향으로 적재 및 하적 될 수 있다. 연마 찌꺼기 보호 장치(25)는 연마 찌꺼기 및 냉각제가 이동 장치(24)를 오염시키는 것을 방지해준다. 연마 찌꺼기는 연마 찌꺼기 보호 장치(25)에 의해서 분리 벽(9) 상으로 그리고 그곳으로부터 수집 상자(22) 안으로 미끄러진다. 도 1의 도시에 따르면 연마 찌꺼기 보호 장치(25)는 선회 가능한 플랩(flap)으로 구현되었다. 상기 플랩은 하단부에 회전 가능하게 지지가 되고, 도면에 도시된 비스듬한 위치로부터 수직 위치로 선회 될 수 있다. 도 1a에 따른 한 바람직한 실시 예에서 연마 찌꺼기 보호 장치(25)는 이송 장치(24)에 의해서 관통되는 관으로 형성되었다. 관 내부에는 개구(30)가 제공되어 있다. 보호 위치에서는 상기 개구(30)가 이송 장치(24) 아래에 있다. 가공품들(8, 8')을 교체하기 위하여 상기 관이 자신의 종축을 중심으로 회전함으로써, 결과적으로 가공품 스핀들(2)은 인장 수단(15)에 의해서 상부 면으로부터 개구(30)를 관통하여 가공품들(8, 8')을 내려놓거나 또는 파지할 수 있게 된다.

가공품 교체 작업은 다음과 같은 처리 단계들로 이루어진다:

1. 연마 찌꺼기 보호 장치(25)를 작업 영역(10)으로부터 외부로 이동시키는 단계,

2. 가공품 스핀들(2)을 수직 방향(Z-축)으로 이동시킴으로써, 가공 완료된 가공품(8)을 이송 장치(24) 상에 내려놓는 단계,

3. 이송 장치(24)의 사이클을 속행하여 가공되지 않은 가공품(8')을 적재 위치(11)에서 위치 설정하는 단계,

4. 가공품 스핀들(2)의 드릴 척(15) 안에 상기 가공되지 않은 가공품(8')을 수용하는 단계,

5. 가공품 스핀들(2)을 작업 위치(10)로 이동시키는 단계, 그리고

6. 연마 찌꺼기 보호 장치(25)에 의해서 이송 장치(24)를 차폐시키는 단계.

상기 방법은 특히 바람직하게 두 개의 스핀들을 구비한 기계에 적용될 수 있다(도 2 참조). 이 경우 가공품 스핀들(2, 2')은 기둥(1)의 마주 놓인 벽들(4, 4')에 반사 대칭으로 배치되어 있다. 본 경우에는 하나의 스핀들을 구비한 도 1에 따른 기계와 유사하게 두 개의 가공품 스핀들(2, 2')이 스핀들 캐리지들(6, 6') 상에서 수직 방향(Z-축)으로 이동할 수 있다. 가공품 스핀들이 두 개인 경우에는 적재 및 하적 과정도 동일하다. 공구 홀더(3)는 두 개의 가공품 스핀들(2, 2') 사이에서 왕복으로 진동한다. 하나의 가공품 스핀들 내에서 하나의 가공품(8)이 가공되는 동안 다른 하나의 가공품 스핀들에서는 적재 및 하적이 이루어질 수 있다. 그럼으로써 하나의 가공품을 가공하기 위한 사이클 시간은 더 이상 적재 및 하적 시간에 의존하지 않게 된다. 연마 찌꺼기는 가공품 스핀들(2')로부터 연마 찌꺼기 보호 장치(25') 및 분리 벽(9)을 거쳐서 수집 상자(22) 안으로 떨어진다. 특히 바람직한 사실은 단 세 개의 제어된 축(두 개의 Z-축 및 하나의 X-축)을 갖는 두 개 스핀들 기계로 충분하다는 것이다. 이송 장치(24)는 폐쇄된 이송 벨트로서 기둥(1) 둘레로 가이드 된다. 필요한 경우에는 기둥(1)의 후면에 방향 전환 장치(27)가 제공될 수 있으며, 상기 방향 전환 장치는 하나의 가공품 스핀들 내에서는 가공품(8)의 정면을 그리고 다른 하나의 가공품 스핀들 내에서는 가공품(8)의 후면을 가공하기 위하여 상기 가공품(8)을 이송 장치(24) 상에서 회전시킨다.

장치들의 배치 상태는 위로부터 바라보고 도시한 도 3에서 명확하게 설명된다. 작업 챔버(7)는 기둥(1)의 정면 벽(16)에 연결된다. 상기 작업 챔버 내에서 가공품(8)이 공구(20)에 의해서 가공된다. 정면 벽(16)을 따라서는 가상의 평면 E가 뻗고, 측벽(4)을 따라서는 가상의 평면 F가 뻗는다. 이 두 개의 평면(E 및 F)은 기둥(1)의 에지(28)에서 교차한다. 가공품(8)의 가공은 오로지 상기 평면(E, F)의 기둥(1)에 마주 놓인 측에서만 이루어진다. 이때 스핀들 캐리지(6)는 평면(E)을 관통하여 작업 챔버(7) 안으로 돌출하고, 자신의 단부에서 가공품 스핀들(2)을 현가식으로 지지한다. 수직 가이드 장치(5)는 에지들(28, 28') 바로 가까이에 배치되어 있다. 수평의 가이드 레일(14)은 정면 벽(16)의 전체 폭에 걸쳐서 연장된다. 그렇기 때문에 공구 캐리어(17)가 각각의 작업 위치에 있는 경우에는 가이드 슈들(26, 26')도 마찬가지로 에지들(28 또는 28') 바로 가까이에 있게 된다. 이와 같은 방식에 의해서는 가공품 스핀들(2)로부터 공구(20)로 흘러가는 파워의 흐름 그리고 그와 더불어 기계의 강도가 특히 바람직하게 최적화된다. 도 3으로부터는 보조 장치들의 바람직한 배치 상태가 드러난다. 내측으로 개방될 수 있는 컨트롤 박스(12)(control box)가 기둥(1)에 대하여 간격을 두고 배치됨으로써, 결과적으로 이송 장치(24)는 기둥(1) 둘레로 가이드 될 수 있다. 이송 장치(24) 위에서는 유압- 및 냉각 장치(13)가 상기 컨트롤 박스(12)에 연결된 상태로 설치되어 있다. 기계의 좌측에는 연마 찌꺼기용 캐리지(23)를 구비한 연마 찌꺼기 컨베이어(21)가 존재한다. 연마 찌꺼기 컨베이어(21)와 컨트롤 박스(12) 사이에는 중간 챔버(29)가 있다. 이와 같은 배치 상태로 인해 기계는 매우 콤팩트하게 구성되지만, 그럼에도 관리 목적으로 접근하는 것이 용이하다. 크기가 작은 가공품을 가공하기 위한 바람직한 실시 예는 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 가공품의 크기가 작은 경우에는 전진- 및 이송 경로가 상응하게 짧게 설정되기 때문에, 두 개의 가공품 스핀들을 바로 옆에 나란히 배치하여 공구 캐리어(3)의 이동 경로를 줄이는 것이 바람직하다. 이 목적을 위하여 L자 모양의 스핀들 캐리지들(6, 6')는 측벽들(4, 4')에 있는 수직 가이드 장치들(5, 5') 상에서 이동할 수 있다. 이와 같은 L자 형상 때문에 가공품 스핀들(2, 2')은 정면(16)에서는 바로 옆에 나란히 배치되어 있다. 가공품의 가공 과정이 소수의 작업 단계로 제한되기 때문에, 가이드 장치(14) 상에서 수평 방향(X-축)으로 이동할 수 있고 세 개의 공구(20)를 구비한 공구 홀더(3)가 제공되었다. 이송 장치(24)는 정면(16)에 대하여 평행하게 뻗고, 가공품 스핀들(2, 2') 아래에서 적재 위치들(11, 11')을 통과한다. 연마 찌꺼기 보호 장치(25)는 개구들(30, 30')을 갖는 관으로서 구현되었다. 개구들(30, 30')이 특히 바람직하게 관의 마주 놓인 측들에 배치됨으로써, 결과적으로 가공품 스핀들(2, 2')에 할당된 적재 위치들(11, 11')은 연마 찌꺼기에 대하여 선택적으로 보호되거나 또는 개방 상태에서 가공품(8, 8')을 교체할 목적으로 접근할 수 있게 된다.

1: 기둥
2, 2': 가공품 스핀들
3: 공구 홀더
4, 4': 측벽
5, 5': 가이드 장치
6, 6': 스핀들 캐리지
7: 작업 챔버
8, 8': 가공품
9: 분리 벽
10: 작업 위치
11': 적재 위치
12: 컨트롤 박스
13: 유압- 및 냉각 장치
14: 가이드 레일
15: 인장 수단
16: 정면 벽
17: 캐리어 캐리지
18, 18', 18": 모터
19, 19': 볼 롤러 스핀들
20: 공구
21: 연마 찌꺼기 컨베이어
22: 수집 상자
23: 연마 찌꺼기용 캐리지
24: 이송 장치
25, 25': 연마 찌꺼기 보호 장치
26, 26': 가이드 슈
27: 방향 전환 장치
28, 28': 에지
29: 중간 챔버
30, 30': 개구

Claims

기계 프레임, 상기 기계 프레임에서 수직 방향(Z-축)으로 이동할 수 있는 가공품 스핀들(2), 상기 기계 프레임에서 수평 방향(X-축)으로 이동할 수 있는 공구 홀더(3) 그리고 가공품(8)용 이송 장치(24)를 구비한 공작 기계를 적재 및 하적하기 위한 방법으로서,
a) 가공품 스핀들(2)을 수직 방향으로 이동시킴으로써, 가공 완료된 가공품(8)을 이송 장치(24) 상에 내려놓는 단계,
b) 이송 장치(24)의 사이클을 속행하여 가공되지 않은 가공품(8')을 적재 위치(11)에서 위치 설정하는 단계,
c) 가공품 스핀들(2)의 드릴 척(15) 안에 상기 가공되지 않은 가공품(8')을 수용하는 단계, 그리고
d) 가공품 스핀들(2)을 수직 방향으로 작업 위치(10)로 이동시키는 단계를 포함하는, 공작 기계를 적재 및 하적하기 위한 방법에 있어서,
상기 가공품 스핀들(2)과 이송 장치(24) 사이에 있는 작업 위치(10)에는 연마 찌꺼기를 배출하기 위하여 연마 찌꺼기 보호 장치(25)가 제공되어 있으며,
상기 처리 단계 a) 이전에는 상기 연마 찌꺼기 보호 장치(25)가 가공품 스핀들(2)과 이송 장치(24) 사이에 있는 상기 작업 영역(10)으로부터 벗어나며, 그리고
상기 처리 단계 d) 이후에는 떨어지는 연마 찌꺼기로부터 이송 장치(24)를 보호하기 위하여 상기 연마 찌꺼기 보호 장치(25)가 재차 가공품 스핀들(2)과 이송 장치(24) 사이에 있는 작업 영역(10)으로 되돌아가는 것을 특징으로 하는,
공작 기계를 적재 및 하적하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
두 개의 가공품 스핀들(2, 2')을 구비하며,
상기 이송 장치(24)가 가공되지 않은 가공품(8)을 상기 두 개의 가공품 스핀들(2, 2')에 제공하고, 가공된 가공품을 재차 방출하는 것을 특징으로 하는,
공작 기계를 적재 및 하적하기 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 가공품 스핀들(2, 2') 사이에 방향 전환 장치(27)가 제공되며, 상기 방향 전환 장치는 하나의 가공품 스핀들(2) 내에서는 가공품들(8)의 정면을 그리고 다른 하나의 가공품 스핀들 내에서는 가공품들(8)의 후면을 가공하기 위하여 상기 가공품들(8)을 이송 장치(24) 상에서 회전시키는 것을 특징으로 하는,
공작 기계를 적재 및 하적하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 공작 기계로서,
기계 프레임, 적어도 하나의 가공품 스핀들(2), 공구들(20)을 갖춘 공구 홀더(3) 그리고 가공품들(8)용 이송 장치(24)를 구비하며,
작업 위치(10)에서는 가공품들(8)이 가공되며, 그리고 적재 위치(11)에서는 상기 가공품 스핀들(2)이 가공 완료된 가공품들(8)을 이송 장치(24) 상에 내려놓고 가공되지 않은 가공품(8')을 수용하도록 구성된, 공작 기계에 있어서,
상기 가공품 스핀들(2)은 독특한 방법에 의해서 작업 위치(10)로부터 적재 위치(11)로 수직 방향으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는,
공작 기계.
제 4 항에 있어서,
상기 측벽(4)을 따라서 뻗는 가상의 평면(E) 및 정면 벽을 따라서 뻗는 가상의 평면(F)이 기둥(1)의 에지(28)에서 교차하며,
상기 공구(20)가 가공품(8)에 결합하는 과정은 오로지 상기 평면들(E, F)의 기둥(1)에 마주 놓인 측들에서만 이루어지는 것을 특징으로 하는,
공작 기계.
제 5 항에 있어서,
상기 가공품 스핀들(2)은 스핀들 캐리지(6)에 의해 가이드 슈들(26) 상에서 가이드 장치들(5, 5')을 거쳐 수직 방향(Z-축)으로 측벽(4)에서 이동할 수 있으며, 상기 캐리어 캐리지(17)는 공구 홀더(3)에 의해 가이드 슈(26, 26')를 구비한 가이드 레일(14) 상에서 수평 방향(X-축)으로 정면 벽에서 이동할 수 있으며,
상기 가이드 장치(5)는 에지(28) 바로 근처에 배치되어 있으며,
상기 공구 캐리어(17)가 작업 위치에 있는 경우에는 상기 가이드 슈(26')도 마찬가지로 에지(28) 바로 근처에서 위치 설정되는 것을 특징으로 하는,
공작 기계.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
두 개의 가공품 스핀들(2, 2')을 구비하며,
상기 공구(20)는 공구 홀더(3)의 독특한 방법에 의해 수평 방향(X-축)으로 가이드 레일(14)을 따라서 상기 가공품 스핀들(2, 2')의 가공품들(8)에 교대로 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는,
공작 기계.
제 4 항에 있어서,
두 개의 가공품 스핀들(2, 2')을 구비하며,
상기 가공품 스핀들(2, 2')은 스핀들 캐리지들(6, 6')에 의해 가이드 슈들(26) 상에서 가이드 장치들(5, 5')를 거쳐 수직 방향(Z-축)으로 측벽들(4, 4')에서 이동할 수 있으며, 상기 공구 홀더(3)는 가이드 레일(14) 상에서 수평 방향(X-축)으로 정면 벽(16)에서 이동할 수 있으며,
상기 스핀들 캐리지들(6, 6')은 L자 형상을 가지며,
상기 가공품 스핀들(2, 2')은 정면(16)에서 바로 옆에 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는,
공작 기계.
제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
연마 찌꺼기 보호 장치(25)를 구비하며,
상기 연마 찌꺼기 보호 장치(25)는 떨어지는 연마 찌꺼기로부터 이송 장치(24)를 보호하기 위하여 작업 위치(10)와 적재 위치(11) 사이에 있는 영역 안으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는,
공작 기계.
제 9 항에 있어서,
상기 연마 찌꺼기 보호 장치(25)는 개구들(30, 30')을 갖는 관으로서 구현되었으며,
상기 가공품 스핀들(2, 2')에 할당된 적재 위치들(11, 11')은 연마 찌꺼기로부터 선택적으로 보호되거나 또는 가공품들(8, 8')을 교체하기 위하여 개방 상태에서 접근이 가능한 것을 특징으로 하는,
공작 기계.