KR20120090196A

KR20120090196A - 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치

Info

Publication number: KR20120090196A
Application number: KR1020110010484A
Authority: KR
Inventors: 권용도
Original assignee: 권용도
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-08-17

Abstract

본 발명은 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치에 관한 것으로서,
더욱 자세하게는 스핀들을 이용한 가공기계에 있어 기계를 대형화 하지 않고서도 다축의 가공 스핀들을 일괄 구동시키고 연속적인 가공을 위하여 일괄 툴 체인지가 가능하도록 베드의 양측에 고정되는 칼럼을 구성하고, 상기 칼럼 상에서 구동되되 상기 베드 상에 구성되는 턴테이블을 기준으로 다수의 스핀들을 다축으로 구성하여 상하 구동하는 스핀들부와, 좌우 구동하는 지지대부, 전후 구동하는 받침대부를 구성하고, 양측 칼럼의 내측으로 상기 다축 스핀들의 수 및 위치에 대응하게 툴이 안착되는 툴판이 형성된 툴 시스템을 구비하여 다축의 스핀들이 일괄적으로 피가공물을 가공하고 툴을 교체할 수 있도록 하여 기계를 대형화 하지 않고도 피가공물의 대량생산 및 작업시간의 단축과 작업의 효율성 및 생산성이 증대되도록 하는 장치에 관한 발명이다.

Description

연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치{The processing device which possessed the automatic tool change device that tool replacement was possible to spins of multiaxis}

본 발명은 다축의 스핀들을 이용하여 가공하고 일괄적 연속적으로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치에 관한 것으로,

보다 상세하게는 한쌍의 칼럼 상에 다축으로 구비된 스핀들을 이용하여 일괄 가공이 가능하며 또한 툴 교체 시 필요한 종류의 툴을 일측에 정렬하여 구비하였다가 일괄적 연속적으로 교환 할 수 있는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동공구교환장치(ATC : Automatic Tool Changer 이하 ATC )는 제품의 가공 차례에 따라 필요한 공구들을 자동적으로 바꾸어 주는 장치이다.

ATC는 NC 공작기계에 장비되어 있는 자동공구교환장치이다. 이 장치는 공구 매거진에서 필요한 공구를 선택하여 지금까지 사용하고 있던 공구를 자동적으로 교체하는 것이다.

일반적으로 범용선반이나 범용 드릴머신에서는 공구를 교환하는데 복잡한 절차를 거쳐야 하고, 많은 시간도 걸리는데, NC 공작기계에서는 이 조작을 자동적으로 실행하기 때문에 가공시간을 대폭적으로 줄일 수 있는 것이다.

NC 공작기계에서는 최초에 공구를 장착할 때의 위치 조정과 공구 보정이 매우 중요하며, 고도의 정밀도를 요하는 부품을 제작하기 위해서는 세심한 초기 설정이 필요하다.

이러한 자동공구교환장치는 이동식 칼럼 타입의 밀링 머신이 있으며, 이는 작업 테이블에 접해 있으며, 플로어에 고정된 수평 베드, 상기 베드를 따라 수평 방향으로 미끄럼 가능한 칼럼 캐리지, 상기 캐리지에 의해 지지되는 칼럼 구조물, 상기 칼럼 구조물을 따라 수직한 방향으로 미끄럼 가능한 슬라이드 캐리지, 상기 베드의 종축에 수직한 방향으로 상기 캐리지를 따라 수평 미끄럼 가능한 슬라이드 및 상기 슬라이드의 단부에 장착된 스핀들 헤드(spindle head)를 포함하는 것으로 공지되었으며, 기계 가공되어 질 시편은 상기 작업 테이블에 고정된다.

상기 밀링 머신에서 빈발하는 문제점은 베드와 칼럼 캐리지로 인해 작업 테이블로부터 스핀들 축의 높이가 과도하게 형성되는데 있으며, 이로 인해 기계 가공되어지는 시편, 즉 시편의 높은 영역의 가시성(visibility)과 접근 가능성이 저하된다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여, 룸의 플로어에 미리 제작된 피트(pit)의 바닥으로 베드를 고정하는 것이 제안되며, 상기 플로어에 머신이 설치되고, 작업 테이블을 상기 피트에 평행한 플로어로 고정하는 것이 제안된다.

일반적으로 사용되고 있는 장치를 살펴보게 되면,

출원번호 10-2006-7019760은‘이동식 칼럼을 가지는 수평 밀링-보링 머신’에 관한 것으로 플로어에 고정된 수평 베드, 베드에 의해 지지되고 베드를 따라 미끄럼이 가능한 칼럼 구조물, 상기 칼럼 구조물을 따라 수직하게 미끄럼 가능한 슬라이드 캐리지 및 상기 베드의 축에 수직한 방향으로 상기 캐리지로 축 방향으로 이동 가능하고, 공구 헤드를 지지하는 슬라이드를 포함하는 수평 밀링-보링 머신에 있어서,

상기 베드는 작업 테이블로부터 이격되고 모놀리식으로 형성되며, 상기 칼럼 구조물은 포탈로서 형성되며, 상기 포탈의 개구부의 외부에 배치된 부분과 베드 상에서 지지하도록 하부에 제공되고, 상부 가로대에 의하여 서로 연결된 2개의 칼럼을 포함하고, 상기 개구부는 하부를 향해 상기 베드의 인접부로 연장되고, 상기 칼럼에 의해 측면으로 경계가 형성되며, 상기 슬라이드 캐리지는 상기 칼럼의 대향 내부 벽을 따라 미끄러질 수 있으며, 가이드 수단과 구동 수단은 상기 칼럼 구조물과 상기 베드 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 밀링-보링 머신을 나타내고 있다. 상기 밀링-보링 머신과 같은 다양한 장치들이 많은 산업현장에서 사용되고 있지만 가공 시 작업시간이 오래 걸리게 되며, 그로 인해 가공물이 생산되는 시간이 길어지고, 더불어 작업의 효율성 및 생산성에서도 많이 저하되는 문제점이 발생하였다.

또한 대략적인 기술에서 알 수 있듯이 칼럼이 구동하게 됨으로 다축 스핀들을 적용하여 사용하기 위해서는 대형화 될 수밖에 없고, 또한 이에 맞추어 대응되는 툴 체인져를 구성하기 위하여서는 기계가 대형화 될 수밖에 없는 실정이다. 따라서 다축의 스핀들을 이용하여 생산성이 우수한 가공성을 가지면서도 기계의 중량 및 부피가 크지 않고 효율성이 높게 일괄 적으로 툴 체인지가 이루어질 수 있는 가공 기계의 개발이 절실 한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수평의 방향으로 지지대가 되는 베드와 기둥역할을 하는 칼럼을 고정되게 구성하고 구동되게 다축의 스핀들이 구성되는 스핀들부 구성하고, 받침대부의 하부 및 상기 칼럼의 내측에 구성된 툴 시스템부에도 상기 스핀들부와 같이 다수의 툴을 구비하여 한 번의 작동으로 다수의 툴을 교체할 수 있도록 하는 장치를 제공하고자 하였다. 즉 한쌍의 칼럼 내에 다축의 스핀들과 상기 스핀들을 구동하게 하는 관계를 구성하여 다양한 가공의 툴이 체인지가 일괄 적으로 될 수 있어 가공성이 높으면서도 부피와 중량이 적게 나가는 다축 스핀들이 구동되는 가공기계를 제공하고자 하였다.

이에 상기 목적을 달성하기 위하여 베드가 구비되고, 상기 베드의 상부에 구성되되 피가공물이 안착되는 턴테이블과 상기 베드의 양측에서부터 상부로 연장 구성되는 칼럼과 상기 칼럼의 상부에 구성되되 전후로 슬라이딩되며 작동하는 받침대부와 상기 받침대부의 하부 및 상기 칼럼의 내측에 구성되되 툴이 구성되는 툴판이 다수 구성되는 툴 시스템부와 상기 받침대부의 일 측에 구성되되 좌우로 슬라이딩되며 작동하는 지지대부 및 상기 지지대부의 일 측에 구성되되 다수의 축으로 된 스핀들이 구성되고, 상하로 슬라이딩되며 작동하는 스핀들부로 구성되는 것으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 툴 시스템부는 고정형이 될 수도 있으며, 상기 받침대부와 같이 전후로 작동하는 유동형으로 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 받침대부는 배면부에 구성되는 보조판에 벨트와 회전모터가 구비되어 너트 회전형 볼 스크류로 작동하는 것을 특징으로 한다.

상기 툴 시스템부의 툴판에는 툴이 툴판에서 이탈할 수 있도록 수평방향으로 긴 장공의 형태로 홈이 형성되되 일측으로 툴이 걸림되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치를 사용하게 되면,

스핀들을 다수 구성한 스핀들부가 구비되고, 받침대부의 하부 및 칼럼의 내측에 구성된 툴 시스템부에 구비된 좌우의 툴도 상기 스핀들부의 다수 구성된 스핀들과 같이 구비하여 스핀들부의 한 번의 작동으로 다수의 툴을 교체할 수 있도록 하였고,

종래와 달리 컬럼이 고정되고, 툴 체인지에 필요한 구동장치가 별도록 툴시스템부로 분리되어 있어 다축 스핀들을 구성하여 일괄 툴 체인지가 가능하게 되더라도 구성의 부피가 비대해지지 않아 경제적이며,

피가공물의 가공 시 생산에 있어 적은 시간에 대량생산을 할 수 있으며, 그로 인해 작업시간의 단축과 작업의 효율성 및 생산성이 증대되도록 하는 장치에 관한 발명이다.

도 1은 본 발명의 구성을 나타내는 정면도
도 2는 본 발명의 구성을 나타내는 측면도
도 3은 본 발명의 구성을 나타내는 평면도
도 4는 본 발명의 툴 교체를 나타내는 정면도
도 5는 도 4의 작동을 확대하여 나타내는 확대도
도 6은 본 발명의 구성 중 툴 시스템부의 작동상태를 나타내는 평면도
도 7은 본 발명의 구성 중 툴 시스템부의 실시 예를 나타내는 측면도
도 8은 본 발명의 구성 중 툴 시스템부에 구성된 툴을 구비한 툴판의 다른 실시 예를 나타내는 평면도
도 9는 본 발명의 구성 중 받침대부의 구동부분 확대를 나타내는 평면도
도 10은 본 발명의 구성 중 지지대부(X축)와 받침대부(Y축)의 작동을 나타내는 평면도
도 11은 본 발명의 구성 중 지지대부(X축)의 작동을 나타내는 정면도
도 12는 본 발명의 구성 중 받침대부(Y축)와 스핀들부(Z축)의 작동을 나타내는 측면도
도 13은 본 발명의 구성 중 받침대부(Y축)의 실시 예를 나타내는 측면도
도 14는 본 발명의 구성 중 지지대부(X축)의 다른 실시 예를 나타내는 평면도
도 15는 본 발명의 구성 중 받침대부(Y축)의 다른 실시 예를 나타내는 평면도
도 16은 본 발명의 구성 중 스핀들부(Z축)의 다른 실시 예를 나타내는 평면도
도 17은 본 발명의 구성 중 받침대부의 구동부분 확대를 나타내는 평면도
도 18은 본 발명의 구성 중 스핀들부의 실시 예를 나타내는 정면도 및 평면도
도 19는 본 발명의 구성 중 스핀들부의 실시 예를 나타내는 측면도

이에 본 발명을 도 1내지 16 도면을 참고로 하여 설명하기로 한다.

도 1내지 3을 참고로 하여 우선 중요구성요소를 대분하여 살펴보면,

최하부로 베드(10)가 구비되고, 상기 베드(10)의 상부 중앙부로 구성되되 피가공물이 안착되는 턴테이블(20)과 상기 턴테이블(20)을 중심으로 베드(10)의 양측에서부터 상부로 연장 구성되는 양측의 칼럼(30)과 상기 양측 칼럼(30)의 상단면에 각각 이송레일(31)이 구성되고 상기 이송레일(31)에 걸쳐 받침대부(40)가 구성되되 상기 이송레일(31)의 전후로 슬라이딩되며 작동하게 되는 받침대부(40)가 구성되어진다.

상기 받침대부(40)의 상부 일 측에 이송레일(41)을 구성하되 상이 이송레일(41)은 하부에 구성된 컬럼(30)의 상부에서 양측 컬럼(30) 사이에 걸쳐진 형태로 구성된다. 상기 받침대부(40)의 상부면에 구성된 상기 이송레일(41)의 상부로는 지지대부(50)가 안착되어 구성되는데 상기 이송레일(41)을 타며 슬라이딩되어 양측 컬럼(30) 사이를 왕복하며 구동하게 된다. 상기 지지대부(50)는 상측으로 길게 돌출되어진 탑형으로 구성되어 진다.

상기 턴테이블(20)이 구성되어진 측과 마주보는 상기 지지대부(50)의 일측단부 로 상하로 연장되는 이송레일(51)을 구성하여 수평방향으로 다축의 스핀들(61)이 연속 구성된 스핀들부(60)가 상기 이송레일(51)을 타고 지지대부(50)의 상하로 이송할 수 있도록, 상기 지지대부(50)의 일 측에 상기 지지대부(50)와 다단으로 구성되되 좌우로 다수의 축으로 된 스핀들(61)이 구성되되 이송레일(51)을 타며 상하로 슬라이딩되며 작동하는 스핀들부(60)가 구성되어진다.

상기 받침대부(40)의 하부 및 상기 양측 칼럼(30)의 내측으로 툴 시스템부가 구성되어 지는데 통상의 파레트 형으로 툴(73)을 안착할 수 있는 툴판(72)으로 구성되는 툴 시스템부(70)가 구성되어진다. 상기 툴판(72)의 경우 본 발명의 스핀들의 수에 대응하여 툴 체인지가 가능하게 스핀들 사이의 이격간격과 수에 대응하게 툴판(72)의 행과 열을 구성하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명인 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치에 따른 작용을 보다 상세하게 설명하면,

절삭과 관련된 스핀들 구동관계를 보면, 먼저 베드(10)의 상부 및 상기 베드(10)의 양측에 구성된 양측의 칼럼(30)의 내측으로 구성되는 턴테이블(20)에 피가공물을 고정시키면,

상기 양측 칼럼(30)의 상부 면에 구성된 이송레일(31)을 타며 전후로 슬라이딩되며 작동하는 받침대부(40)가 구동하고 상기 받침대부(40)의 일 측에 구성되되 이송레일(41)을 타며 좌우로 슬라이딩되며 작동하는 지지대부(50) 및 상기 지지대부(50)의 일 측에 구성되되 다수의 축으로 구성된 스핀들(61)이 이송레일(51)을 타며 상하로 슬라이딩되며 작동하는 스핀들부(60)가 피절삭물 상부로 이동하면서 작동하게 되는 것이다. 상기 구동관계에서 보면 양측 칼럼(30)이 고정된 상태로 유지된 상태에서 상기 받침대부(40), 지지대부(50), 스핀들부(60)가 턴테이블(20)을 기준으로 하여 전후, 좌우, 상하로 구동함으로서 종래의 기계의 구동관계와 대비하여 볼 때 전체적인 작동관계에서 부피가 큰 칼럼이 구동할 필요가 없어 구동되는 요소의 부피가 최소화 되어 보다 신속하고 정확한 구동이 가능한 것이다.

상기 턴테이블(20)에 고정된 다수개의 피가공물을 가공하기 위한 상기 스핀들부(60)에 구성된 다축의 스핀들(61)은 툴(73)을 일괄적으로 장착하기 위하여 이동하여 결착하게 된다. 상기 이송레일(31,41, 51) 상에서 받침대부(40)와 스핀틀부(60)가 구동하여 상기 받침대부(40)의 하부 및 상기 칼럼(30)의 내측 면에 구성되어 있는 툴 시스템부(70)의 툴판(72)로 이동하여 상기 툴판(72)에 안착되어진 툴(73)을 결착한 후 상기 피가공물 상으로 다시 이동하여 가공을 진행하는 것이다.

이와 같은 툴 체인지 과정에서 가공공정상 하나의 가공공정이 끝이 나고 스핀들(61)에 결착된 일부의 툴을 변경하기 위하여서는 상기의 이송레일(31,41,51) 상에서 받침대부(40)와 스핀들부(60)가 툴 시스템부(70)로 이동하여 비어 있는 툴판(72)에 다축의 스핀들이 일괄 안착하여 기 결합된 툴을 해제 한 후, 순차적으로 이동하여 다시 툴판(72) 상에 안착되어 있는 다른 종류의 툴을 결착하고 이동하여 피가공물을 가공하게 되는 것이다.

상기 툴 시스템부(70)는 상기 받침대부(40)의 하부 및 양측 칼럼(30)의 내측에 고정 구성되어 있을 수도 있지만, 상기 받침대부(40)와 같이 전후로 작동이 가능한 유동형으로 구성될 수도 있는 것이다.

툴 시스템부(70)가 유동형으로 작동하게 되면, 턴테이블(20)에 고정된 피가공물의 가공 시 공정의 진행상에 스핀들부(60)의 스핀들(61)에 결합된 툴(73)을 교체한 후 다음 공정을 진행하여야 할 경우, 받침대부(40)의 전후 작동으로 인해 교체되는 시간을 줄여 효율성을 높일 수 있는 것이다.

여기서 툴 시스템부(70)에 구성된 툴판(72)은 2개 이상 다수개의 열과 행으로 툴(73)이 안착되는 안착홈(h)을 형성하여 구성되어진다. 즉, 안착홈(h)의 열과 행의 수량은 상기 스핀들부(60)에 구성된 다수의 스핀들(61)의 수보다 적지 않게 구성되도록 하고, 다축 스핀핀들(61)이 숫자에 맞게 툴판(72)의 열에 툴(73)을 안착하여 구성하고, 가공의 종류 따라 툴판((72)의 행에 종류가 다른 툴을 정열하여 사용 가능하다.

상기 스핀들(61)과 툴(73)의 착탈은 다양한 방법이 있으나 본 발명의 도면에 있어서는 안착홈(h)을 길게 구성하되 일측으로 툴(73)이 걸림되도록 구성하여, 상기 안착홈(h)에 스핀들부(60)의 스핀들(61)이 일괄 삽입되어 상기 안착홈(h)의 걸림부로 이동시 툴(73)이 걸림되어 상기 스핀들(61)만 빠져나오게 구성되어 있다. 물론 결합 시에는 안착홈(h)에 걸림되어 있는 툴(73) 상부로 스핀들부(60)가 이동하여 스핀들(60)이 툴(73)에 결착되고 안착홈(h)에서 걸림부가 없는 곳으로 이동한 후 결착된 상태에서 함께 빠져나오게 구성된 구조로 도시되어 있다.

상기 툴 시스템부(70)의 툴(73)을 교체하는 방법에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 자세히 설명하면, 상기 턴테이블(20)을 기준으로 하여 우선 받침대부(40)의 전후작동과 지지대부(50)의 좌우작동으로 인해 하부의 툴 시스템부(70)에 구비된 툴판(72)의 정렬된 툴(73) 상부로 스핀들부(60)의 다축의 스핀들(61)이 위치하게 한 후 다축 스핀들(61)이 하부에 위치한 상기 정렬된 툴(73)과 결합할 수 있도록 스핀들(61)이 하강하게 되어 상기 다축 스핀들(61)에 대응되어 있는 상기 정렬된 툴(73)의 상부가 결합할 수 있는 것이다.

상기 스핀들부(60)의 다축의 스핀들(61)이 상기 정렬된 툴(73)의 상부와 결합하게 되면, 걸림되어 있는 상기 툴(73)을 빼내기 위하여 지지대부(50)가 툴판(72)에 형성된 일정길이 만큼 장공을 가진 안착홈(h)의 장공 방향으로 이동한 후 상기 툴(73)이 툴판(72)의 걸림부에서 이탈하게 되면 다축의 스핀들(61)이 상승하게 되어 상기 정렬된 툴(73)이 일괄 교체가 이루어지는 것이다.

상기와 같이 양측 칼럼(30) 상에서 이동하는 받침대부(40)의 작동으로 인해 역시 양측 칼럼(30)의 내부 일측에 구성되는 툴 시스템부(70)로 이송레일(31)을 타며 유동할 수도 있으며, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 하부에 구성된 툴 시스템부(70)에서 툴판(72)이 이송레일 등의 구동부재를 이용하여 받침대부(40)가 위치한 방향으로 전진 또는 후진 가능토록 가동하게 구성하여 툴 체인지을 위하여 이동하는 시간을 효과적으로 단축할 수 있게 구성할 수도 있다.

또한, 툴(73)을 구비하고 있는 툴판(72)의 안착홈(h)을 구성함에 있어 걸림부가 서로 마주보개 구성하여 툴(73)을 걸림 구성할 수 있으며, 이는 도 8과 같이 툴판(72)에서 툴(73)을 양측으로도 구성할 수 있도록 하였다. 그로 인해 툴 체인지와 관련된 이동거리를 최소화하여 피가공물의 가공작업을 함에 있어 효율적이면서도 툴(73) 교체의 시간을 단축시킬 수 있음으로 생산성 증대의 효과를 볼 수 있도록 하였다.

상기와 같이 종래에 기술과 비교하여 대형화되지 않고도 다축 스핀들(61)을 채용하여 구성하고 이에 대응하는 툴 시스템부(70)를 구성하여 일괄적으로 필요에 따른 툴(tool)을 선택하여 일괄 교체함이 가능한 것은, 본 발명에 있어 칼럼(30)이 스핀들을 직접 이송하지 않고 베드(10) 상의 양측에 고정되어 지지역할만 하고 양측 칼럼(30)의 내부로 다축의 스핀들이 일괄 이동되는 구조를 채용함에 가능한 것이다.

그리고 상기 다축의 스핀들을 일괄 구동 가능함에 따라 다축의 스핀들과 대응하게 열과 행으로 정렬된 툴판과 상기 툴판에 안착되어진 툴이 포함된 최소화 되고 간략한 구조의 툴 시스템의 제공이 가능한 것이다. 이러한 구조의 최소화는 가공기계의 적용에 있어 그 경제적 효율성이 무척 큰 것으로 종래의 가공기계를 사용할 경우와 비교하여 본 발명에서 예로서 도시하고 있는 4축 스핀들을 적용할 경우 종래의 기계의 부피보다 3~3.5배의 적은 부피로도 동일 가공성을 가지며 기타 연속되어지는 기계들과의 부피를 같이 계산할 경우 그 경제성은 대단히 우수한 것이라고 하겠다.

상기 받침대부(40)의 구동을 보다 자세하게 설명하면 양측 칼럼(30)에 걸쳐 구성된 상기 받침대부(40)는 양측 칼럼(30)의 상부면에 각 구성된 이송레일(31)을 타며 칼럼(30)상에서 상기 턴테이블(20) 및 툴 시스템부(70) 사이에서 전진 또는 후진 슬라이딩되며 작동하는데, 이때 상기 구동 작동을 위하여 구동장치를 구성하되 받침대부(40)의 구동방향에서 상기 툴 시스템부(70) 측 방향에 위치한 칼럼(30)의 배면부에 구동장치를 구성하여 구동시킨다. 이때 받침대부(40)의 경우 다수개의 스핀들을 안착한 후 이송하게 됨에 따라 이송 시 진동과 움직임을 최소화 할 수 있는 구동관계가 필요하다.

따라서 상기 구동장치는 받침대부(40)의 양측 끝단이 이송레일(31)에 지지하여 전후로 슬라이딩하며 작동하되 받침대부(40) 하부에 긴 바형 스크류(45)의 일측을 결합하여 구성하고, 상기 받침대부(40)의 후진방향 즉 칼럼의 배면부를 연결하여 구성되는 판형의 보조판(42)을 구성하되 상기 스크류(45)는 연장되어 상기 보조판(42)의 일측을 관통하여 거치되게 구성한다. 상기 보조판 후부로 모터(44)와 벨트(43)를 이용하여 스크류(45)의 외측에 결착된 너트(46)를 회전시킴으로 상기 스크류(45)와 결합되어진 받침대부(40)가 스크류(45)와 일괄적으로 움직이게 된다. 이러한 너트 회전형 볼스크류 구조의 경우 전체적으로 상기 받침대부(40)를 하부에서 지지하는 축이 늘어나는 효과를 가지게 됨에 따라 구동시의 좌우 밸런스를 안정되게 하는 효과를 가짐으로 결과적으로 받침대부(40)의 진동과 흔들림을 최소화 하며 구동할 있는 것이다.

도 9를 참고로 부가하여 설명하면, 상기 받침대부(40)의 하부면이 칼럼(30)의 상부에 구성된 이송레일(31)을 따라 슬라이딩하며 작동하되 상기 받침대부(40)의 유동을 방지하기 위하여 상기 받침대부(40)의 하부면의 일측에 바형의 스크류(45)를 결착하고 상기 스크류(45)가 연장되어 관통되되 칼럼(30)의 후면부를 연결하는 판형의 보조판(42)이 구비되고 보조판(42)의 일측으로 벨트(43)와 회전모터(44)의 구동에 의해 회전하는 너트(46)를 보조판(42)의 일측으로 관통되어진 스크류(45) 상에 연동되게 구성하여 상기 너트(46)의 회전에 의해 상기 받침대부(40)와 결속된 스크류(45)가 상기 보조판(42)에 거치되어 안정적으로 구동되게 구성하였다. 이로 인해 상기 받침대부(40)는 이송레일(31)을 따라 이송되되 상기 보조판(42)에 의해 지지되며 상기 너트(46)의 회전에 따라 이동되는 스크류(45)에 의해 전후로 안정적으로 구동되는 것이다.

물론 스핀들의 무게 축의 개수에 따라 다수개의 너트 회전형 볼스크류의 형태로 이루어진 구동장치를 적용하여 사용할 수도 있다.

또 다른 실시예로는 도 17에 도시된 바와 같이 상기 양측 칼럼(30) 상에 회전모터(44`)에 의해 스크류(45`)가 회전할 수 있도록 안정적으로 구성하고, 상기 스크류(45`)와 연동하는 너트홈을 상기 받침대부(40)에 구성하여 결착한 후 상기 스크류(45`)의 회전에 따라 상기 받침대부(40)가 칼럼(30) 상에서 전후진 하게 구성할 수도 있는데 이러한 구동방식은 앞서 제시한 너트 회전형 볼스크류 형태의 구동장치에서 발생하는 스크류 돌출이 일어나지 않는다.

상기 스핀들부(60)의 구동을 보다 자세하게 설명하면, 상기 스핀들부(60)는 상기 지지대부(50)의 일 측에 상하로 구성된 이송레일(51)을 타며 슬라이딩하며 작동하되 수평방향으로 다수의 스핀들(61)을 구비할 수 있도록 한 것이다. 본 발명에서는 도시된 바와 같이 스핀들(61)의 수량을 4개로 하여 한 번에 피가공물을 4개씩 가공할 수 있도록 한 것을 예로서 도시하고 있다. 따라서 사용 상 목적과 필요에 따라 다수의 스핀들(61)을 하나 이상 다수로 구성할 수도 있는 것이다.

도 18, 19에 도시된 바와 같이 상기 스핀들부(60)는 구동판(80)과 스핀들(61) 및 구동모터(82)와 이송가이드(81)로 구성하고, 상기 구동판(80) 상에 개별로 구분된 이송가이드(81)에 각각의 스핀들(61)이 구분 분리되어 안착 구성되되, 각각의 구동모터(82)의 개별적인 수치제어로 인하여 상기 구동판(80) 상에 상하로 구성된 이송가이드(81)를 따라 개별적으로 구동할 수 있게 구성할 수 있다. 이러한 것은 스핀들의 높이편차에 의한 문제점을 각각의 구동모터에 개별적인 수치제어로 툴 높이 편차를 해결 할 수 있다. 즉, 스핀들부(60)를 구동하는 구동모터에 의해 다수의 스핀들 구동 시 각각의 스핀들(61) 높이 단차에 의해 툴(73) 결착 시 높이가 어긋날 수 있다. 따라서 각각의 스핀들(61)에 별도 구성된 구동모터(82)를 장착하여 상기 구동모터(82)의 개별적인 수치제어로 스핀들(61)이 높이 보정을 실시하여 편차를 해결하는 것이다.

즉, 종래의 경우 생산량을 증가 시키려면 기계 전체를 설치하여야 하지만 본 발명의 경우 필요에 따라 스핀들부(60)에 결속되는 스핀들의 축의 수를 조절하여 구성하고 이에 대응하도록 턴테이블 및 툴판을 교환하면 얼마든지 그 수를 증감하여 선택하여 가공할 수 있어 그 효율성이 대단히 높은 것이다.

상기 받침대부(40), 지지대부(50) 및 스핀들부(60)는 각각 볼 스크류의 구동으로 작동할 수도 있고, 도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이 리니어모터(m) 구동방식으로 작동할 수도 있으며, 상기와 같이 리니어모터(m) 구동뿐 만 아니라 다양한 공지의 기술로서 구동방법을 선택하여 적용 할 수도 있다.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 중요구성요소의 구동방향에 대하여 도시한 것으로 이를 참고로 설명하면, 본 발명을 구성하는 요소 중 중요한 구성요소인 받침대부(40), 지지대부(50) 및 스핀들부(60)의 구동방향을 각각 X축 = 지지대부(50), Y축 = 받침대부(40), Z축 = 스핀들부(60)로 규정하여 설명하기로 한다.

도 10 및 도 11은 양측 칼럼(30)의 상부 면에 구성된 이송레일(31)을 슬라이딩되며 상기 턴테이블(20)을 기준으로 하여 턴테이블(20)이 위치한 방향으로 전후 작동하는 Y축(40)과 상기 Y축(40)의 일 측에 구성되되 상기 Y축(40)의 일 측면에 구성된 이송레일(41)을 슬라이딩되며 좌우 작동하는 X축(50)을 나타낸 것이다.

도 12 및 도 13은 상기 양측 칼럼(30)의 상부 면에서 작동하는 Y축(40)의 전후작동과 그에 따른 실시 예를 나타낸 것이며, 상기 X축(50)의 일 측면에 구성된 이송레일(51)을 슬라이딩되며 상하 작동하는 Z축(60)을 나타낸 것이다.

상기와 같이 컬럼이 직접 구동하지 않고 3가지의 구동방향을 수행할 수 있는 구송요소들 상호간의 구동관계에 의해 규보가 커지지도 않으면서도 다축의 스핀들을 구동하면서 일괄 툴체인지가 가능한 구동관계가 구성될 수 있는 것이다.

도 14 내지 도 16은 본 발명의 구성요소인 받침대부(40), 지지대부(50) 및 스핀들부(60)의 작동 시 리니어모터(m) 구동으로 변형하여 작동시키는 것을 나타낸 실시 예로서 상기와 같이 리니어모터(m) 구동으로 변형하게 되면 본 발명의 구조를 간편하게 할 수 있는 장점도 있다.

10 : 베드 20 : 턴테이블 30 : 칼럼 31 : 이송레일
40 : 받침대부 41 : 이송레일 42 : 보조판
43 : 벨트 44 : 회전모터 45 : 스크류 46 : 회전 너트
50 : 지지대부 51 : 이송레일 60 : 스핀들부 61 : 스핀들
70 : 툴 시스템부 71 : 이송레일 72 : 툴판 73 : 툴
80 : 구동판 81 : 이송가이드 82: 구동모터
h : 안착홈 m : 리니어모터

Claims

베드가 구비되고,
상기 베드의 상부에 구성되되 피가공물이 안착되는 테이블;
상기 테이블이 구성된 타측에 구성되되 상기 베드의 양측에서부터 상부로 연장 구성되는 칼럼;
상기 칼럼의 상부에 구성되되 상기 테이블의 위치를 기준으로 전후로 슬라이딩되며 작동하는 받침대부;
상기 받침대부의 일 측에 구성되되 좌우로 슬라이딩되며 작동하는 지지대부;
상기 지지대부의 일 측에 구성되되 다수개의 스핀들이 연속적으로 다축을 이루며 구성되고, 상하로 슬라이딩되며 작동하는 스핀들부;
상기 받침대부의 하부 및 상기 칼럼의 내측에 구성되되 다수의 툴이 안착되는 툴판이 구성되는 툴 시스템부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 1항에 있어서,
상기 툴 시스템부의 툴판은 상기 턴테이블이 위치한 방향으로 전후 구동하는 유동형으로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 1항에 있어서,
상기 받침대부는 하부면 일측에 바형의 스크류가 결착되고 일측에 회전가능토록 고정 구성되는 너트에 삽입되어 상기 너트에 결착된 구동부에 의한 너트의 회전 의하여 이동되는 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 3항에 있어서,
상기 양측 칼럼의 배면부을 연결하여 결착되는 판형의 보조판을 구성하고, 상기 스크류의 일측이 상기 보조판을 관통되어 거치되며 스크류 벨트와 회전모터가 구비되어 상기 너트를 회전시킴으로 스크류 작동하는 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 1항에 있어서,
상기 양측 칼럼 상에 회전모터에 의해 바형의 스크류가 회전할 수 있도록 구성하고, 상기 스크류 상을 이동하는 너트를 상기 받침대부에 구성하여 상기 스크류의 회전에 따라 상기 받침대부가 칼럼 상에서 전후진 하게 구성한 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 1항에 있어서,
상기 툴 시스템부에 구성된 툴판은 좌우의 수량이 상기 스핀들부에 구성된 스핀들의 수보다 같거나 많게 툴이 안착되는 안착홈의 열을 구성하고, 둘이상 다수개의툴의 종류가 안착될 수 있게 다수개의 툴 안착홈의 행이 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 6항에 있어서,
상기 툴판의 안착홈은 툴이 결속 및 이탈할 수 있도록 장방향의 홈으로 구성하되 상기 홈의 일측으로 툴이 걸림될 수 있는 걸림부가 구성한 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 7항에 있어서,
상기 걸림부는 상기 안착홈 사이에서 상호 가까운 측으로 마주보게 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 1항에 있어서,
상기 받침대부, 지지대부 및 스핀들부의 구동은 각각의 리니어모터를 구비하여 작동할 수도 있는 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치
제 1항 또는 9항에 있어서,
상기 스핀들부는 구동판과 스핀들 및 구동모터와 이송가이드로 분리하여 구성하되, 각각의 스핀들(61)이 각각의 구동모터(82)에 의해 상기 구동판(80) 상에 상하로 구성된 각각의 이송가이드(81)를 따라 개별적으로 구동할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 연속 툴 교체가 가능한 다축 스핀들이 구비된 가공장치