KR20120109847A - 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 칼럼 이동형 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 칼럼 이동형 자동공구교환장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 베드와 칼럼으로 지지되는 자동공구교환장치에 구성된 스핀들부에 다수의 스핀들을 구성하고, 툴 체인지부에도 상기 스핀들부와 같이 다수의 툴을 구비하여 스핀들부의 한 번의 작동으로 다수의 툴을 교체할 수 있도록 하여 피가공물의 가공 시 적은 시간에 대량생산을 할 수 있으며, 그로 인해 작업시간의 단축과 작업의 효율성 및 생산성이 증대되도록 하는 장치에 관한 발명이다.

Description

다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 칼럼 이동형 가공장치{A device processing older brother mobile the column that tool replacement is possible to spins of multiaxis}

본 발명은 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 칼럼 이동형 가공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다축으로 구비된 스핀들로 인해 다수의 툴 교환을 한 번에 할 수 있는 자동공구교환장치를 구비한 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동공구교환장치(ATC : Automatic Tool Changer 이하 ATC )는 제품의 가공 순서에 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.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 베드와 칼럼으로 지지되는 자동공구교환장치에 구성된 스핀들부에 다수의 스핀들을 구성하고, 툴 체인지부에도 상기 스핀들부와 같이 다수의 툴을 구비하여 한 번의 작동으로 다수의 툴을 교체할 수 있도록 하는 장치를 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

이에 상기 목적을 달성하기 위하여 베드가 구비되고, 상기 베드의 상부에 구성되되 피가공물이 안착되는 테이블과 상기 테이블의 상부에 구성되되 툴이 구비된 툴판이 다수 구성된 툴 체인지부와 상기 툴 체인지부에 연결되어 전후로 슬라이딩하며 작동하되 양측에서부터 상부로 연장되어 구성되는 칼럼과 상기 칼럼의 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 칼럼, 지지대부, 스핀들부 및 툴 체인지부는 각각이 모터를 구비하여 이송레일을 타며 작동하되 볼 스크루방식으로 구동할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 툴 체인지부는 이송레일을 타며 전후로 작동하는 유동형으로 구성될 수도 있지만, 고정형이 될 수도 있는 것을 특징으로 한다.

상기 스핀들부에 구성된 다수의 스핀들은 하나 이상 다수의 스핀들로 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 툴 체인지부에 구성된 툴판은 좌우의 수량이 상기 스핀들부에 구성된 스핀들과 동일하게 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 툴판은 회전형으로 할 수도 있지만, 전후로 다수의 툴을 구성할 수도 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치를 사용하게 되면, 스핀들을 다수 구성한 스핀들부가 구비되고, 툴 체인지부에 구비된 툴도 상기 스핀들부의 다수 구성된 스핀들과 같이 구비하여 스핀들부의 한 번의 작동으로 다수의 툴을 교체할 수 있도록 하여 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 구성을 나타내는 배면도
도 5는 본 발명의 구성 중 툴 체인지부를 나타내는 평면도
도 6은 본 발명의 구성 중 툴 체인지부의 다른 실시 예를 나타내는 평면도
도 7은 본 발명의 구성 중 스핀들부의 작동을 나타내는 정면도
도 8은 본 발명의 툴 교체를 상세하게 나타내는 정면도
도 9는 본 발명의 구성 중 지지대부(X축)의 작동을 나타내는 평면도
도 10은 본 발명의 구성 중 칼럼(Y축)의 작동을 나타내는 측면도
도 11은 본 발명의 구성 중 스핀들부(Z축)의 작동을 나타내는 측면도

이에 본 발명을 도1 내지 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명하면,

베드(10)가 구비되고, 상기 베드(10)의 상부에 구성되되 피가공물이 안착되는 테이블(20)과 상기 테이블(20)의 상부에 구성되되 툴(63)이 구비된 툴판(62)이 다수 구성된 툴 체인지부(60)와 상기 툴 체인지부(60)에 연결되어 전후로 슬라이딩하며 작동하되 양측에서부터 상부로 연장되어 구성되는 칼럼(30)과 상기 칼럼(30)의 일 측에 구성되되 좌우로 슬라이딩되며 작동하는 지지대부(40) 및 상기 지지대부(40)의 일 측에 구성되되 다수의 축으로 된 스핀들(52)이 구성되고, 상하로 슬라이딩되며 작동하는 스핀들부(50)로 구성되어야 한다.

상기 칼럼(30), 지지대부(40), 스핀들부(50) 및 툴 체인지부(60)는 각각이 모터(m)를 구비하여 이송레일(31, 41, 51, 61)을 타며 작동하되 볼 스크루방식으로 구동할 수 있도록 구성되어야 한다.

상기 툴 체인지부(60)는 이송레일((61)을 타며 전후로 작동하는 유동형으로 구성될 수도 있지만 고정형이 될 수도 있으며, 상기 툴 체인지부(60)에 구성된 툴판(62)은 좌우의 수량이 상기 스핀들부(50)에 구성된 스핀들(52)과 동일하게 구성되어야 하는 것이다.

상기 스핀들부(50)에 구성된 다수의 스핀들(52)은 하나 이상 다수의 스핀들(52)로 구성될 수 있어야 한다.

상기 툴판(62)은 회전형으로 할 수도 있지만, 전후로 다수의 툴(63)을 구성할 수도 있어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명인 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 베드(10)의 상부에 구성되는 테이블(20)에 피가공물을 고정시킨다.

그리고 툴 체인지부(60)의 하부에 구성된 이송레일(31)을 타며 전후로 슬라이딩되며 작동하는 칼럼(30)과 상기 칼럼(30)의 일 측에 구성된 이송레일(41)을 타며 좌우로 슬라이딩되며 작동하는 지지대부(40)와 상기 지지대부(40)의 일 측에 구성되되 다수의 축이 구비된 스핀들(52)이 구성되고, 이송레일(51)을 타며 상하로 슬라이딩되며 작동하는 스핀들부(50)가 상부에 구성되어 작동하게 되는 것이다.

이때 상기 테이블(20)에 고정된 피가공물을 가공하기 위하여 상기 스핀들부(50)에 구성된 다수의 스핀들(52)에 상기 테이블(20)의 상부에 구성되되 툴(63)이 구비된 툴판(62)이 다수 구성된 툴 체인지부(60)의 툴(63)을 결합시킨 후 상기 칼럼(30)이 전후 작동하게 되면서 피가공물을 가공시키게 되는 것이다.

여기서 상기 칼럼(30), 지지대부(40), 스핀들부(50) 및 툴 체인지부(60)는 각각이 모터(m)를 구비하여 이송레일(31, 41, 51, 61)을 타며 작동하되 볼 스크루방식으로 구동할 수 있도록 하여야 한다.

또한, 상기 툴판(62)은 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 회전형으로 할 수도 있지만, 전후로 다수의 툴(63)을 구성할 수도 있어야 한다.

상기 스핀들부(50)는 상기 지지대부(40)의 일 측에 구성된 이송레일(51)을 타며 상하로 슬라이딩하며 작동하되 다수의 스핀들(52)을 구비할 수 있도록 한 것이다. 여기서는 도시한 바와 같이 스핀들(52)의 수량을 4개로 하여 한 번에 피가공물을 4개씩 가공할 수 있도록 한 것이다. 이는 사용에 따라 하나 이상 다수로 구성할 수도 있는 것이다.

상기 툴 체인지부(60)는 상기 테이블(20)의 상부에 구성되되 고정되어 있을 수도 있지만, 상기 칼럼(30)과 같이 전후로 작동이 가능한 유동형으로 구성될 수도 있는 것이다.

여기서 상기 툴 체인지부(60)가 유동형으로 작동하게 되면, 테이블(20)에 고정된 피가공물의 가공 시 스핀들부(50)의 스핀들(52)에 결합된 툴(63)을 교체하게 되는데, 이때 칼럼(30)의 전후작동으로 인해 툴(63)이 교체되는 시간을 줄일 수 있도록 한 것이다.

또한, 툴 체인지부(60)에 구성된 툴판(62)의 좌우 수량은 상기 스핀들부(50)에 구성된 다수의 스핀들(52)과 동일하게 구성되도록 하여야 한다.

도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 상기 툴판(62)에는 전후로 다수 구성된 툴(63)이 구비된 곳의 일 측 방향으로 홈(h)을 형성하여 스핀들부(50)의 스핀들(52)과 툴 체인지부(60)의 툴(63)이 결합 한 후 툴(63)이 툴판(62)에서 홈(h)이 있는 일 측 방향으로 툴(63)을 이동시켜 툴판(62)에서 쉽게 이탈할 수 있도록 하여야 한다.

상기 툴 체인지부(60)의 툴(63)을 교체하는 방법에 대하여 설명하면,

우선 칼럼(30)의 전후작동과 지지대부(40)의 좌우작동으로 인해 테이블(20)의 상부에 구성된 툴 체인지부(60)에 구비된 툴(63)의 상부로 스핀들부(50)의 스핀들(52)이 위치하게 한 후 스핀들(52)이 툴(63)의 상부와 결합할 수 있도록 스핀들(52)이 하강하게 되어 스핀들(52)에 툴(63)의 상부가 결합할 수 있게 되는 것이다.

상기 스핀들부(50)의 스핀들(52)이 툴(63)의 상부와 결합하게 되면, 지지대부(40)가 툴판(62)에 형성된 홈(h)이 있는 일 측의 방향으로 이동한 후 상기 툴(63)이 툴판(62)에서 이탈하게 되면 스핀들(52)이 상승하게 되어 툴(63)의 교체가 이루어지는 것이다.

상기와 같이 칼럼(30)은 전후작동으로 인해 툴 체인지부(60)로 이송레일(31)을 타며 유동할 수도 있으며, 툴 체인지부(60)에서 스핀들부(50)가 위치한 방향으로 유동 시 툴 체인지부(60)도 전후작동 하도록 하여 피가공물의 가공작업을 함에 있어 효율적이면서도 툴(63) 교체의 시간을 단축시킬 수 있음으로 생산성 증대의 효과를 볼 수 있도록 하였다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 작동방향에 대하여 설명하였으며, 이는 본 발명을 설명하는 부분에서 지지대부(40), 칼럼(30) 및 스핀들부(50)는 각각 X축 = 지지대부(50), Y축 = 칼럼(30), Z축 = 스핀들부(50)로 변경되어 설명되는 것이다.

이는 칼럼(30)의 일 측에 구성된 이송레일(41)을 슬라이딩하며 좌우로 작동하는 지지대부(40)를 나타내는 X축과 베드(10)의 일 측 및 툴 체인지부(60)의 하부에 구성된 이송레일(31)을 슬라이딩하며 전후로 작동하는 칼럼(30)을 나타내는 Y축과 상기 X축 방향으로 작동하는 지지대부(40)의 일 측에 구성된 이송레일(51)을 슬라이딩하며 상하로 작동하는 스핀들부(50)를 나타내는 Z축을 나타낸 것이다.

상기와 같은 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치를 사용하게 되면, 스핀들부(50)의 한 번의 작동으로 다수의 툴(63)을 교체할 수 있도록 하였고, 피가공물의 가공 및 생산에 있어 적은 시간에 대량생산을 할 수 있으며, 그로 인해 작업시간의 단축과 작업의 효율성 및 생산성이 증대되도록 하는 장치에 관한 발명이다.

10 : 베드 20 : 테이블
30 : 칼럼 31 : 이송레일
40 : 지지대부 41 : 이송레일
50 : 스핀들부 51 : 스핀들
60 : 툴 체인지부 61 : 이송레일 62 : 툴판 63 : 툴
h : 홈 m : 모터

Claims (6)

1. 베드가 구비되고,
   상기 베드의 상부에 구성되되 피가공물이 안착되는 테이블;
   상기 테이블의 상부에 구성되되 툴이 구비된 툴판이 다수 구성된 툴 체인지부;
   상기 툴 체인지부에 연결되어 전후로 슬라이딩하며 작동하되 양측에서부터 상부로 연장되어 구성되는 칼럼;
   상기 칼럼의 일 측에 구성되되 좌우로 슬라이딩되며 작동하는 지지대부;
   상기 지지대부의 일 측에 구성되되 다수의 축으로 된 스핀들이 구성되고, 상하로 슬라이딩되며 작동하는 스핀들부; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 칼럼, 지지대부, 스핀들부 및 툴 체인지부는 각각이 모터를 구비하여 이송레일을 타며 작동하되 볼 스크루방식으로 구동할 수 있는 것을 특징으로 하는 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 툴 체인지부는 이송레일을 타며 전후로 작동하는 유동형 또는 고정형으로 구성된 것을 특징으로 하는 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 스핀들부에 구성된 다수의 스핀들은 하나 이상 다수의 스핀들로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 툴 체인지부에 구성된 툴판은 좌우의 수량이 상기 스핀들부에 구성된 스핀들과 동일하게 구성된 것을 특징으로 하는 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치
   
6. 제 1항 또는 3항에 있어서,
   상기 툴 체인지부의 툴판은 회전형 또는 전후로 다수의 툴을 구성한 것을 특징으로 하는 다축의 스핀들로 툴 교체가 가능한 자동공구교환장치를 구비한 가공장치

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