KR20160002573U

KR20160002573U - 고속 문형 머시닝 센터

Info

Publication number: KR20160002573U
Application number: KR2020150006429U
Authority: KR
Inventors: 칭-산 창
Original assignee: 산제트 인터내셔널 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-07-22
Also published as: CN204868279U; TWI589387B; CN105773262A; TW201625379A; KR200483070Y1; JP3200663U

Abstract

본 고안은 기기 몸체와 공구 매거진을 포함하는 고속 문형 머시닝 센터에 관한 것이다. 상기 공구 매거진은 상기 기기 몸체의 일측에 설치되고, 축선을 중심으로 제어를 받으면서 회전하고, 상기 축선과 수평선은 예각을 이룬다. 따라서, 점유 공간을 줄이고, 작업 환경의 배치 및 동선의 배치에 유리하다.

Description

고속 문형 머시닝 센터{HIGH SPEED DOUBLE-COLUMN TYPE MACHINE CENTER}

본 고안은 문형 머시닝 센터에 관한 것으로, 특히 공간을 차지하지 않는 고속 문형 머시닝 센터에 관한 것이다.

기존의 문형 머시닝 센터는 부피가 큰 가공설비로서, 대형 공작물에 대한 드릴링(drilling), 밀링(milling), 터닝(turning) 등 가공에 사용된다. 전술한 여러 가지 가공 형태를 만족시키고, 작업 효율을 효과적으로 향상시키기 위하여, 기존의 문형 머시닝 센터는 대부분 다양한 공구를 동시에 수납할 수 있는 기구가 배치되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 기존의 문형 머시닝 센터를 예로 들면, 기기 몸체(1)는 바닥 베이스(1a), 두 개의 세로 기둥(1b) 및 가로 빔(1c)을 포함하며, 작업대(1d)는 상기 바닥 베이스(1a) 상에 설치되고 상기 두 개의 세로 기둥(1b) 사이에 위치한다. 상기 문형 머시닝 센터는, 상기 두 개의 세로 기둥 중 하나의 세로 기둥(1b)의 외측에 원반(圓盤) 형상의 공구 매거진(2)이 추가로 설치되고, 상기 공구 매거진(2)의 주위 가장자리에는 절삭 공구(3a)가 결합되는 복수의 공구 생크(3)가 장착되어 있고, 상기 공구 매거진(2)은 주축(4)이 적시적으로 공구 생크(3)를 취출하여 후속 가공을 진행하도록 제어를 받으면서 회전한다. 그러나, 전술한 공구 매거진(2)은 수평으로 배치되는 방식이므로 상기 공구 매거진(2)이 상기 기기 몸체(1) 외부로 과도하게 돌출된다. 즉 상기 작업대(1d) 중심 부분으로부터 공구 매거진(2)의 가장 외측 테두리까지의 거리(L1)가 너무 커서 과다한 공간을 차지하므로 작업 환경의 배치에 유리하지 않고, 동선의 배치에 유리하지 않다. 또한, 다양한 규격의 문형 머시닝 센터의 경우, 상기 주축(4)의 이동 범위를 증가하기 위하여 종종 가로 빔(1c)의 길이를 늘리기 때문에, 상기 공구 매거진(2)이 어쩔 수 없이 상기 기기 몸체(1)로부터 더 멀어지는 위치에 설치되며, 이로 인해 많은 공간을 차지하게 된다.

도 3 및 도 4에 도시된 다른 기존의 문형 머시닝 센터는, 원반 형상의 공구 매거진(5)을 수직 배치 방식으로 기기 몸체(6)의 일측에 설치하여 점유 공간을 줄이려 했으나, 상기 공구 매거진(5)의 주위 가장자리에 설치된 공구 생크(7)는 일반적인 상태에서 수평으로 배치되고, 공구 싱크(7)에 결합된 공구(7a)의 길이가 더 추가되면, 여전히 상기 기기 몸체(6) 외부로 크게 돌출된다. 즉 기기 몸체(6)의 작업대(6a) 중심부로부터 공구(7a)의 자유단까지의 거리(L2)가 여전히 너무 크므로, 마찬가지로 작업 환경의 배치에 유리하지 않고, 동선의 배치에 불리하다. 또한, 수직 배치되는 공구 매거진(5)으로부터 공구를 취출하기 위하여, 상기 문형 머시닝 센터는 반드시 공구 교환암(8)을 추가 설치해야 하므로, 비용도 증가한다.

또한, 특정 공구를 정확하게 선택하기 위하여, 상기 공구 매거진은 반드시 회전 각도가 정확하게 제어되어야 한다. 기존의 방식은 공구 매거진 뒷면에 로터리 엔코더를 추가 설치하여, 공구 매거진의 회전 위치를 감지하고 상기 공구 매거진을 회전시키는 구동 시스템에 신호를 피드백함으로써, 정확한 제어 목적에 도달한다. 그러나, 로터리 엔코더와 공구 매거진을 결합하는 기존 방식은, 조립이 어려울 뿐만 아니라, 감지 오류가 발생할 수도 있다.

이를 감안하여, 본 고안의 목적은 점유 공간을 줄여 작업 환경의 배치 및 동선의 배치에 유리한 고속 문형 머시닝 센터를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 이루기 위하여, 본 고안은 기기 몸체와 공구 매거진을 포함하는 문형 머시닝 센터를 제공한다. 상기 기기 몸체는 작업대와 주축을 포함하며, 상기 작업대는 Y축 방향을 따라 전후로 이동하도록 제어되고, 상기 주축은 상기 작업대의 상측에 가설되어, X축 방향을 따라 좌우로 이동하고 Z축 방향을 따라 상하로 이동하도록 제어되며, 상기 공구 매거진은 상기 기기 몸체의 일측에 설치되고, 축선을 중심으로 제어를 받으면서 회전하고, 상기 축선과 수평선은 예각을 이룬다.

본 고안은 공구 매거진을 경사지게 배치하여, 점유 공간을 줄였으므로, 부피가 큰 가공 설비에서 효과가 뚜렷하다.

도 1 및 도 2는 기존의 문형 머시닝 센터의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 다른 기존의 문형 머시닝 센터의 개략도이다.
도 5는 본 고안의 바람직한 실시예의 고속 문형 머시닝 센터의 정면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 고속 문형 머시닝 센터의 평면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 고속 문형 머시닝 센터의 측면도이다.
도 8 및 도 9는 각각 분해도로서, 고속 문형 머시닝 센터의 공구 매거진, 인덱싱 기구와 축 베이스의 위치 관계를 나타냈다.
도 10은 도 5와 유사하고, 공구 매거진의 경사 각도는 가로 빔의 길이에 따라 사전에 설정될 수 있음을 설명한다.
도 11은 다른 고속 문형 머시닝 센터의 정면도이고, 두 개의 공구 매거진을 포함하는 것을 나타냈다.
도 12는 분해도이고, 고속 문형 머시닝 센터의 감지 모듈을 나타냈다.
도 13은 평면도이고, 고속 문형 머시닝 센터의 감지 모듈을 나타냈다.

본 고안을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 바람직한 실시예와 도면을 결합하여 다음과 같이 상세하게 설명한다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 고안의 바람직한 실시예의 기기 몸체(10) 및 공구 매거진(20)을 포함하는 고속 문형(門型) 머시닝 센터(100)이다. 상기 기기 몸체(10)는 바닥 베이스(11), 두 개의 세로 기둥(12), 가로 빔(12) 및 작업대(14)를 포함하고, 상기 두 개의 세로 기둥(12)의 하단은 상기 바닥 베이스(11)에 체결되고, 상기 두 개의 세로 기둥(12)의 상단은 상기 가로 빔(12)에 체결되고, 상기 작업대(14)는 상기 바닥 베이스(11) 상에 설치되어 상기 두 개의 세로 기둥(12) 사이에 위치하고 Y축 방향을 따라 전후 이동하도록 제어된다. 상기 기기 몸체(10)는 새들(15)(saddle), 주축대(16) 및 주축(17)을 포함하고, 상기 새들(15)은 상기 가로 빔(13)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 X축 방향을 따라 좌우로 이동하도록 제어되고, 상기 주축대(16)는 상기 새들(15)에 결합되어 Z축 방향을 따라 상하로 이동하도록 제어되고, 상기 주축(17)은 상기 주축대(16)의 하측에 설치되어 공구 생크를 취출하며, 쉽게 말하면, 상기 주축(17)은 상기 작업대(14)의 상측에 가설되어 X축 및 Z축의 방향에서 이동할 수 있다.

도 5 및 도 8에 도시된 바를 결합하면, 상기 공구 매거진(20)은 상기 기기 몸체(10)의 일측에 설치되어 수평선(L)과 예각(θ)을 이루는 축선(S)을 중심으로 회전하도록 제어된다. 본 실시예에서, 상기 공구 매거진(20)은 축 베이스(30)에 설치되고, 상기 축 베이스(30)는 지지프레임(32)의 일단에 체결되고, 상기 지지프레임(32)의 타단은 상기 기기 몸체(10)의 바닥 베이스(11)에 체결된다. 또한 도 9를 결합하면, 상기 축 베이스(30)는 경사면(30a)(leaning face)이 구비되고, 상기 축선(S)은 조립 후의 공구 매거진(20)이 상기 경사면(30a)에 접근하여 경사지게 배치되도록 상기 경사면(30a)을 수직으로 통과하고, 전술한 공구 매거진(20)의 경사 각도는 0° 내지 90°이고, 실제 각도는 수요에 따라 결정하며, 예를 들면, 70°, 60°, 45° 또는 30°일 수 있다.

도 5를 통해 알 수 있듯이, 경사 배치된 공구 매거진(20)은 작업대(14)의 중심부로부터 공구 매거진(20)의 가장 외측 테두리까지의 거리가 감소되도록 하고, 공구 매거진(20)의 주위 가장자리에 공구 생크(22)가 장착되고, 공구 생크(22)에 공구(24)가 결합되더라도, 상술한 도 1에 공개된 거리(L1), 및 도 3에 도시된 거리(L2)와 비교하면, 본 실시예는 상기 공구 매거진(20)이 경사 배치되므로 상기 작업대(14)의 중심부에서 공구(24)의 자유단까지의 거리(L3)가 거리(L1) 또는 거리(L2)의 소정 범위 내에 있도록 효과적으로 제어되어, 점유 공간을 줄임으로써, 작업 환경의 배치 및 동선의 배치에 유리하다.

또한 언급할 부분은, 상기 공구 매거진(20)의 주위 가장자리에 결합된 공구 생크(22)는 공구 매거진(20)의 회전에 따라 가장 낮은 위치로 이동했을 때(예를 들면 도 5의 부호(22A)의 공구 생크) 직립 상태가 되므로, 상기 주축(17)이 X축 및 Z축 방향에서 제어되는 위치이동을 결합하면, 공구 교환암을 추가 설치할 필요없이 공구 생크(22A)를 바로 취출할 수 있으므로 비용을 감소시킬 수 있다.

도 10에 도시된 바를 결합하면, 비록 다양한 규격의 문형 머시닝 센터는 사용의 수요에 따라 상기 가로 빔(13)을 더 길게 설계해야 하더라도, 본 고안의 축 베이스(30)는 여전히 사전에 구매자의 요구에 맞게 상기 경사면(30a)의 경사 각도를 미리 변경하여 축 베이스(30)에 장착되는 공구 매거진(20)의 최종 경사 각도에 의해 점유 공간이 줄어들게 하여, 길어진 가로 빔(13)의 방해를 받지 않도록 할 수 있다.

본 고안의 공구 매거진(20)은 경사 배치 설계를 통하여 확실히 점유 공간을 줄일 있는 효과가 있고, 부피가 큰 가공 설비의 경우 상기 효과는 더 뚜렷하다. 예를 들면 도 11에 도시된 고속 문형 머시닝 센터(100A)는 더 많은 규격의 공구를 제공하여 선택하도록 하기 위하여, 상기 기기 몸체(10)의 양측에 각각 한 그룹의 공구 매거진(20)을 설치하고, 비록 전체적인 부피가 증가하여 많은 공간을 차지하더라도, 상기 두 그룹의 공구 매거진(20)에 대해 모두 경사 배치 설계를 이용하면, 기존의 수평 배치 방식에 비해 여전히 더 많은 공간을 줄일 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9에 도시된 바를 결합하면, 상기 고속 문형 머시닝 센터(100)는 인덱싱 기구(40)와 감지 모듈(50)이 더 배치되어 있으므로, 빠르게 탈착하고 공구 매거진(20)의 회전 각도를 정확하게 감지하는 효과가 있으며, 이하에서 설명하도록 한다. 상술한 공구 매거진(20)은 상기 인덱싱 기구(40)를 통하여 상기 축 베이스(30)에 체결되고, 상기 인덱싱 기구(40)는 인덱싱 플레이트(42), 캠축(44) 및 모터(46)를 포함한다. 상기 인덱싱 플레이트(42)는 상기 공구 매거진(20)의 후면에 체결되고, 상기 캠축(44)은 상기 축 베이스(30)에 관통 설치되고, 상기 모터(46)는 상기 캠축(44)을 회전시켜 상기 인덱싱 플레이트(42)를 움직여 회전시킨다. 전술한 인덱싱 플레이트(42), 캠축(44) 및 모터(46)은 공지기술이므로, 설명을 생략한다.

도 12 및 도 13에 도시된 바를 결합하면, 상기 감지 모듈(50)은 상기 인덱싱 플레이트(42)의 중앙 부분에 관통 설치되고, 이들 사이에는 상기 감지 모듈(50)이 회전하는 인덱싱 플레이트(42)의 영향을 받지 않도록 베어링(미도시)이 설치된다. 상기 감지 모듈(50)은 회전 플레이트(52), 접합 플레이트(54) 및 로터리 엔코더(56)를 포함한다. 상기 회전 플레이트(52)는 상기 공구 매거진(20)에 고정 결합되어 함께 회전하고, 상기 회전 플레이트(52)는 끼움 결합홀(52a)이 구비되고, 상기 접합 플레이트(54)는 상기 회전 플레이트(52)의 끼움 결합홀(52a)에 삽입되어 상기 회전 플레이트(52)와 함께 같은 방향으로 동기 회전하고, 상기 접합 플레이트(54)의 중앙부는 축홀(54a)이 구비되고, 상기 로터리 엔코더(56)는 상기 접합 플레이트(54)의 축홀(54a)에 삽입되어 상기 접합 플레이트(54)를 움직여 회전시키는 심축(56a)이 구비되고, 상기 로터리 엔코더(56)는 상기 심축(56a)의 회전량에 따라 신호로 변환하여 구동 시스템(미도시)에 신호를 출력하고, 전술한 신호는 공구 매거진(20)을 실시간으로 감지한 회전량으로서, 이후의 상기 공구 매거진(20)의 회전 각도 및/또는 회전 속도를 조절하는데 사용된다.

상술한 내용에서, 상기 접합 플레이트(54) 및 상기 회전 플레이트(52)는 동일한 방향으로 동기 회전한다. 빨리 조립하고 서로 동시에 회전하도록 보장하기 위하여, 상기 감지 모듈(50)은 상기 회전 플레이트(52)와 상기 접합 플레이트(54) 사이에 상기 회전 플레이트(52)와 상기 접합 플레이트(54) 결합의 회전 간격을 제거하는 간격 제거 구조가 더 설치된다. 본 실시예에서, 상기 간격 제거 구조는 복수의 구슬체(58), 상기 회전 플레이트(52)의 끼움 결합홀(52a)의 홀벽(孔壁)으로부터 함몰 형성된 복수의 제1 오목부(52b), 상기 접합 플레이트(54)의 외측 환면(環面)으로부터 함몰 형성된 복수의 제2 오목부(54b)를 포함하고, 각 상기 구슬체(58)는 대응하는 하나의 제1 오목부(52b)와 하나의 제2 오목부(54b) 사이에 각각 위치하고, 하나의 제2 오목부(54b)마다 하나의 스프링(59)을 더 배치하고, 상기 스프링(59)은 구슬체(58)의 일부가 제1 오목부(52b)에 들어가 있는 상태를 유지하도록 구슬체(58)를 푸시한다. 이렇게 하면 상기 접합 플레이트(54)를 회전 플레이트(52)에 빨리 조립하고, 상기 접합 플레이트(54)가 상기 회전 플레이트(52)와 함께 동기 회전하도록 보장할 수 있다.

상술한 내용에서, 상기 로터리 엔코더(56)의 심축(56a)이 상기 접합 플레이트(54)에 의해 움직이도록 보장하기 위하여, 상기 심축(56a)과 상기 축홀(54a)이 비원형으로 결합되도록 선택할 수 있는 것 외에, 심축(56a)의 외주면에 평면을 만들고, 삽입핀(미도시)을 접합 플레이트(54)에 관통시켜, 삽입핀의 일단이 상기 심축(56a)의 평면에 닿도록 한다. 이렇게 하면 모두 심축(56a)이 접합 플레이트(54)에 의해 움직이는 목적을 달성할 수 있다.

상술한 내용은 단지 본 고안의 비교적 바람직한 실시예일뿐, 본 고안의 명세서에 따른 등가 변화는 모두 본 고안의 청구범위 내에 포함된다.

100, 100A: 고속 문형 머시닝 센터
10: 기기 몸체
11: 바닥 베이스
12: 세로 기둥
13: 가로 빔
14: 작업대
15: 새들
16: 주축대
17: 주축
20: 공구 매거진
22, 22A: 공구 생크
24: 공구
30: 축 베이스
30a: 경사면
32: 지지프레임
40: 인덱싱 기구
42: 인덱싱 플레이트
44: 캠축
46: 모터
50: 감지 모듈
52: 회전 플레이트
52a: 끼움 결합홀
52b: 오목부
54: 접합 플레이트
54a: 축홀
54b: 제2 오목부
56: 로터리 엔코더
56a: 심축
58: 구슬체
59: 스프링
L: 수평선
L3: 작업대 중심부에서 공구 자유단까지의 거리
S: 축선
θ: 예각

Claims

기기 몸체, 공구 매거진을 포함하고,
상기 기기 몸체는 작업대와 주축을 포함하며, 상기 작업대는 Y축 방향을 따라 전후로 이동하도록 제어되고, 상기 주축은 상기 작업대의 상측에 가설되어 X축 방향을 따라 좌우로 이동하고 Z축 방향을 따라 상하로 이동하도록 제어되며,
상기 공구 매거진은 상기 기기 몸체의 일측에 설치되고, 축선(軸線)을 중심으로 제어를 받으면서 회전하고, 상기 축선과 수평선은 예각을 이루는,
고속 문형(門型) 머시닝 센터.
제1항에 있어서,
지지프레임과 축 베이스를 더 포함하며,
상기 지지프레임의 일단은 상기 기기 몸체에 체결되고, 상기 지지프레임의 타단은 상기 축 베이스에 체결되고, 상기 축 베이스에는 경사면이 구비되고, 상기 축선은 상기 경사면을 수직으로 통과하고, 상기 공구 매거진은 상기 축 베이스에 체결되고 또한 상기 경사면에 접근해 있는, 고속 문형 머시닝 센터.
제2항에 있어서,
인덱싱 기구를 더 포함하며,
상기 공구 매거진은 상기 인덱싱 기구를 통하여 상기 축 베이스에 체결되고, 상기 인덱싱 기구는 인덱싱 플레이트, 캠축 및 모터를 포함하며, 상기 인덱싱 플레이트는 상기 공구 매거진의 후면에 체결되고, 상기 캠축은 상기 축 베이스에 관통 설치되고, 상기 모터는 상기 캠축을 회전시켜 상기 인덱싱 플레이트를 움직여 회전시키는, 고속 문형 머시닝 센터.
제3항에 있어서,
상기 인덱싱 플레이트의 중앙부에 관통 설치되는 감지 모듈을 더 포함하며,
상기 감지 모듈은,
회전 플레이트, 접합 플레이트, 간격 제거 구조, 로터리 엔코더를 포함하며,
상기 회전 플레이트는 상기 공구 매거진에 고정 결합되어 상기 공구 매거진과 함께 회전하고, 상기 회전 플레이트에는 끼움 결합홀이 구비되며,
상기 접합 플레이트는 상기 회전 플레이트의 상기 끼움 결합홀에 삽입되어, 상기 회전 플레이트와 함께 회전하고,
상기 간격 제거 구조는 상기 회전 플레이트와 상기 접합 플레이트 사이에 설치되어, 상기 회전 플레이트와 상기 접합 플레이트 결합의 회전 간격을 제거하고, 그리고
상기 로터리 엔코더는 상기 접합 플레이트에 연결되는 심축(心軸)이 구비되고, 상기 심축은 상기 접합 플레이트의 움직임에 의해 회전하고, 상기 로터리 엔코더는 상기 심축의 회전량에 따라 신호로 변환하여 출력하는, 고속 문형 머시닝 센터.
제4항에 있어서,
상기 간격 제거 구조는 복수의 구슬체, 상기 회전 플레이트의 끼움 결합홀의 홀벽(孔壁)으로부터 함몰 형성된 복수의 제1 오목부, 상기 접합 플레이트의 외측 환면으로부터 함몰 형성된 복수의 제2 오목부를 포함하고, 각 상기 구슬체는 하나의 제1 오목부와 하나의 제2 오목부 사이에 각각 위치하는, 고속 문형 머시닝 센터.
제4항에 있어서,
상기 접합 플레이트의 중앙부에는 축홀(軸孔)이 구비되고, 상기 로터리 엔코더의 상기 심축은 상기 축홀을 관통하고, 상기 심축과 상기 축홀은 비원형 결합인, 고속 문형 머시닝 센터.
제1항에 있어서,
상기 공구 매거진의 주위 가장자리에는 복수의 공구 생크가 결합되고, 상기 공구 매거진이 회전함에 따라 가장 낮은 위치로 이동한 공구 생크는 직립 상태가 되는, 고속 문형 머시닝 센터.