KR20160092326A

KR20160092326A - 공작기계

Info

Publication number: KR20160092326A
Application number: KR1020150012814A
Authority: KR
Inventors: 김철호
Original assignee: 두산공작기계 주식회사
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-08-04

Abstract

본 발명의 실시예는 공작기계에 관한 것으로, 회전하는 공작물 또는 고정된 공작물을 가공하는 공작기계는 베드와, 일영역이 개구된 설치영역이 형성되며 상기 베드의 일측에 배치되어 공작물을 지지하는 메인 테이블과, 상기 메인 테이블의 설치영역에 매립 설치되어 공작물을 회전시킬 수 있고 일면의 높이가 공작물을 지지하는 상기 메인 테이블의 일면과 동일하거나 상대적으로 낮은 회전 테이블과, 상기 메인 테이블 또는 상기 회전 테이블에 의해 지지된 공작물을 가공하기 위해 공구를 회전시키는 스핀들, 그리고 상기 베드의 타측에 배치되어 상기 스핀들을 지지하는 컬럼을 포함한다.

Description

공작기계{MACHINE TOOL}

본 발명의 실시예는 공작기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작물을 가공하는 공작기계에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 공구를 회전시키는 스핀들에 의해 공작물을 가공한다. 공작물은 공작기계에 입력되는 수치제어(Numerical Control: 이하 NC) 프로그램에 의해 스핀들의 위치 및 회전 속도 등이 제어되어 정밀하게 가공된다.

또한, 스핀들에 의해 가공되는 공작물은 테이블에 의해 지지된다. 따라서, 스핀들의 회전으로 테이블에 의해 지지되는 공작물이 가공된다.

종래의 공작기계는 공작물을 회전시키기 위해 테이블 위의 일측에 별도의 회전테이블을 설치한다.

이러한 경우, 테이블 위에 설치되는 회전테이블의 설치공간으로 인해 스핀들이 공작물을 가공하기 위해 필요한 상하 방향으로 이동을 위해 컬럼의 상단에 스핀들이 지지된다.

따라서, 컬럼의 상단에 지지되는 스핀들에 의해 스핀들이 공구를 회전시 진동 및 떨림 등이 심화되는 문제점이 있다.

또한, 테이블 전영역에 걸쳐 큰 공작물을 설치하는 경우, 기설치된 회전테이블을 제거해야 함으로, 작업자의 피로도가 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명의 실시예는 스핀들의 회전시 진동 및 떨림으로 발생되는 공작물의 가공정밀도 저하를 저감시킬 수 있는 공작기계를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 회전하는 공작물 또는 고정된 공작물을 가공하는 공작기계는 베드와, 일영역이 개구된 설치영역이 형성되며 상기 베드의 일측에 배치되어 공작물을 지지하는 메인 테이블과, 상기 메인 테이블의 설치영역에 매립 설치되어 공작물을 회전시킬 수 있고 일면의 높이가 공작물을 지지하는 상기 메인 테이블의 일면과 동일하거나 상대적으로 낮은 회전 테이블과, 상기 메인 테이블 또는 상기 회전 테이블에 의해 지지된 공작물을 가공하기 위해 공구를 회전시키는 스핀들, 그리고 상기 베드의 타측에 배치되어 상기 스핀들을 지지하는 컬럼을 포함한다.

상기한 공작기계는 상기 베드의 타측에 배치되며 상기 스핀들에 공급될 공구가 수납된 매거진과, 상기 베드의 타측에 배치되며 상기 매거진과 상기 컬럼을 지지하는 새들과, 상기 베드에 설치되어 상기 베드의 길이방향을 따라 상기 새들을 이송 시키는 새들 이송부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상술한 공작기계는 상기 새들 상에 설치되어 상기 베드의 길이방향과 교차하는 방향으로 상기 컬럼을 이송 시키는 컬럼 이송부, 그리고 상기 컬럼의 상하 방향으로 상기 스핀들을 이송 시키는 스핀들 이송부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전 테이블은 상기 메인 테이블의 전체 길이의 중심에서 일측으로 편심되어 설치될 수 있다.

또한, 상기 매거진은 상기 회전 테이블이 설치된 방향으로 편심되어 상기 베드 상에 배치될 수 있다.

또한, 상술한 공작기계는 일단부는 상기 컬럼의 상단 보다 낮은 위치에 연결되며 타단부는 상기 베드의 길이방향과 교차하는 방향으로 연장돌출 형성되어 상기 스핀들을 지지하는 헤드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작기계는 스핀들의 회전시 진동 및 떨림으로 인해 발생될 수 있는 공작물의 가공정밀도 저하를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 동작 과정을 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)를 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 베드(100)와, 메인 테이블(200)과, 회전 테이블(300)과, 스핀들(400), 그리고 컬럼(500)을 포함한다.

공작기계(101)는 회전하는 공작물 또는 정지된 공작물을 가공할 수 있다.

베드(100)는 공작물을 가공하는 베이스 역할을 수행하며, 전체적인 공작물을 가공하기 위해 필요한 요소들을 지지한다. 또한, 베드(100)는 일방향으로 길게 형성될 수 있다.

메인 테이블(200)은 공작물을 지지한다. 즉, 메인 테이블(200) 상에는 가공될 공작물이 고정 설치될 수 있다. 또한, 메인 테이블(200)은 베드(100)의 일측에 배치된다. 구체적으로, 메인 테이블(200)의 일영역은 개구되어 형성된 설치영역(210)이 형성된다. 즉, 설치영역(210)은 메인 테이블(200) 상에 일영역이 개구되어 형성된다.

회전 테이블(300)은 가공시 회전이 필요한 공작물을 회전 가능하게 지지한다. 또한, 회전 테이블(300)은 메인 테이블(200)의 설치영역(210)에 삽입되어 설치된다. 구체적으로, 회전 테이블(300)은 설치영역(210)에 매립되어 설치될 수 있다. 따라서, 공작물을 회전 가능하게 지지하는 회전 테이블(300)의 일면은 공작물을 지지하는 메인 테이블(200)의 일면과 동일한 높이로 형성될 수 있다.

구체적으로, 회전 테이블(300)은 회전 테이블 구동부(310)에 의해 회전될 수 있다.

또는, 공작물을 회전 가능하게 지지하는 회전 테이블(300)의 일면의 높이는 공작물을 지지하는 메인 테이블(200)의 일면보다 상대적으로 낮을 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)는 회전 테이블(300)의 일면이 메인 테이블(200)의 일면 보다 연장 돌출되도록 배치되는 구조를 포함하지 않는다.

따라서, 메인 테이블(200)의 전 영역에 걸친 큰 공작물을 가공하는 경우에도, 작업자는 종래의 공작기계의 테이블 상에 설치된 회전 테이블을 제거하는 수고를 덜 수 있다. 즉, 메인 테이블(200)에 큰 공작물을 설치하는 경우에도, 회전 테이블(300)과 공작물 사이의 간섭을 고려하지 않고 공작물을 메인 테이블(200) 상에 설치할 수 있다.

스핀들(400)은 공구를 회전시켜 공작물을 가공한다. 또한, 스핀들(400)은 메인 테이블(200) 또는 회전 테이블(300)에 지지된 공작물을 가공하기 위해 공구를 회전시켜 가공할 수 있다.

컬럼(500)은 베드(100)의 타측에 배치되어 스핀들(400)을 지지한다. 즉, 베드(100) 상에 설치된 컬럼(500)과 메인 테이블(200)은 서로 이격되어 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)는 매거진(600)과, 새들(700), 그리고 새들 이송부(750)를 더 포함할 수 있다.

매거진(600)은 베드(100)의 타측에 배치될 수 있다. 또한, 매거진(600)에는 스핀들(400)에 공급될 공구가 수납되어 있을 수 있다. 즉, 매거진(600)은 공작물의 가공에 필요한 복수의 공구를 수납하고 있다.

새들(700)은 베드(100)의 타측에 배치된다. 또한, 새들(700)은 매거진(600)과 컬럼(500)을 지지할 수 있다. 구체적으로, 새들(700)에 의해 지지되는 매거진(600)과 컬럼(500)은 서로 인접하게 배치될 수 있다.

구체적으로, 새들(700)과 매거진(600) 사이에는 매거진 지지부(650)가 더 설치될 수 있다.

또한, 도 1에 도시되지 않았으나, 매거진(600)과 컬럼(500) 사이에는 매거진(600)에 수납된 공구와 스핀들(400)에 장착된 공구를 교환할 수 있는 공구교환 장치가 설치될 수 있다.

새들 이송부(750)는 베드(100)에 설치된다. 또한, 새들 이송부(750)는 베드(100)의 길이방향(X축)을 따라 새들(700)을 이송시킬 수 있다. 구체적으로, 새들 이송부(750)는 베드(100)의 길이방향을 따라 설치된 볼스크류(751)와 모터(752)일 수 있다.

또한, 베드(100)의 타측는 베드(100)의 길이방향을 따라 새들(700)의 이송을 위한 새들 레일(730)이 설치될 수 있다.

따라서, 새들 이송부(750)에 의해 새들(700)이 베드(100)의 길이방향을 따라 이송되면 새들(700)이 지지하는 매거진(600)과 스핀들(400)이 함께 이송될 수 있다.

즉, 공작기계(101)는 스핀들(400)에 장착될 공구 교환을 위해 컬럼(500)이 매거진(600)이 위치한 곳으로 이동되는 시간을 절약하여 공작물의 가공을 신속히 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)는 컬럼 이송부(800) 와 스핀들 이송부(900)를 더 포함할 수 있다.

컬럼 이송부(800)는 새들(700) 상에 설치된다. 또한, 컬럼 이송부(800)는 베드(100)의 길이방향과 교차하는 방향(Y축)으로 컬럼(500)을 이송 시킬 수 있다.

따라서, 컬럼 이송부(800)에 의해 컬럼(500)이 이송되는 경우, 컬럼(500)이 지지하는 스핀들(400)도 함께 베드(100)의 길이방향과 교차하는 방향으로 이송될 수 있다.

즉, 스핀들(400)이 베드(100)의 길이방향과 교차하는 방향으로 이송되는 경우 매거진(600)은 함께 이송되지 않을 수 있어, 스핀들(400)을 베드(100) 길이방향과 교차하는 방향으로 이송시키는 컬럼 이송부(800)를 선택시 새들 이송부(750) 보다 상대적으로 적은 부하량의 구동장치를 선택할 수 있다.

따라서, 컬럼 이송부(800)는 컬럼(500)을 베드(100)의 길이방향과 교차하는 방향으로 컬럼(500) 및 컬럼(500)에 의해 지지되는 스핀들(400)의 이송을 정밀하게 제어할 수 있다.

구체적으로, 컬럼 이송부(800) 역시 새들 이송부(750)가 포함하는 볼스크류와 모터를 포함할 수 있다.

또한, 컬럼(500)과 새들(700) 사이에 컬럼(500)이 베드(100)의 길이방향과 교차하는 방향으로 이송되도록 안내하는 컬럼 레일(830)이 설치될 수 있다.

스핀들 이송부(900)는 컬럼(500)의 상하 방향(Z축)으로 스핀들(400)을 이송시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)는 스핀들 이송부(900)는 컬럼(500)과 스핀들(400) 사이에 설치되고, 컬럼(500)에 베드(100)의 길이방향과 교차하는 방향으로 연장 돌출되어 설치되어 스핀들(400)을 지지하는 헤드(550)를 더 포함할 수 있다.

또한, 헤드(550)에는 스핀들(400)을 컬럼(500)의 상하 방향으로 안내하는 스핀들 레일(530)이 설치될 수 있다. 그리고 헤드(550)는 컬럼(500) 상에 설치될 수 있다. 즉, 헤드(500)는 베드(100)의 길이방향과 교차하는 방향으로 연장 돌출되어 컬럼(500)과 스핀들(400) 사이에 배치될 수 있다.

구체적으로, 헤드(550)의 일단부는 컬럼(500)의 상단 보다 낮은 위치에서 컬럼(500)과 결합되고, 헤드(550)의 타단부는 스핀들(400)과 결합되어 스핀들(400)을 지지할 수 있다.

회전 테이블(300)이 메인 테이블(200)에 매립되어 있어, 회전 테이블(300)에 지지된 공작물을 가공하기 위해 컬럼(500)의 상하방향으로 이동되어야 하는 스핀들(400)의 이동 거리가 종래에 비해 상대적으로 줄어 들어 헤드(550)가 컬럼(500)의 상단 보다 낮은 위치에 결합될 수 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)는 스핀들(400)의 회전에 의한 진동 및 떨림을 종래의 공작기계보다 저감시킬 수 있다.

즉, 종래에는 헤드가 컬럼의 상단에 설치되거나 상단 보다 연장 돌출되어(외팔보 형으로), 헤드가 지지하는 스핀들의 회전시 발생되는 진동 및 떨림에 의해 공작물의 가공정밀도 저하와 같은 문제를 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)는 효과적으로 해소할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)의 회전 테이블(300)은 메인 테이블(200)의 전체 길이의 중심에서 일측으로 편심되어 설치될 수 있다.

일예로, 상기 일측은 작업자가 공작기계(101)를 정면에서 바라본 경우, 왼쪽일 수 있다.

즉, 회전 테이블(300)은 전체의 메인 테이블(200)의 길이(L) 의 중심보다 일측으로 편심되어 설치되어 있어, 메인 테이블(200)을 주로 이용하는 경우 공작물의 설치시 공작물과 회전 테이블(300)이 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 공작물을 회전 가능하게 지지하는 일면의 높이가 메인 테이블(200)의 일면보다 상대적으로 낮은 회전 테이블(300)이 메인 테이블(200)의 전체 길이의 중심보다 일측으로 편심되어 설치되어 있어, 고하중의 공작물을 메인 테이블(200)에 설치시 회전 테이블(300)에 가해지는 부하를 상대적으로 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)의 매거진(600)은 베드(100) 상에서 회전 테이블(300)이 설치된 방향으로 편심되어 배치될 수 있다.

매거진(600)이 회전 테이블(300)이 설치된 방향으로 베드(100) 상에서 배치될 수 있어, 매거진(600)은 새들(700)에 의해 이송되는 경우에도 메인 테이블(200)의 전영역에 걸쳐 효과적으로 스핀들(400)에 공구를 공급할 수 있다.

구체적으로, 매거진(600)은 회전 테이블(300)이 설치되지 않은 메인 테이블(200)의 타측뿐만 아니라, 회전 테이블(300)이 설치된 메인 테이블(200)의 일측에서도 효과적으로 스핀들(400)에 공구를 공급할 수 있다.

즉, 효과적인 베드(100)의 공간 활용을 위해, 공작물을 설치시 메인 테이블(200)의 타측 또는 회전 테이블(300)을 주로 사용하는 경우, 상대적으로 사용 빈도가 적은 메인 테이블(200)의 일측 방향으로 매거진(600)이 베드(100) 상에 편심되어 배치될 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)의 동작 과정을 설명한다.

작업자에 의해 회전 테이블(300) 또는 메인 테이블(200) 상에 공작물이 설치된다. 설치된 공작물은 수치제어(Numerical Control: 이하 NC)프로그램에 의해 가공된다. 이때, 매거진(600)에 수납된 복수의 공구 중 NC 프로그램을 수행 하기 위해 필요한 공구는 스핀들(400)에 장착된다.

스핀들(400)은 새들 이송부(750)에 의해 베드(100)의 길이방향을 따라 이송하며 NC 프로그램에 입력된 X축 좌표로 이송된다.

또한, 스핀들(400)은 컬럼 이송부(800)에 의해 베드(100)의 길이방향과 교차하는 방향을 따라 이송하며 NC 프로그램에 입력된 Y축 좌표로 이송된다.

그리고, 스핀들(400)은 스핀들 이송부(900)에 의해 스핀들(400)의 상항방향을 따라 공작물과 인접해 지도록 Z축 좌표로 이송된다.

만약, 공작물이 회전 테이블(300)에 장작된 경우, 회전 테이블 구동부(310)는 회전 테이블(300)을 회전시켜 공작물이 회전되도록 하며 회전 테이블 구동부(310)는 제어부에 의해 제어되어 NC 프로그램에 따라 공작물이 가공되도록 한다.

현재의 좌표로부터, 메인 테이블(200)의 일측 방향으로 이동되어 가공되어야 하는 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 새들 이송부(750)에 의해 스핀들(400)은 베드(100)의 길이방향을 따라 이동될 수 있다.

이때, 공작물과 공구와의 충돌을 방지하기 위해 NC 프로그램에 스핀들(400)의 위치는 기입력되어 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(101)는 스핀들(400)의 회전시 진동 및 떨림으로 인해 발생될 수 있는 공작물의 가공정밀도 저하를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

또한, 회전 테이블(300)이 메인 테이블(200)의 설치영역(210)에 매립되어 설치되어 있어, 메인 테이블(200) 또는 회전 테이블(300)에 공작물을 설치시 작업자의 피로도를 줄일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 베드 101: 공작기계
200: 메인 테이블 210: 설치영역
300: 회전 테이블 400: 스핀들
500: 컬럼 550: 헤드
600: 매거진 700: 새들
750: 새들 이송부 800: 컬럼 이송부
900: 스핀들 이송부 210: 설치영역

Claims

회전하는 공작물 또는 고정된 공작물을 가공하는 공작기계에 있어서,
베드;
일영역이 개구된 설치영역이 형성되며, 상기 베드의 일측에 배치되어 공작물을 지지하는 메인 테이블;
상기 메인 테이블의 설치영역에 매립 설치되어 공작물을 회전시킬 수 있고, 일면의 높이가 공작물을 지지하는 상기 메인 테이블의 일면과 동일하거나 상대적으로 낮은 회전 테이블;
상기 메인 테이블 또는 상기 회전 테이블에 의해 지지되는 공작물을 가공하기 위해 공구를 회전시키는 스핀들; 및
상기 베드의 타측에 배치되어 상기 스핀들을 지지된 컬럼
을 포함하는 공작기계.
제1항에서,
상기 베드의 타측에 배치되며, 상기 스핀들에 공급될 공구가 수납된 매거진;
상기 베드의 타측에 배치되며, 상기 매거진과 상기 컬럼을 지지하는 새들 및
상기 베드에 설치되어, 상기 베드의 길이방향을 따라 상기 새들을 이송 시키는 새들 이송부
를 더 포함하는 공작기계.
제2항에서,
상기 새들 상에 설치되어, 상기 베드의 길이방향과 교차하는 방향으로 상기 컬럼을 이송 시키는 컬럼 이송부; 및
상기 컬럼의 상하 방향으로, 상기 스핀들을 이송 시키는 스핀들 이송부
를 더 포함하는 공작기계.
제2항 또는 제3항에서,
상기 회전 테이블은 상기 메인 테이블의 전체 길이의 중심에서 일측으로 편심되어 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계.
제4항에서,
상기 매거진은 상기 회전 테이블이 설치된 방향으로 편심되어 상기 베드 상에 배치된 것을 특징으로 하는 공작기계.
제1항에서,
일단부는 상기 컬럼의 상단 보다 낮은 위치에 연결되며, 타단부는 상기 베드의 길이방향과 교차하는 방향으로 연장돌출 형성되어 상기 스핀들을 지지하는 헤드를 더 포함하는 공작기계.