KR20190003616A - 윈도우 프로파일 또는 도어 프로파일과 같은 로드 형상 피가공물을 기계가공하기 위한 장치 - Google Patents

윈도우 프로파일 또는 도어 프로파일과 같은 로드 형상 피가공물을 기계가공하기 위한 장치 Download PDF

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쉬르머 마쉬넨 게엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 수평 평면 상에서 이송 장치(2)에 의해 이동할 수 있는 윈도우 프로파일(window profile) 또는 도어 프로파일(door profile)과 같은 로드 형상 피가공물을 기계가공하기 위한 장치(1)에 관한 것이다. 공구(4)를 갖는 기계가공 장치(3)가 피가공물의 이동 방향에 대하여 실질적으로 수직인 평면 상에 제공되고, 상기 기계가공 장치는 수직 평면 상에서 피가공물과 공간적으로 정렬된다. 본 발명에 따르면, 기계가공 장치(3)는 서로에 대해 조정될 수 있는 수직 평면들 상에 배열되는 부분 원 세그먼트들(5, 6)로 구성되고, 그의 부분 원호(7, 8) 상에 공구(4)가 이동가능한 방식으로 배열된다. 개별적인 부분 원 세그먼트(5, 6)의 각각은 X, Y 및 Z 방향으로 이동할 수 있다.

Description

윈도우 프로파일 또는 도어 프로파일과 같은 로드 형상 피가공물을 기계가공하기 위한 장치
본 발명은 적어도 하나의 수평 평면 내에서 이송 장치에 의해 이동 가능한 윈도우 프로파일(window profiles) 또는 도어 프로파일(door profiles)과 같은 로드 형상 피가공물(rod-shaped workpieces)을 기계가공하기 위한 장치에 관한 것으로서, 피가공물에 대해 수직 평면 내에 공간적으로 정렬된, 공구를 갖는 기계가공 장치가 피가공물의 이동 방향에 대하여 실질적으로 수직으로 배치된 평면 내에 제공된다.
도어나 윈도우를 제조하는 데 사용되는 프로파일의 기계가공 중에는 여러 가지 상이한 작업 절차들이 수행되어야 한다. 이러한 프로파일은 플라스틱, 금속 또는 목재로 구성될 수 있다. 다양한 재료의 조합도 또한 가능하다. 예를 들어, 윈도우용 플라스틱 중공형 프로파일이 기계가공되는 경우에는, 배수 슬롯이 리베이트 내로 및/또는 바닥 위에 및/또는 정면 내에 대각선으로 밀링되어야 한다. 또한 폐쇄 부분 위치설정 보어홀들이 고정된 프레임 프로파일 및/또는 트랜섬 프로파일(transom profile) 상에 배치되어야 한다. 또한 어쩌면 자물쇠 케이스를 밀링가공하여야 한다. 또한 롤러 블라인드, 가이드 레일 및 레인 가드(rain gurads)를 위한 중앙 스크류도 설치되어야 한다. 게다가 새시 지지 커버 끼워맞춤부 내에 코너 브래킷 보어홀이 제공되어야 한다. 배수 및 통풍 슬롯의 전형적인 직경은 여기에서 예를 들어 5mm 이지만, 폐쇄 부분 보어홀 및 코너 브래킷 보어홀은 항상 3mm의 직경을 갖는다. 이러한 상이한 보어홀 및 밀링 홈을 생산할 수 있으려면 상이한 크기의 드릴 또는 밀링 커터와 같은 다양한 기계가공 공구가 필요하다.
자동화된 기계가공의 경우, 예를 들어, 단일 드릴에서 드릴 비트를 교환할 수 있는 가능성이 없어지는데, 그 이유는 이러한 목적을 위한 노력이 과도하게 클 것이기 때문이다. 처음부터 상이한 비트 또는 상이한 드릴링 및 밀링 공구를 각기 갖는 드릴을 제공하는 것이 더 간단하다.
이러한 기계 가공 비용을 해결하고 여기에서 가급적 자동화된 기계가공을 제공하기 위해, 구성요소를 기계가공하기 위한 장치가 DE 197 25 043 A1에 공지되어 있다. 이 목적을 위해 공지된 장치는 구성요소의 이동 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배열된 평면 내에서 연장되는, 피가공물에 대해 공간적으로 정렬된 기계가공 유닛들을 갖는 기계가공 장치를 갖는다. 이 기계가공 공구는 이러한 목적을 위해 캐리어 요소 상에 위치되고, 따라서 캐리어 요소 상에 제공된 기계가공 공구는 이송 방향으로 제공된 피가공물에 대한 요크형 캐리어 요소의 이동에 의해 적절히 기계 가공하기 시작한다.
이 공지된 실시예에 있어서, 캐리어 요소 상에 제공된 기계가공 공구는 피가공물 상의 유연한 기계 가공에 대해서 그리고 피가공물 상의 기계가공 속도에 대해서 여전히 실질적으로 개선이 필요하다는 단점이 있다고 여겨진다.
따라서, 본 발명은, 피가공물의 기계 가공에 대해 높은 수준의 가공 신뢰성을 확보하면서 한편으로는 세심한 표면 처리를 제공하는 유형의, 로드 형상 피가공물을 기계가공하기 위한 장치를 개선하는 과제에 기초하며, 특히 피가공물의 기계가공 시간이 실질적으로 단축되어야 한다. 또한, 이송 장치 상의 피가공물에 대한 기계가공 공구의 기계가공 접근은 실질적으로 더욱 유연하게 만들어져야 한다.
상기 과제는 본 발명에 따라 주 청구항의 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시예 및 개선예는 종속항에서 발생한다.
본 발명에 의해 달성되는 이점은, 기계 가공을 위한 본 발명에 따른 장치를 사용하여, 이송된 피가공물에 대한 수직 평면 내에서의 기계가공 공구의 접근 방향이 실질적으로 더욱 유연하게 만들어진다는 것이며, 그 이유는 기계가공 공구가 이송될 피가공물에 대해 2개의 부분 원 경로 상에서 이동가능하도록 배치되기 때문이다. 상부에 기계가공 공구가 제공되어 있는 2개의 부분 원 세그먼트가 서로 독립적으로 이동할 수 있고, 따라서 피가공물의 양 측에서 평행한 기계가공이 발생될 수 있다는 점에서, 높은 수준의 유연성(flexibility) 및 기계가공 시간의 단축이 실질적으로 성취된다. 이러한 목적을 위해, 기계가공 장치는 서로에 대해 조정가능하게 배열된 부분 원 세그먼트들로 구성되며, 그의 부분 원호 상에서 공구가 이동가능하다. 개별적인 부분 원 세그먼트는 각각 장치 골조에서 X, Y 및 Z 방향으로 서로 독립적으로 이동가능하다. 따라서 밀링 또는 드릴링 공구가 피가공물에 대해 소정 각도로 그리고 본원에서는 상이한 각도 위치에서 피가공물 상에 결합할 수 있는 가능성이 존재한다. 이 경우에, 공간적 위치에서 서로 독립적으로 이동가능한 두 개의 부분 원 세그먼트로 인해, 이제 피가공물 상의 상이한 결합 지점의 양 측에서 기계가공이 발생할 수 있는 가능성이 존재하며, 따라서 피가공물에 대한 기계가공 시간이 절반으로 줄어든다.
본 발명의 개선예에서, 하나의 부분 원 세그먼트는 이동 가능한 컬럼 상에 배열되고 다른 부분 원 세그먼트는 갠트리 상에 이동 가능하게 배열되는 것이 특히 유리하다. 부분 원 세그먼트들은 이 경우에 원형 링을 형성하도록 서로를 채우며, 개별적인 부분 원 세그먼트는 각각 로드 형상 피가공물을 위한 이송 장치에 인접하게 배열된다. 하나의 부분 원 세그먼트가 컬럼 상에 제공되고, 다른 부분 원 세그먼트가 갠트리 상에 배열되는 설계로 인해, 2 개의 부분 원 세그먼트가 본원에서 소정 각도 만큼 피봇하면서 피가공물 및/또는 이송 장치 상에 작용할 수 있는 가능성이 이제 존재한다. 따라서 갠트리 상에 배치된 부분 원 세그먼트는 위로부터의 라디안 측정(radian measure)에 의해 이송 장치와 중첩되며, 컬럼 상에 배열된 부분 원 세그먼트는 아래로부터의 라디안 측정에 의해 이송 장치 아래에 결합한다. 따라서 그 결과 부분 원 세그먼트 상에서의 공구 이동성을 위해, 공구가 이송 장치를 넘어서 위로 이동할 수 있게 되고, 그에 따라 위로부터의 피가공물의 기계가공을 확보할 수 있다. 이것은 상응하여, 아래로부터 피가공물 아래에 결합하는 다른 부분 원 세그먼트에도 해당된다. 그리하여 갠트리 상에 배치된 부분 원 세그먼트는 약 135° 내지 315°의 원 각도들 사이에서 연장되는 원호 치수 섹션 상에 유익하게 배치되며, 컬럼 상에 상응하여 대향 배치된 부분 원 세그먼트는 원형 링을 완성하도록, 즉, 315° 내지 135°로 배열된다. 또한, 부분 원 세그먼트들은 20° 내지 200°의 원호 섹션 및 이에 대응하는 200° 내지 20°의 원호 섹션 상에 위치될 수 있다고 생각할 수 있다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 이동 가능한 캐리지가 각각의 부분 원 세그먼트 상에 제공되고, 부분 원 세그먼트 상에 모터 및 기계가공 공구가 배열된다. 부분 원 세그먼트 상에서 공구를 이동시키기 위해, 모터 축상에 배열 된 기어 휠과 협동하는 톱니형 벨트가 각각의 부분 원 세그먼트의 외부 측방 호 상에서 인장된다. 이러한 목적을 위해 형상 끼워맞춤 연결을 위한 다른 수단을 제공하는 것도 고려할 수 있는데, 예를 들어, 경로를 따라 캐리지를 이동시키기 위해 곡선 톱니형 랙을 제공할 수 있다.
이 경우에 모터는 서보 모터로 설계되므로, 부분 원 세그먼트 상에서의 캐리지의 이동 및 그에 따라서 기계가공 공구의 이동을 이러한 방식으로 제공하기 위해 전진 또는 후진 주행 가능하게 작동할 수 있다. 모터 축은 부분 원 세그먼트에 수직인 기어 휠과 정렬되며, 접촉 압력 롤러는 각 경우 기어 휠의 전방 및 후방에서 톱니형 랙 벨트를 위한 캐리지 상에 장착된다. 이 설계의 결과, 유연하게 유지된 톱니형 랙 벨트가 모터 축 상에서의 기어 휠을 통한 확실한 안내에 의해 안내 및 유지된다. 이것은 부분 원 이동 경로에 사용될 수 있는 구동 장치 유형의 일 예일뿐이다.
개선예에서, 밀링 커터 또는 드릴로 설계된 공구가 캐리지 상에 배열되고, 공구는 캐리지 상에 이동 가능 및/또는 변위 가능하게 배열된다. 그것의 제어 결과, 그들은 거기에서 그들의 작업 단계를 수행하기 위해 피가공물에 대해 그에 맞춰서 이동할 수 있으며, 따라서 그들은 컬럼 또는 갠트리에 의해 지정된 X, Y 및 Z 축에 대해 4번째 축 상에서 이동할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면에 단지 개략적으로 도시되어 있으며, 이하에 더욱 상세히 설명될 것이다. 도면에 있어서:
도 1은 본 발명에 따른 기계가공 장치의 사시도를 도시하며,
도 2는 도 1에 따른 기계가공 장치의 측면도를 도시하며,
도 3은 이동 가능한 캐리지를 위한 구동 장치의 사시도를 도시하고,
도 4는 추가 도면으로 캐리지를 위한 구동 장치의 또 다른 도면을 도시한다.
도 1은 적어도 하나의 수평 평면, 본원에서는 십자 좌표(coordinate cross)에 따른 Z 평면 내에서 이송 장치(2)에 의해 이동 가능한 봉 형상 피가공물, 예를 들어, 윈도우 프로파일(window profile) 또는 도어 프로파일(door profile)(보다 상세히 도시되지 않음)을 기계가공하기 위한 장치(1)를 도시한다. 본원에서 이송 장치(2)는 도 2에서 보다 잘 볼 수 있으며, 이송 장치(2)는 도 2에서 장치(1)의 중앙에 도시된다. 이송 장치(2)는 이 목적을 위해 수평 평면 내에 이동 가능하게 배치될 수 있으며, 따라서 이송 장치(2) 상에 배치된 로드 형상 피가공물이 기계가공 장치(1)를 통해 안내 및/또는 이동될 수 있다. 예를 들어 이송 조우(transportation jaws)와 같은 다른 이송 장치도 생각할 수 있으며 이에 대해 본원에서 더 상세히 도시하지는 않는다. 본원에서 이송 장치의 평면은, 도 1의 좌표계에서 보다 상세히 식별되는 바와 같이, Z 방향으로의 이동 방향에 대응한다.
이송 장치(2) 상의 피가공물의 이동 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배치 된 평면, 본원에서는 Y 평면에, 공구(4)를 갖는 기계가공 장치(3)가 제공되며, 이 기계가공 장치(3)는 피가공물에 관하여 수직 평면(Y) 내에 공간적으로 정렬된다. 특히 도 1 및 도 2로부터 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 기계가공 장치(3)는 부분 원 세그먼트들(5, 6)로 구성되며, 이 부분 원 세그먼트들(5, 6)은 서로에 대해 조정 가능하고 평면 상에 그리고 공구(4)가 이동가능하게 배열되는 부분 원호(7 및 8) 상에 배열된다. 개별적인 부분 원 세그먼트(5, 6)는 이 목적을 위해 각각의 경우에 X, Y 및 Z 방향으로 장치(1)의 골조(framework)(9) 상에서 각각 이동 가능하다. 이 경우에, 하나의 부분 원 세그먼트(5)는 이동 가능한 컬럼(10) 상에 배치되고 다른 부분 원 세그먼트(6)는 갠트리(gantry)(11) 상에 이동 가능하게 배치된다. 칼럼(10) 상의 부분 원 세그먼트(5)는 본 경우 Y 방향으로 각각의 경우에 상향 또는 하향으로 이동 가능하고, 캐리지(12) 상에서 또는 캐리지(12) 상의 칼럼(10)과 함께 X 방향으로 이동될 수 있다. 캐리지(12)는 또한 장치(1)의 골조(9) 상에서 화살표에 따라 Z 방향으로 이동할 수 있다.
갠트리(11) 상에 장착 및 지지되는 부분 원 세그먼트(6)는 또한 모든 3 개의 축으로 이동되며, 여기서 Z 축은 포털(portal)(11)의 상측 영역에서 상측 캐리지(13)로서 볼 수 있다. 캐리지(13) 상에는 하향 배향 컬럼(14)이 제공되며, 이 하향 배향 컬럼(14) 상에서 부분 원 세그먼트(6)가 상향 및 하향으로, 즉 Y 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, X 방향으로의 대응하는 수평으로 이동 가능한 축이 하향을 향하는 컬럼(14) 상에 제공되므로, 부분 원 세그먼트(6)가 그에 맞추어 중심을 향해 또는 중심으로부터 멀어지도록 이동될 수 있다.
특히 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 부분 원 세그먼트들(5, 6)은 로드 형상 피가공물을 위한 이송 장치(2)에 각기 인접하게 배치되어 원형 링(16)을 완성한다. 도 2로부터 보다 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 갠트리(11) 상에 배치된 부분 원 세그먼트(6)는 약 135° 내지 315°의 원 각도들 사이에서 연장되는 원호 섹션 상에 배치되고, 따라서 컬럼(10) 상에 배열된 부분 원 세그먼트(5)는 원형 링(16)을 완성하도록 대향하여 배치된다. 이러한 설계로 인해 부분 원 세그먼트들(5, 6) 상에 배열된 공구(4)가 하나의 경우에는 상방으로부터 기계가공하도록 피가공물 위에서 각기 이동될 수 있으며, 또한 이에 맞추어 하방으로부터 피가공물 아래에서 이동될 수 있다. 따라서, 갠트리(11) 상에 제공된 부분 원 세그먼트(6) 상의 공구(4)는 본원에서 0°/360° 위치를 넘어 이동할 수 있다. 따라서 이것은 공구(4)가 본원에서 180° 위치를 넘어서 이동할 수 있는 하측 부분 원에도 적용된다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 4로부터 각각 인식할 수 있는 바와 같이, 위쪽에 모터(18) 및 공구(4)가 배치되는 이동 가능한 캐리지(17)가 각각의 부분 원 세그먼트(5, 6) 상에 배열된다. 특히 도 3에서 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 모터 축(21) 상에 배치된 기어휠(22)과 상호 작용하는 톱니형 벨트(20)가 각 경우에 부분 원 세그먼트(5, 6)의 외측 측방 호(outer lateral arc)(19) 상에서 인장된다. 모터 축(21)은 이 경우에 부분 원 세그먼트(5, 6)에 평행하게 배치되며, 기어 휠은 수직이다. 도 3으로부터 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 접촉 압력 롤러(23, 24)는 각각의 경우에 기어휠(22)의 전방과 후방에서 톱니형 벨트(20)를 위한 캐리지(17) 상에 장착된다. 이러한 배열의 결과, 기어휠 상에서 주행할 때 기어휠(22) 상에서 목표된 안내가 발생하도록 톱니형 벨트(20)의 확실한 안내가 기어 휠(22)을 통해 실행되며, 기어휠(22)로부터 벗어나 주행할 때 톱니형 벨트(20)는 부분 원 세그먼트(5, 6)의 측방 원호(19) 상에 다시 위치된다.
특히 도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 밀링 커터 또는 드릴로 설계된 공구(4)가 캐리지(17) 상에 배치된다. 추가로 볼 수 있는 바와 같이, 공구(4)는 이 경우에 캐리지(17) 상의 중심 축에 대하여 이동 가능하게 및/또는 변위 가능하게 지지된다.
따라서 4 축 가공 스테이션은 개별 공구(4)의 자유도에 영향을 미치며, 여기서 개별적인 부분 원 세그먼트(5, 6)가 컬럼(11) 상에 있든지 또는 포털(11) 상에 있든지 간에 개별적인 부분 원 세그먼트(5, 6)의 장착 결과 공간 좌표계의 3 개 축이 여기에 즉시 적용되며, 4 번째 축은 부분 원 세그먼트(5, 6) 상에서의 공구(4)의 이동 및/또는 변위에 의해 피가공물에 대해 상이한 위치에서, 특히 본원에서는 피가공물에 대해 상이한 각도 위치에서 허용된다.
01 장치
02 이송 장치
03 기계가공 장치
04 공구
05 부분 원 세그먼트
06 부분 원 세그먼트
07 부분 원호
08 부분 원호
09 골조
10 컬럼
11 갠트리
12 캐리지
13 캐리지
14 하향 지향 컬럼
15 수평축
16 원형 링
17 공구 캐리지
18 모터
19 측방 호
20 톱니형 벨트
21 모터 축
22 기어휠
23 접촉 압력 롤러
24 접촉 압력 롤러

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 수평 평면에서 이송 장치(2)에 의해 이동 가능한 윈도우 프로파일 또는 도어 프로파일과 같은 로드 형상 피가공물을 기계가공하기 위한 장치(1)로서, 피가공물에 대하여 수직 평면 내에 공간적으로 정렬되고 공구(4)를 갖는 기계가공 장치(3)가 피가공물의 이동 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배열된 평면 내에 제공되는, 로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치에 있어서,
    상기 기계가공 장치(3)는 서로 수직인 조정가능한 평면들에서 배열된 부분 원 세그먼트들(partial circle segments; 5, 6)로 구성되고, 그의 부분 원호(partial circle arcs; 7, 8) 상에 상기 공구(4)가 이동가능하게 배열되며, 개별적인 부분 원 세그먼트(5, 6)는 각각 X, Y 및 Z 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나의 부분 원 세그먼트(5)가 이동 가능한 컬럼(column; 10) 상에 배열되고, 다른 부분 원 세그먼트(6)가 갠트리(gantry; 11) 내에 이동 가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  3. 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
    상기 부분 원 세그먼트들(5, 6)은 로드 형상 피가공물을 위한 이송 장치(2)에 인접해서 원형 링(16)을 완성하도록 각각 배열되는 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 갠트리(11) 상에 배열된 부분 원 세그먼트(6)는 대략 135° 내지 315° 또는 20°부터 200°까지의 원 각도 사이에서 연장되는 원호 치수 섹션(circular arc dimension section) 상에 배열되고, 상기 컬럼(10) 상에 배열된 부분 원 세그먼트(5)는 상기 원형 링(16)을 완성하도록 대응하여 대향 배열되는 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모터(18) 및 기계가공 공구(4)가 상부에 배치되는 이동 가능한 캐리지(carriage; 17)가 각각의 부분 원 세그먼트(5, 6) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터(18)와 형상 맞춤(formfitting)하기 위한 수단이 상기 부분 원 세그먼트(5, 6)의 외측 측방 호(19) 상에 제공되는 것을 특징으로하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모터 축(21) 상에 배치된 기어 휠(22)과 상호 작용하는 톱니형 벨트(20)가 바람직하게는 각각의 외측 측방 호(19) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터 축(21)은 상기 부분 원 세그먼트(5,6)에 수직인 기어휠(22)을 구비하도록 배열되는 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉 압력 롤러(23, 24)는 각각 기어휠(22)의 전방 및 후방에서 상기 톱니형 벨트(20)를 위한 캐리지(17) 상에 지지되는 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀링 커터 또는 드릴로서 설계된 공구(4)가 상기 캐리지(17) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구(4)는 중심 축에 대해 상기 캐리지(17) 상에서 이동 가능하거나 또는 변위 가능한 것을 특징으로 하는
    로드 형상 피가공물의 기계가공을 위한 장치.
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