KR20200025191A - 공작물의 정확한 고정이 가능한 cnc선반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몸체를 이루는 베드와, 그 상면으로 공작물 고정수단이 설치되는 테이블과, 상기 베드의 후방에 장착되며 수직으로 세워진 컬럼과, 상기 컬럼의 전방에 그 상하 방향으로 이동이 가능하게 설치되며 공구 고정용 터렛을 포함하는 헤드와, 공작물의 가공 공정을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 공구 고정용 터렛은, 공작물을 장착하기 위한 공작물 장착용 슬롯을 하나 이상 포함하여 구성되는 CNC선반에 관한 것으로, 본 발명의 CNC선반은 공작물을 컴퓨터 프로그램에 의해 가공 위치에 정확히 고정시킴으로써 가공 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

공작물의 정확한 고정이 가능한 CNC선반{COMPUTERIZED NUMERICAL CONTROL LATHE THAT ENABLING ACURATE WORKPIECE FIXATION AND METHOD FOR FIXING THE WORKPIECE BY THE SAME}

본 발명은 CNC선반에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공구 고정용 터렛의 슬롯 중 하나 이상에 공작물을 장착하고 이를 컴퓨터 프로그램에 의해 고정 위치로 이동시켜 고정함으로써 공작물의 정확한 고정이 가능한 CNC선반에 관한 것이다.

일반적으로, CNC선반(COMPUTERIZED NUMERICAL CONTROL LATHE)은 공작물을 공구에 의해 가공하고자 하는 방향으로 절삭시켜 제조물을 얻을 수 있도록 하는 기계를 뜻하는 것으로, 한 번의 세팅으로 다축가공 및 다공정가공이 가능하므로 주로 다품종 소량부품의 가공에 사용된다.

이때, CNC선반을 이용한 작업시에는 공작물을 가공테이블 상에 올려 놓고 가공하게 되는데, 보다 정확한 가공을 위해서는 공작물의 원점을 포함하는 축 일직선과, CNC선반의 일직선이 되는 축, 즉 작업테이블의 이송방향이 평행이 되어야 한다.

이와 같이 공작물과 CNC선반의 평행을 맞추기 위해 종래에는 작업자가 해머 등의 기구를 이용하여 공작물을 타격함으로써 작업테이블 상에 놓여진 공작물을 일방향으로 미세하게 회전시키는 방법을 사용하였는데, 이러한 방법은 작업자의 피로도가 상당할 뿐만 아니라, 작업자의 숙련도에 따라 공작물의 세팅시간이 많이 소요되고, 세팅이 부정확하게 이루어질 수 있는 등의 문제점이 있었다.

특히 가공물이 합성수지 부품인 경우에는 금속재에 비하여 가공물의 변형이 쉽게 발생하기 때문에 이를 가공하기 위하여는 더욱 정확하게 가공물을 고정할 필요가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 공작물을 가공 위치에 정확히 고정시킴으로써 가공 오차를 최소화하고 가공 시간을 단축할 수 있는 CNC선반을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은, CNC선반에 정확히 가공물을 고정할 수 있는 가공물 고정 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 몸체를 이루는 베드와, 그 상면으로 공작물 고정수단이 설치되는 테이블과, 상기 베드의 후방에 장착되며 수직으로 세워진 컬럼과, 상기 컬럼의 전방에 그 상하 방향으로 이동이 가능하게 설치되며 공구 고정용 터렛(turret)을 포함하는 헤드와, 공작물의 가공 공정을 제어하는 제어부를 포함하고,

상기 공구 고정용 터렛은, 공작물을 장착하기 위한 공작물 장착용 슬롯을 하나 이상 포함하고,

상기 헤드는, 사전 설계된 컴퓨터 프로그램에 의해 공작물 장착용 슬롯에 장착된 공작물을 공작물 고정수단의 기설정된 가공 위치에 정렬시키는 것을 특징으로 하는 CNC선반에 관한 것이다.

본 발명의 일 구현예에 따른 CNC선반에 있어서, 상기 공작물 장착용 슬롯은, 힌지 축으로 결합되어 좌우로 개폐 가능하도록 구성되며 공작물을 양쪽에서 파지하는 한 쌍의 파지날개와, 상기 한 쌍의 파지날개 사이에서 전후 방향으로 이동 가능하게 형성되며 공작물을 상기 공작물 고정수단에 밀착시 공작물을 지지하는 밀착판을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 공작물 고정수단은 상기 테이블 상에 위치하고 테이블에 대해 공작물을 지지하는 공작물 지지판과, 상기 공작물 지지판에 형성된 가이드를 따라 이동하며 공작물을 공작물 지지판에 고정하는 클램핑 장치를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 공작물 지지판은 상기 공작물과 접하는 면에 공작물의 밀착 압력을 측정하는 압력 센서를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 헤드는 공구 고정용 터렛을 복수 개 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 공구 고정용 터렛은 각각 독립적으로 하나 이상의 공작물 장착용 슬롯을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 공구 고정용 터렛 중 하나는 터렛의 슬롯 전부가 공작물 장착용 슬롯으로 구성되는 것일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 컴퓨터 수치 제어(CNC, computerized numerical control) 방식에 의해 공작물의 가공 작업을 제어하는 것일 수 있다.

또한, 상기 헤드는 공작물 고정수단의 기설정된 가공 위치에 정렬된 공작물을 공작물 장착용 슬롯의 밀착판에 의해 공작물 지지판에 대해 기설정된 압력까지 밀착시키는 것일 수 있다.

또한, 상기 공작물은 기설정된 압력으로 공작물 지지판에 밀착된 상태에서 상기 클램핑 장치에 의해 공작물 고정수단에 고정되는 것일 수 있다.

또한, 상기 CNC선반은 공작물의 가공 작업 중에 신규 공작물이 장착되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 공작물은 합성수지재로 이루어지는 것일 수 있다.

또한, 상기 공구 고정용 터렛은 6각 터렛일 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 하나의 양상은, (a) 공작물 장착용 슬롯에 공작물이 장착되는 단계; (b) 공작물 장착용 슬롯에 장착된 공작물을 컴퓨터 수치 제어(CNC) 방식에 의해 가공 위치에 정렬시키는 단계; (c) 상기 가공 위치에 정렬된 공작물을 공작물 고정수단의 지지판에 기설정된 압력까지 밀착시키는 단계; (d) 상기 기설정된 압력에서 공작물을 공작물 고정수단에 고정시키는 단계; (e) 상기 공작물 고정수단에 고정된 공작물이 가공용 공구에 의해 가공되는 단계; (f) 상기 공작물 장착용 슬롯에 신규 공작물이 장착되는 단계; 및 (g) 가공물에 대한 가공이 완료되는 경우 상기 제(b)단계 내지 제(f)단계를 반복 수행하는 단계;를 포함하는 공작물 가공방법에 관한 것이다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 CNC선반은, 공작물을 컴퓨터 프로그램에 의해 가공 위치에 정확히 고정시킴으로써 가공 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 공작물의 가공 작업 중에 새로운 공작물의 장착이 가능함으로써 가공 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 CNC선반은 금속재에 비해 변형이 쉬운 합성수지재 공작물에 적용하기 적합한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 CNC선반의 헤드에 공작물이 장착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 CNC선반의 공작물 고정수단에 공작물이 고정된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 CNC선반의 공구 고정용 터렛의 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 공구 고정용 터렛에 공구 및 공작물이 장착된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 CNC선반의 공작물 고정수단의 사시도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 구현예를 가질 수 있는 바, 특정 구현예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 본 발명의 CNC선반에 대하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 CNC선반의 헤드에 공작물이 장착된 상태를 도시한 단면도이고, 도 2는 공작물이 공작물 고정수단에 고정된 상태를 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 CNC선반의 공구 고정용 터렛의 사시도이고, 도 4는 공구 고정용 터렛에 공구 및 공작물이 장착된 상태를 도시한 평면도이고, 도 5는 공작물 고정수단의 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 CNC선반(100)은 크게 베드(10)와, 테이블(20)과, 컬럼(30)과, 헤드(40) 및 제어부(미도시)를 포함한다.

여기에서, 상기 베드(10)는 지면에 설치되는 부위로써 CNC선반(100)의 몸체를 이룬다.

또한, 상기 테이블(20)은 그 상면으로 공작물(P)이 얹히는 부위로써, 상기 베드(10)의 상면에 전후 좌우 방향(X, Y축 방향)으로 이동이 가능하게 설치된다. 물론, 상기 테이블(20)의 상면에 별도의 보조 테이블(미도시)이 더 설치되며, 상기 보조 테이블의 상면으로 공작물이 얹히도록 구성될 수도 있다. 이때 공작물(P)은 공작물 고정수단(20)에 의해 테이블(20) 위에 고정된다.

상기 컬럼(30)은 상기 베드(10)의 후방에 수직하게 세워진 일련의 구성으로써, 후술하는 헤드(40)의 상하 방향(Z축 방향)으로의 이동이 가능하도록 지지하는 구성이다. 이때, 상기 컬럼(30)에는 헤드(40)를 상하 방향으로 안내하기 위한 가이드(미도시)가 구비된다.

상기 헤드(40)는 전술된 바와 같이 가이드의 안내를 받아 상기 컬럼(30)의 전방에 그 상하 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치되는 구성이다. 이때, 상기 헤드(40)에는 적어도 하나 이상의 공구 고정용 터렛(50)이 구비되며, 상기 터렛(50)은 그의 고속 회전에 의한 공구의 회전을 통해 각종 공작물을 가공하도록 구성된다.

이때 본 발명에 따른 CNC선반(100)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 공구 고정용 터렛(50)의 슬롯(51) 중 하나 이상이 공작물을 장착하기 위한 공작물 장착용 슬롯(52)으로 구성되는 것을 발명의 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 CNC선반(100)에 있어서, 상기 공작물 장착용 슬롯(52)은, 힌지 축(52a)으로 결합되어 좌우로 개폐 가능하도록 구성되며 공작물(P)을 양쪽에서 파지하는 한 쌍의 파지날개(52b)와, 상기 한 쌍의 파지날개(52b) 사이에서 전후 방향으로 이동 가능하게 형성되며 공작물(P)을 상기 공작물 고정수단(50)에 밀착시 공작물을 지지하는 밀착판(52c)을 포함하여 구성된다,

이때 상기 한 쌍의 파지날개(52b)는 힌지 축(52a)에 의해 좌우로 개폐 가능하도록 구성됨으로써 공작물(P)의 크기에 관계 없이 공작물을 양쪽에서 파지하여 공작물 장착용 슬롯(52)에 장착시킬 수 있게 된다. 또한 상기 밀착판(52c)은 후술하는 바와 공작물(P)을 공작물 지지수단(60)에 밀착시킬 때 공작물을 압착하여 공작물이 뒤쪽으로 밀리는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 공작물 고정수단(60)은 테이블(20) 상에 위치하고 테이블(20)에 대해 공작물(P)을 지지하는 공작물 지지판(61)과, 상기 공작물 지지판(61)에 형성된 가이드(62)를 따라 이동하며 공작물을 공작물 지지판(61)에 고정하는 클램핑 장치(63)를 포함할 수 있다. 이때 상기 공작물 지지판(61)은 공작물(P)과 접하는 면에 공작물의 밀착 압력을 측정하는 압력 센서(64)를 포함할 수 있다. 상기 압력 센서(64)의 기능에 대하여는 뒤에서 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 상기 헤드(40)는 공구 고정용 터렛(50)을 복수 개 포함할 수 있다. 이때 상기 공구 고정용 터렛(50)은 각각 독립적으로 하나 이상의 공작물 장착용 슬롯(52)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 공구 고정용 터렛(50) 중 하나는 터렛(50)의 슬롯(51) 전부가 공작물 장착용 슬롯(52)으로 구성될 수도 있다.

이에 의하여 본 발명에 따르면 공작물의 가공 작업 동안에도 새로운 공작물을 공작물 장착용 슬롯(52)에 장착하는 것이 가능하여 가공 시간을 현저하게 단축할 수 있게 된다. 이때 상기 공구 고정용 터렛(50)은, 이에 한정되는 것은 아니나, 6각 터렛 또는 8각 터렛으로 이루어질 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 CNC선반(100)에서의 공작물(P) 고정 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 있어서, CNC선반(100)에서의 모든 가공 작업은 제어부(미도시)에 의해 컴퓨터 수치 제어(CNC, computerized numerical control) 방식으로 제어된다. 즉, 공구를 공구 고정용 터렛(50)에 탈부착하는 공정, 공작물을 공작물 고정수단(60)에 고정하는 공정, 공작물의 절삭 공정 등 모든 작업과정이 제어부에 의해 정밀하게 제어된다.

공작물(P)을 공작물 고정수단(60)에 고정하기 위하여는 먼저, 공작물 장착용 슬롯(52)에 장착된 공작물(P)을 사전 설계된 컴퓨터 프로그램에 의해 헤드(40)가 공작물 고정수단(60) 소정의 고정 위치에 정렬시킨다.

이어서, 상기 공작물 장착용 슬롯(52)에 구비된 밀착판(52c)이 공작물 고정수단(60)의 기설정된 고정 위치에 정렬된 공작물(P)을 공작물 지지판(61)에 대해 기설정된 압력까지 밀착시킨다. 이에 의하여 공작물은 압력 센서(60)에서 측정된 특정한 압력에 이를 때까지 일정한 위치를 유지하며 고정되게 된다. 이는 특히 합성수지와 같이 압축 변형이 일어나기 쉬운 공작물을 정확하게 고정시키는데 매우 효과적이다.

이어서, 공작물(P)은 상기 특정한 압력으로 공작물 지지판(61)에 밀착된 상태에서 공작물 장착용 슬롯(52)으로부터 탈착되어 클램핑 장치(63)에 의해 공작물 고정수단(60)에 고정되게 된다. 또는 먼저 클램핑 장치(63)에 의해 공작물 고정수단(60)에 고정된 후 공작물 장착용 슬롯(52)에서 탈착될 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 CNC선반(100)은, 공작물을 컴퓨터 프로그램에 의해 가공 위치에 정확히 고정시킴으로써 가공 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 공작물의 가공 작업 중에 새로운 공작물의 장착이 가능함으로써 가공 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 구현예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 베드 20 : 테이블
30 :컬럼 40 : 헤드
50 : 공구 고정용 터렛 51 : 공구 고정용 슬롯
52 : 공작물 고정용 슬롯 52a : 힌지 축
52b : 파지 날개 52c : 밀착판
60 : 공작물 고정수단 61 : 공작물 지지판
62 : 가이드 63 : 클램핑 장치
64 :압력 센서 100 :CNC 선반
P : 공작물

Claims (10)

1. 몸체를 이루는 베드;
   그 상면으로 공작물 고정수단이 설치되는 테이블;
   상기 베드의 후방에 장착되며 수직으로 세워진 컬럼;
   상기 컬럼의 전방에 그 상하 방향으로 이동이 가능하게 설치되며 공구 고정용 터렛을 포함하는 헤드; 및
   공작물의 가공 공정을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되고,
   상기 공구 고정용 터렛은,
   공작물을 장착하기 위한 공작물 장착용 슬롯을 하나 이상 포함하고,
   상기 헤드는,
   사전 설계된 컴퓨터 프로그램에 의해 공작물 장착용 슬롯에 장착된 공작물을 공작물 고정수단의 기설정된 가공 위치에 정렬시키는 것을 특징으로 하는 CNC선반.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공작물 장착용 슬롯은,
   힌지 축으로 결합되어 좌우로 개폐 가능하도록 구성되며 공작물을 양쪽에서 파지하는 한 쌍의 파지날개; 및
   상기 한 쌍의 파지 날개 사이에서 전후 방향으로 이동 가능하게 형성되며 공작물을 상기 공작물 고정수단에 밀착시 공작물을 가압 지지하는 밀착판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 CNC선반.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 공작물 고정수단은,
   상기 테이블 상에 위치하고 테이블에 대해 공작물을 지지하는 공작물 지지판; 및
   상기 공작물 지지판에 형성된 가이드를 따라 이동하며 공작물을 공작물 지지판에 고정하는 클램핑 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CNC선반.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 공작물 지지판은,
   상기 공작물과 접하는 면에 공작물의 밀착 압력을 측정하는 압력 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 CNC선반.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   컴퓨터 수치 제어(CNC) 방식에 의해 공작물의 가공 작업을 제어하는 것을 특징으로 하는 CNC선반.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   공작물 고정수단의 기설정된 가공 위치에 정렬된 공작물을, 공작물 장착용 슬롯의 상기 밀착판을 제어하여 공작물 지지판에 대해 기설정된 압력까지 밀착시키는 것을 특징으로 하는 CNC선반.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 공작물은,
   기설정된 압력으로 공작물 지지판에 밀착된 상태에서 상기 클램핑 장치에 의해 공작물 고정수단에 고정되는 것을 특징으로 하는 CNC선반.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 CNC선반은,
   공작물의 가공 작업 중에 상기 파지날개 사이에 신규 공작물이 장착되도록 구성됨을 특징으로 하는 CNC선반.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 공작물은 합성수지재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CNC선반.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 공구 고정용 터렛은 6각 터렛인 것을 특징으로 하는 CNC선반.

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