KR20220124533A - 특수소재 가공을 위한 공작기계 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공작기계는 공구가 결합되어 회전되는 제 1 스핀들 및 제 2 스핀들; 상기 스핀들이 설치되는 컬럼; 상기 스핀들들의 하측에 배치된 베드; 상기 컬럼 및 스핀들 사이에 배치되고, 상기 스핀들들의 상하 이동을 각각 안내하는 복수개의 컬럼가이드; 상기 컬럼에 배치되고, 상기 스핀들들을 각각 상하로 이동시키는 복수개의 스핀들구동부;를 포함하는 공작기계에 있어서, 상기 제 1 스핀들 또는 상기 제 1 스핀들에 결합된 공구와 접촉되어 신호를 발생시키는 제 1 측정기; 상기 제 1 측정기에서 발생된 신호를 수신하는 제 1 수신기; 상기 제 2 스핀들 또는 상기 제 2 스핀들에 결합된 공구와 접촉되어 신호를 발생시키는 제 2 측정기; 상기 제 2 측정기에서 발생된 신호를 수신하는 제 2 수신기;를 포함한다.
본 발명은 각 스핀들에 결합된 공구에서 동시에 공구길이를 측정할 수 있기 때문에, 복수개의 공구에 대한 공구길이를 측정할 때, 측정 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

Description

특수소재 가공을 위한 공작기계{Machine tools for processing special materials}

본 발명의 공작기계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특수소재 가공을 위한 공작기계에 관한 것이다.

일반적으로, 머시닝센터(machining center)는 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등에서 할 수 있는 광범위한 가공을 수행하는 공작기계이다.

이러한 머시닝센터는 통상 주축이 수직으로 장착된 수직형 머시닝센터와, 주축이 수평으로 장착된 수평형 머시닝센터로 구분된다.

여기서 상기 수직형 머시닝센터는 크게 베드와, 상기 베드의 상부에 설치되어 공작물이 얹혀지는 테이블과, 상기 베드의 후방에 수직으로 장착된 컬럼과, 이 컬럼에 장착된 스핀들을 포함하여 구성된다.

즉, 상기한 수직형 머시닝센터는 상기 스핀들에 절삭 공구를 설치한 상태에서 수평 방향 및 수직 방향으로 이동되면서 테이블에 얹혀진 공작물을 가공하도록 구성되는 것이다.

이때, 상기 스핀들은 하나로만 구성될 수도 있지만, 일반적으로 다수의 가공물을 동시에 가공할 수 있도록 다수개가 배치될 수도 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2013-0019345

본 발명은 특수소재 가공을 위한 공작기계를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 각 스핀들에 결합된 공구에서 동시에 공구길이를 측정할 수 있는 공작기계를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 복수개의 스핀들 중 하나는 작업을 수행하고, 다른 하나는 공구길이를 측정할 수 있는 공작기계를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 공작기계는 공구가 결합되어 회전되는 제 1 스핀들 및 제 2 스핀들; 상기 스핀들이 설치되는 컬럼; 상기 스핀들들의 하측에 배치된 베드; 상기 컬럼 및 스핀들 사이에 배치되고, 상기 스핀들들의 상하 이동을 각각 안내하는 복수개의 컬럼가이드; 상기 컬럼에 배치되고, 상기 스핀들들을 각각 상하로 이동시키는 복수개의 스핀들구동부;를 포함하는 공작기계에 있어서, 상기 제 1 스핀들 또는 상기 제 1 스핀들에 결합된 공구와 접촉되어 신호를 발생시키는 제 1 측정기; 상기 제 1 측정기에서 발생된 신호를 수신하는 제 1 수신기; 상기 제 2 스핀들 또는 상기 제 2 스핀들에 결합된 공구와 접촉되어 신호를 발생시키는 제 2 측정기; 상기 제 2 측정기에서 발생된 신호를 수신하는 제 2 수신기;를 포함한다.

상기 제 1 스핀들 및 제 2 스핀들이 동시에 상하로 이동되어 상기 제 1 측정기 및 제 2 측정기에서 각각 신호를 발생시키고, 상기 제 1 수신기 및 제 2 수신기에서 동시에 신호를 수신할 수 있다.

상기 제 1 스핀들 또는 제 2 스핀들 중 어느 하나가 대상물을 가공하고, 다른 하나는 상하로 이동되어 측정기의 신호를 발생시키고, 해당 측정기와 연동된 수신기에서 발생된 신호를 수신할 수 있다.

본 발명은 각 스핀들에 결합된 공구에서 동시에 공구길이를 측정할 수 있기 때문에, 복수개의 공구에 대한 공구길이를 측정할 때, 측정 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 각 스핀들을 개별적으로 제어할 수 있기 때문에, 일부 스핀들에서는 공구길이를 측정하고, 나머지에서는 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 각각의 공구측정장치에서 발생된 신호를 구분하고, 이를 동시에 수신할 수 있기 때문에, 공구길이 측정 시 작업사이클을 단축할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 사시도이다.
도 2는 도 1의 우측면도이다.
도 3은 도 1의 좌측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 자동공구교환모듈가 도시된 정면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 복수개 스핀들을 갖는 가공장치 및 턴테이블의 사시도이다.
도 6은 도 5의 정면도이다.
도 7은 도 5의 우측면도이다.
도 8은 도 5의 평면도이다.
도 9는 도 6에서 자동공구교환모듈이 생략된 우측면도이다.
도 10은 도 6의 개략 구성도이다.
도 11은 도 9의 개략 구성도이다.
도 12는 도 8의 개략 구성도이다.
도 13는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 2개의 팔레트에서의 가공이 도시된 예시도이다.
도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공구측정장치가 도시된 정면도이다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 세탁기 및 그 제어방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계의 사시도이고, 도 2는 도 1의 우측면도이고, 도 3은 도 1의 좌측면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 자동공구교환모듈가 도시된 정면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 복수개 스핀들을 갖는 가공장치 및 턴테이블의 사시도이고, 도 6은 도 5의 정면도이고, 도 7은 도 5의 우측면도이고, 도 8은 도 5의 평면도이고, 도 9는 도 6에서 자동공구교환모듈이 생략된 우측면도이고, 도 10은 도 6의 개략 구성도이고, 도 11은 도 9의 개략 구성도이고, 도 12는 도 8의 개략 구성도이고, 도 13는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이고, 도 14는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 2개의 팔레트에서의 가공이 도시된 예시도이고, 도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공구측정장치가 도시된 정면도이다.

본 실시예에 따른 공작기계는 캐비닛(300)과, 상기 캐비닛(300) 내부에 배치되고, 복수개의 대상물을 동시에 가공하는 가공장치(100)와, 상기 캐비닛(300) 내부에 배치되고, 상기 복수개의 대상물을 동시에 로딩 및 언로딩하는 턴테이블(200)을 포함한다.

상기 가공장치(100)는 베드(10)와, 상기 베드(10)의 상측에 배치되고, 상기 베드(10)에 대해 좌우 방향으로 상대이동되는 새들(20)과, 상기 새들(20)의 상측에 배치되고, 상기 새들(20)에 대해 전후 방향으로 상대이동되는 컬럼(30)과, 상기 컬럼(30)에 설치되고, 상기 컬럼(30)에 대해 상하 방향으로 상대이동되는 복수개의 스핀들(40)과, 상기 컬럼(30)에 설치되고, 복수개의 툴이 장착되며, 상기 툴들 중 어느 하나를 상기 스핀들(40)에 결합시키는 자동공구교환모듈(50)을 포함한다.

상기 캐비닛(300)은 상기 스핀들(40)과 마주보게 배치된 메인도어(301)와, 상기 자동공구교환모듈(50)과 마주보게 배치된 공구도어(302)를 포함한다.

상기 캐비닛(300)의 내부에 대상물을 가공할 수 있는 가공공간이 배치된다. 상기 가공공간의 전면에 상기 메인도어(301)가 배치된다.

상기 캐비닛(300)에는 상기 자동공구교환모듈(50)의 공구 중 하나를 호출할 수 있는 공구호출모듈(400)이 배치된다. 상기 공구호출모듈(400)은 자동공구교환모듈(50)마다 하나씩 구비되고, 개별적으로 작동된다.

그래서 하나의 공구호출모듈(400)이 작동되는 도중에도, 선택되지 않은 스핀들(40)은 정상적으로 작업을 수행할 수 있다.

상기 공구호출모듈(400)에서 호출된 공구는 상기 공구도어(302) 안쪽에 위치되고, 작업자는 상기 공구도어(302)를 열어 호출된 공구를 확인 또는 교환할 수 있다.

상기 공구호출모듈(400)은 현재 스핀들(40)에 결합된 공구번호를 표시할 수 있다. 상기 공구호출모듈(400)은 자동공구교환모듈(50)의 매거진(51)에 배치된 공구 중 하나를 선택하여 호출할 수도 있다.

상기 자동공구교환모듈(50)은 복수개의 공구가 장착되는 매거진(51)과, 상기 매거진(51)을 회전시키는 공구교환모터(미도시)와, 스핀들(40)에 장착된 공구와 매거진(51)에 장착된 공구를 교환하는 스와퍼(swaper, 미도시)를 포함한다.

상기 자동공구교환모듈(50)의 구조는 당업자에게 일반적인 구조이다.

상기 매거진(51)에는 복수개의 공구가 탈착가능하게 배치된다.

상기 각 공구에는 각각의 공구번호가 부여된다. 상기 매거진(51)에 배치된 각 공구번호는 순서대로 배열되지 않고, 랜덤하게 위치된다.

최초 매거진(51)에 각 공구가 번호순서대로 순차배열되더라도, 공작기계의 작업 중에 매거진의 공구는 최초 위치가 아닌 임의의 위치로 이동된다. 이는 작업 중에 스핀들(40)의 공구와 매거진(51)의 공구가 맞교환되기 때문이다.

예를 들어, 스핀들(40)에 1번공구가 장착되어 있고, 다음에 5번 공구가 필요할 경우, 스핀들(40)에 장착된 1번공구는 5번공구의 위치로 이동되고, 5번공구가 스핀들(40)에 장착된다. 이후, 다시 3번 공구가 필요할 경우, 5번공구는 3번공구의 위치로 이동되고, 3번공구가 스핀들(40)에 장착된다.

이와 같이, 작업과정에서 매거진(51)에 장착된 공구의 위치를 수시로 변경된다. 매거진에 장착된 공구 중 어느 하나가 마모 또는 파손된 경우, 작업자는 매거진(51)의 어디에 어느 공구가 배치되었는지를 확인하기 어렵다.

본 실시예에 따른 공구호출모듈(400)은 매거진(51)에 장착된 공구 중 하나를 선택하여 지정된 위치로 이동시킬 수 있다.

상기 지정된 위치는 스핀들(40)의 공구와 교환되는 위치와 다를 수 있다.

상기 공구호출모듈(400)은 공구번호가 표시되는 표시부(405)와, 상기 자동공구교환모듈(50)의 매거진(51)을 시계방향으로 회전시키는 제 1 버튼(401)과, 상기 자동공구교환모듈(50)의 매거진(51)을 반시계방향으로 회전시키는 제 2 버튼(402)과, 표시부(405)에 표시된 공구를 지정된 위치로 이동시키는 선택버튼(403)을 포함한다.

상기 제 1 버튼(401) 및 제 2 버튼(402)은 공구호출버튼으로 기능한다.

본 실시예에서는 공구호출버튼이 매거진(51)에 장착된 공구 중 어느 하나를 호출할 수 있다.

상기 제 1 버튼(401)이 눌려질 경우, 공구번호가 1씩 증가된다. 상기 제 2 버튼(402)이 눌려질 경우, 공구번호가 1씩 감소된다.

상기 선택버튼(403)이 눌려질 경우, 선택된 공구는 지정된 위치로 이동된다.

상기 제 1 버튼(401)이 눌려질 때, 상기 매거진(51)이 즉시 시계방향으로 회전되고, 시계방향으로 회전된 위치의 공구번호가 표시부(405)에 표시될 수 있다.

상기 제 2 버튼(402)이 눌려질 때, 상기 매거진(51)이 즉시 반시계방향으로 회전되고, 반식계방향으로 회전된 위치의 공구번호가 표시부(405)에 표시될 수 있다.

이와 달리, 본 실시예에서는 제 1 버튼(401)이 눌려질 때, 공구번호가 1큰 공구가 호출되고, 상기 선택버튼(403)이 눌려진 이후에 상기 매거진(51)이 회전된다. 본 실시예에서는 제 2 버튼(402)이 눌려질 때, 공구번호가 1작은 공구가 호출되고, 상기 선택버튼(403)이 눌려진 이후에 상기 매거진(51)이 회전된다.

공구호출모듈(400)의 작동은 스핀들(40)의 작동과 관계없이 진행될 수 있다. 즉, 스핀들(40)에서 가공이 이루어지고 있는 중에도 상기 공구호출모듈(400)을 통해 매거진(51)의 공구를 호출하고, 교환할 수 있다.

상기 공구호출모듈(400)의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 표시부(405)에는 현재 스핀들(40)에 장착된 공구번호가 표시될 수 있다. 이와 달리 임의의 공구번호가 표시될 수도 있다.

작업자는 제 1 버튼(401) 또는 제 2 버튼(402)을 눌러, 표시부(405)에 표시된 공구번호를 증가시키거나 감소시킬 수 있고, 원하는 공구번호가 표시된 후 선택버튼(403)을 눌러 공구를 선택한다.

상기 선택버튼(403)이 눌려진 후, 매거진(51)이 회전되고, 상기 선택된 공구는 지정된 위치로 이동된다. 상기 지정된 위치는 공구교환에 용이한 위치이다. 예를 들어 지정된 위치는 공구도어(302)를 열었을 때 작업자에게 노출되는 위치일 수 있다. 상기 지정된 위치는 작업자가 공구를 교환하기 용이하도록 매거진의 하단에 위치되는 것이 바람직하다.

이후, 작업자는 공구도어(302)를 개방하고, 지정된 위치의 공구를 교환할 수 있다.

본 실시예에서는 작업자가 수동조작을 통해 교환할 공구를 호출하지만, 본 실시예와 달리 자동으로 수행될 수 있다.

예를 들어, 가공과정에서 공구의 마모가 진행된 경우, 공작기계의 제어부가 이를 판단한 후, 표시부에 공구번호를 디스플레이하고, 교환대상의 공구를 상기 지정된 위치로 배치시킬 수 있다.

본 실시예에서 상기 표시부(405)는 숫자만을 표시하는 디스플레이지만 본 실시예와 달리 이미지, 텍스트 등을 표시할 수 있는 다양한 종류의 디스플레이가 배치될 수 있다.

또한, 공구호출버튼인 제 1 버튼(401) 및 제 2 버튼(402) 대신 숫자키패드를 배치하고, 작업자가 공구번호를 직접 입력하게 할 수 있다.

이하 가공장치(100)에 대해 설명한다.

상기 베드(10)는 지면 측에 고정된다.

상기 새들(20)은 상기 베드(10)의 상측에 배치된다.

상기 새들(20)은 상기 베드(10)의 위에서 좌우 방향으로 상대이동된다.

상기 새들(20) 및 베드(10) 사이에는 새들(20)의 이동방향을 안내하는 새들가이드(25)가 배치된다. 상기 새들가이드(25)는 엘엠가이드(LM guide)일 수 있다.

상기 새들(20)은 상기 새들가이드 위에 안착되어 좌우 방향으로 이동된다.

그리고 상기 새들(20)을 좌우 방향으로 이동시키는 새들구동부(미도시)가 설치된다.

상기 컬럼(30)은 상기 새들(20)의 상측에 배치된다.

상기 컬럼(30)은 상기 새들(20)에 장착된 상태에서 전후방향으로 상대이동될 수 있다.

상기 컬럼(30) 및 새들(20) 사이에는 컬럼(30)의 이동방향을 안내하는 컬럼가이드(35)가 배치된다. 상기 컬럼가이드(35)는 엘엠가이드(LM guide)일 수 있다.

그리고 상기 컬럼(30)을 전후 방향으로 이동시키는 컬럼구동부(미도시)가 설치된다.

상기 스핀들(40)은 상기 컬럼(30)에 설치된다.

상기 스핀들(40)은 상기 컬럼(30)에 설치되어 상하 방향으로 이동될 수 있다. 상기 스핀들(40) 및 컬럼(30) 사이에는 스핀들(40)의 이동방향을 안내하는 스핀들가이드(45)가 설치된다.

상기 스핀들가이드(45)는 엘엠가이드일 수 있다.

그리고 상기 스핀들(40)을 상하 방향으로 이동시키는 스핀들구동부(미도시)가 설치된다.

본 실시예에서 상기 스핀들구동부는 2개가 배치되고, 복수개 스핀들(40)을 각각 상하방향으로 구동시킬 수 있다.

상기 자동공구교환모듈(50)은 상기 컬럼(30)에 설치된다.

상기 자동공구교환모듈(50)은 상기 스핀들(40)의 측부에 배치된다.

본 실시예에서는 복수개 스핀들(40)이 설치되고, 상기 컬럼(30)의 좌측 및 우측에 각각 상기 자동공구교환모듈(50)이 설치된다.

상기 자동공구교환모듈(50)에는 다수개의 툴이 설치된다.

그래서 상기 스핀들(40)은 상기 자동공구교환모듈(50)의 툴을 제공받아 연속적으로 가공을 실시할 수 있다.

상기 각 스핀들(40)은 각 자동공구교환모듈(50)에 툴을 교체한다.

상기 각 자동공구교환모듈(50)에는 대상물이 적재되는 가공플레이트(미도시)와의 높낮이를 감지할 수 있는 거리감지툴(미도시)이 배치된다.

본 실시예에서 자동공구교환모듈(50)은 로터리 형태이고, 복수개의 툴을 회전시켜 그 중 하나를 상기 스핀들(40)과 결합시킬 수 있다.

상기 자동공구교환모듈(50)에 툴을 결합하는 과정 및 구조는 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

또한, 상기 새들구동부, 컬럼구동부 및 스핀들구동부의 작동구조는 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

상기 턴테이블(200)은 턴베드(210)와, 상기 턴베드(210)를 회전시키는 회전부(220)를 포함한다.

상기 턴베드(210)는 적어도 복수개 구역으로 구획될 수 있다.

본 실시예에서 상기 턴베드(210)는 제 1 구역(211) 및 제 2 구역(212)으로 분할된다.

상기 제 1, 2 구역(211)(212)를 구획시키는 구획판(215)이 설치될 수 있다.

상기 제 1 구역(211) 및 제 2 구역(212)은 구획판(215)을 기준으로 나뉘지만, 턴베드(210)의 특정 영역을 지칭하지는 않는다.

즉, 본 실시예에서 상기 제 2 구역(212)은 대상물의 가공이 이루어지는 곳이고, 제 1 구역(211)은 대상물이 로딩 또는 언로딩 되는 곳을 의미한다.

상기 턴베드(210)는 180도 회전되기 때문에, 상기 제 2 구역(212)은 상기 구획판(215)에서 가공장치(100) 측을 의미한다.

상기 제 1 구역(211)은 상기 구획판(215)을 기준으로 상기 제 2 구역(212)의 반대측을 의미한다.

그래서 상기 대상물(240)의 가공은 제 2 구역(212)에서만 이루어진다.

상기 대상물(240)의 로딩 또는 언로딩은 제 1 구역(211)에서만 이루어진다.

상기 구획판(215)은 다른 쪽 구역에서 가공이 실시될 때, 피삭물이 튀는 것을 방지하고, 대상물(240)을 거치하는 작업자를 보호한다.

본 실시예와 달리 상기 턴베드(210)는 3개 또는 4개의 구역으로 구획되어도 무방하다.

상기 턴테이블(200)은 대상물(240)의 가공이 완료되면 180도 회전되어 다른 구역에 로딩된 미가공 대상물을 작업구역으로 이동시킨다.

상기 턴베드(210)는 상기 새들(20) 높이에 위치되는 것이 바람직하다.

상기 턴베드(210)는 상기 새들(20)의 전방에 위치된다.

상기 회전부(220)는 동력을 제공하여 상기 턴베드(210)를 회전시키는 장치이다.

상기 회전부(220)는 본 실시예에서 모터가 사용된다.

상기 턴베드(210) 및 모터 사이에는 모터의 회전력을 이용해 상기 턴베드(210)를 회전시키는 동력전달부재들(미도시)이 배치될 수 있다.

상기 동력전달부재들은 벨트-풀리구조, 기어구조, 체인구조 등 다양하게 실시될 수 있다. 또한, 상기 모터를 상기 턴베드(210)에 직접 연결시켜 상기 모터의 회전력으로 상기 턴베드(210)를 회전시켜도 무방하다.

상기 턴베드(210)에는 가공 대상물(240)을 복수개 로딩하여 가공을 수행할 수 있다.

로딩 및 언로딩 시간을 단축하기 위해 본 실시예에서는 복수개의 대상물(240)이 안착되는 팔레트(230)에 복수개의 대상물을 배치한다.

상기 각 구역(211)(212)에는 상기 스핀들(40)의 개수에 해당하는 팔레트(230)가 배치될 수 있다.

그래서 제 1 구역(211)에 복수개 팔레트(230)가 스핀들(40)의 배치방향으로 로딩된다.제 2 구역(212)에도 복수개 팔레트(230)가 스핀들(40)의 배치 방향으로 로딩된다.

상기 각 팔레트(230)는 가공 시 이동을 억제하기 위해 상기 턴베드(210)에 고정하는 것이 바람직하다.

상기 팔레트(230)는 볼트 또는 클램프 등의 체결수단을 통해 상기 턴베드(210)에 고정될 수 있다.

설명을 위해 좌측에 배치된 스핀들을 제 1 스핀들(41)로 정의하고, 우측에 배치된 스핀들을 제 2 스핀들(42)로 정의한다.

또한 상기 제 1 스핀들(41)에 대응되는 팔레트를 제 1 팔레트(231)로 정의하고, 제 2 스핀들(42)에 대응되는 팔레트를 제 2 팔레트(232)로 정의한다.

상기 제 1 팔레트(231) 및 제 2 팔레트(232)에는 동일한 개수의 대상물(240)이 배치된다.

상기 제 1, 2 스핀들(41)(42)은 제 1, 2 팔레트(231)(232)에 배치된 각각의 대상물(240)을 동시에 가공한다.

예를 들어, 제 1 팔레트(231)의 제 1 대상물을 가공할 때, 제 2 팔레트(232)의 제 1 대상물도 동시에 가공된다.

다음으로, 상기 제 1, 2 스핀들(41)(42)이 좌우 방향으로 이동되고, 제 1 팔레트(231)의 제 2 대상물이 가동될 때, 제 2 팔레트(232)의 제 2 대상물이 가공된다.

이와 같이, 본 실시예에서는 각 팔레트(231)(232)의 대상물들이 짝을 이뤄 가공되고, 이를 통해 대상물들의 가공시간을 단축시킬 수 있다.

그리고 상기 제 2 구역(212)에서 가공이 이루어질 때, 상기 제 1 구역(211)에서는 대상물(240)의 로딩 또는 언로딩이 이루어진다.

본 실시예에서 상기 대상물(240)은 팔레트에 배치되는 바, 상기 제 1 구역(211)에 상기 가공 전의 제 1, 2 팔레트(231)(232)가 로딩된다.

또한, 상기 가공이 끝난 후, 상기 턴베드(210)가 180도 회전되면, 상기 제 1 구역(211)에서 가공 후의 제 1, 2 팔레트(231)(232)가 언로딩된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 공작기계는 대상물의 가공 후, 가공의 재시작까지 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.

본 실시예에서는 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계를 예로 들어 공구호출모듈(400)에 대해 설명하였다. 이와 달리 상기 공구호출모듈(400)은 하나의 스핀들을 갖는 공작기계에 설치되어도 무방하다.

이하 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수개의 스핀들를 갖는 공작기계의 제어방법을 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다.

본 실시예에 따른 공작기계의 제어방법은 대상물(240)을 제 1 구역(211)에 로딩시키는 단계(S10)와, 상기 제 1 구역(211)의 대상물(240)을 제 2 구역(212)으에 위치시키는 단계(S20)와, 상기 툴교체가 필요한지 확인하는 단계(S30)와, 가공에 적합한 툴인 경우, 각 팔레트에 배치된 각 대상물의 높낮이를 측정하는 단계(S40)와, 상기 S40 단계에서 측정된 값이 가공 기준 이내인지를 판단하는 단계(S50)와, 상기 측정된 값이 가공 기준 이내인 경우, 상기 S40 단계에서 측정된 값을 통해 각 대상물 별 보정이 필요한지를 판단하는 단계(S60)와, 상기 S60 단계 이후에 대상물(240)을 가공하는 단계(S70)를 포함한다.

상기 S10 단계는, 대상물(240)을 제 1 구역(211)의 턴베드(210)에 로딩하는 단계이다.

본 실시예에서는 4개의 대상물(240)이 배치된 팔레트(230)를 제 1 구역에 고정한다.

상기 S10 단계는 수작업으로 이루어질 수도 있고, 별도의 로봇을 통해 이루어질 수도 있다.

상기 S20 단계에서는 턴베드(210)를 180도 회전시켜, 제 1 구역(211)에 배치된 팔레트(230)를 제 2 구역(212)으로 이동시키고, 제 2 구역(212)에 배치된 팔레트(230)를 제 1 구역(211)으로 이동시킨다.

각 구역(211)(212)에는 2개의 팔레트(231)(232)가 배치되는 바, 복수개의 팔레트(230)가 서로 다른 구역으로 이동된다.

S30 단계는 대상물(240)을 가공하기 위해 툴의 교체여부를 확인한다.

즉, 대상물(240)의 가공 단계에 따라 각기 다른 툴이 필요하기 때문에, 가공단계와 툴이 일치되는지를 확인한다.

그래서 상기 S30 단계에서 툴을 교체하지 않는 경우, S40 단계로 이행되고, 툴을 교체하는 경우 툴의 길이 측정 및 보정을 실시한다.(S35)

상기 S35 단계에서 상기 툴의 길이 보정은 다양한 방법으로 실시될 수 있다.

본 실시예에서는 툴이 장착된 후, 턴베드(210)의 기준 지그(미도시)까지 각 스핀들(41)(42)을 하강시키고, 하강된 길이를 연산하여 교체된 툴의 길이를 계산한다.

즉, 하강 시작 위치에서 기준 지그까지의 거리에서 제 1 스핀들(41)의 상하 방향 스트로크를 빼서 상기 툴의 길이를 역산할 수 있다. 제 2 스핀들(41)도 같은 방법으로 툴의 길이를 계산할 수 있다.

이후, 제어부는 상기 툴의 길이에 대상물의 가공 시 스트로크를 보정한다.

예를 들어 상기 툴의 길이가 기준값보다 긴 경우, 그 차이만큼 상하 방향 스트로크를 보정하여 대상물의 오가공을 방지한다.

더불 상기 툴의 길이가 기준값보다 짧은 경우, 그 차이만큼 상하 방향 스크로크를 보정하여 대상물의 오가공 또는 미가공을 방지한다.

상기 툴이 자동공구교환모듈(50)에 최초 장착될 때, 물리는 깊이에 따라 그 길이가 달라진다. 그리고 상기 툴은 자동공구교환모듈(50)에 장착된 후에는 사용횟수 또는 기간에 따라 점진적으로 마모가 진행된다.

그래서 최초 1회만 해당 툴의 길이를 측정하고, 사용 시간을 계산하여 마모되는 길이를 유추할 수도 있다.

상기 S35 단계에서 툴의 길이 측정 및 보정은 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)에서 모두 실시된다.

S40 단계에서는 각 팔레트(231)(232)에 배치된 각각의 대상물(240)의 높낮이를 측정한다.

도 14에 도시된 것처럼, 하나의 팔레트(230)에 복수개의 대상물(240)이 배치될 때, 각 대상물(240)의 높낮이는 미세하게 다를 수 있다.

이는 팔레트(230)에서 발생되는 오차일 수도 있고, 대상물(240) 자체의 오차일 수도 있다.

그리고 상기 대상물(240)을 가공하는 툴에서도 마모에 따른 오차가 발생될 수 있고, 툴에서 발생된 오차도 함께 보정해야한다.

즉, 턴베드(210)에 팔레트(230) 및 대상물(240) 순으로 적재된 후, 가공되는 높이는 각 대상물 마다 다를 수 있고, 이를 고려하지 않고 가공을 실시하게 되면, 대상물(240)이 원하는 수치로 가공되지 않는다.

또한, 2개의 팔레트(231)(232)에 배치된 대상물들에 대해 좌우 방향으로 이동하면서 순차적으로 가공을 실시하는 바, 각 대상물의 높낮이를 개별적으로 측정하게 되면 소요시간이 증가된다.

상기 S40 단계에서는 각 팔레트(231)(232)에 배치된 복수개의 대상물에 대해 각각 높낮이를 측정한다.

상기 대상물의 높낮이를 측정하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다.

본 실시예에서는 자동공구교환장치(50)에 높낮이 측정을 위한 측정툴(미도시) 구비된다.

상기 제 1, 2 스핀들(41)(42)에는 각각 측정툴이 장착되고, 상기 제 1, 2 스핀들(41)(42)을 각각 상하 방향으로 이동시켜 각 대상물(240)에 접촉시킴으로서 각 대상물까지의 거리를 측정할 수 있다.

상기 각 스핀들(41)(42)은 좌측 방향 또는 우측 방향으로 순차 이동하면서 각 팔레트(231)(232)에 놓인 각 대상물(240)들의 높낮이를 순차적으로 측정할 수 있다.

예를 들어 제 1 스핀들(41)이 제 1 팔레트(231)의 외쪽 가장자리에 배치된 대상물(240)의 높낮이를 측정할 때, 제 2 스핀들(42)이 제 2 팔레트(232)의 외쪽 가장자리에 배치된 대상물(240)의 높낮이를 측정한다.

이후, 새들(20)이 우측으로 소정거리 이동된 후, 상기 제 1 스핀들(41) 및 제 2 스핀들(42)이 각 팔레트의 2번째 대상물의 높낮이를 각각 측정한다.

이렇게 순차적으로 각 팔레트(231)(232)에 배치된 대상물들의 현재 높낮이를 측정하여 저장한다.

S50 단계는 상기 S40 단계에서 측정된 값이 가공 기준 이내인지를 판단한다.

상기 가공 기준을 벗어난 경우, 불량으로 처리한다.(S55)

상기 가공 기준 이내인 경우, S60 단계에서 각 대상물 별 보정이 필요한지를 판단한다.

상기 S60 단계에서 각 대상물 별 보정이 필요치 않은 경우, 바로 가공을 시작한다.

상기 S60 단계에서 각 대상물 별 보정이 필요하다고 판단되는 경우, S65 단계로 이행된다.

상기 65 단계에서는 툴의 길이 및 대상물의 높낮이를 고려하여 보정값을 계산한다.

상기 툴의 길이는 상기 S35 단계에서 측정될 수도 있고, 기존에 저장된 값일 수도 있다.

상기 대상물의 높낮이는 S40 단계에서 측정된 값이다.

상기 S65 단계에서는 상기 툴의 길이 및 대상물의 높낮이를 합산하여 보정값을 계산한다.

상기 S65에서 계산된 보정값은 각 팔레트(231)(232)의 각 대상물(240)에 개별적으로 적용된다.

그래서 도 14에 도시된 것 처럼, 제 1 팔레트(231) 및 제 2 팔레트(232)의 각 대상물의 높이가 모두 다르더라도, 상기 보정값을 통해 각 대상물(240)들은 정확하게 가공할 수 있다.

예를 들어 첫번째 가공에서, 제 1 팔레트(231)의 대상물은 기준면에 위치되어 있지만, 제 2 팔레트(232)의 대상물은 기준면보다 낮게 위치되어 있다.

하지만, 첫번째 대상물에 대한 보정값이 적용되면 제 1 스핀들(41-1)은 기준면까지 이동되고, 제 2 스핀들(42-1)은 상하 스크로크가 더 길게 형성되어 제 1 팔레트(231) 및 제 2 팔레트(232)에 위치된 대상물(240)을 가공할 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 공작기계는 높낮이가 다른 대상물들을 짝을 이뤄 동시에 가공할 수 있다.

두번째 가공, 세번째 가공 및 네번째 가공에서도, 각각의 보정값을 적용하여 제 1 스핀들(41-2)(41-3)(41-4) 및 제 2 스핀들(42-2)(42-3)(42-4)의 위치를 보정할 수 있다.

그리고 본 발명은 각 팔레트(231)(232)의 모든 대상물에 대하여 가공을 완료한 후, 상기 턴베드(210)를 180도 회전시키고, 제 1 구역에 배치된 미가공 대상물을 제 2 구역에 바로 배치할 수 있다.

즉, 본 발명은 턴테이블(200)을 이용하여 제 2 구역(212)에서 가공이 이루어지는 시간을 최대화시킬 수 있다.

상기 제 1 구역(211)에서는 가공이 이루어지는 시간 동안, 가공된 대상물의 언로딩 및 미가공 대상물의 로딩이 이루어지기 때문에, 가공이 중단되는 시간을 최소화시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 가공장치(100)에서 각 대상물의 높낮이를 측정하는 단계가 구현되지만, 본 실시예와 달리 대상물의 로딩이 이루어지는 제 1 구역에서 각 대상물의 높낮이를 측정한 후, 상기 가공장치(100)에 전달하도록 구성하여도 무방하다. 즉, 제 1 구역에 각 팔레트에서 각 대상물의 높낮이를 측정하는 별도의 측정장치(미도시)를 구비하고, 상기 측정장치를 통해 대상물들의 높낮이를 측정할 수 있다.

이 경우, 상기 가공장치에서의 제어과정을 단축하여 가공속도를 보다 향상시킬 수 있다.

상기 측정장치는 당업자가 일반적으로 구현하거나 구입하여 사용할 수 있는 것이기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.

상기 공구길이측정모듈(500)은 각 스핀들(40)에 대응하여 설치된다.

상기 공구길이측정모듈(500)은 제 1 스핀들(41)과 접촉되어 신호를 발생시키는 제 1 측정기(510)와, 상기 제 1 측정기(510)에서 발생된 신호를 수신하는 제 1 수신기(530)를 포함한다.

상기 공구길이측정모듈(500)은 제 2 스핀들(42)과 접촉되어 신호를 발생시키는 제 2 측정기(520)와, 상기 제 2 측정기(520)에서 발생된 신호를 수신하는 제 2 수신기(540)를 포함한다.

상기 제 1 수신기(530)는 제 1 측정기(510)에서 발생된 신호만을 수신하고, 상기 제 2 수신기(540)는 제 2 측정기(520)에서 발생된 신호만을 수신한다.

즉 상기 제 1 수신기(530) 및 제 1 측정기(510)는 1:1로 싱크되고, 상기 제 2 수신기(540) 및 제 2 측정기(520) 역시 1:1로 싱크된다.

상기 제 1 수신기(530) 및 제 1 측정기(510)를 제 1 측정모듈로 정의하고, 상기 제 2 수신기(540) 및 제 2 측정기(520)를 제 2 측정모듈로 정의한다.

제 1 측정모듈과 제 2 측정모듈은 독립적으로 작동된다.

그래서 상기 제 1 측정모듈이 작동될 때, 상기 제 2 스핀들(42)에서는 작업을 수행해도 무방하다. 마찬가지로 상기 제 2 측정모듈이 작동될 때, 상기 제 1 스핀들(41)에서는 작업을 수행할 수 있다.

하나의 수신기만이 배치되는 경우, 제 1 스핀들(41)의 공구길이를 측정할 동안 제 2 스핀들(42)이 대기해야 하기 때문에, 대기시간 만큼의 워크시간을 소비하고, 이로 인한 생산성 저하가 발생된다.

본 실시예에 따른 공구길이측정모듈(500)은 각 측정모듈이 동시 또는 개별적으로 작동할 수 있기 때문에, 공구길이 측정에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

상기 측정기는 스핀들 또는 스핀들에 결합된 공구와 접촉되어 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 측정기에서 발생된 신호와 스핀들의 상하 이동거리를 계산하여 공구의 마모정도 또는 파손을 판단할 수 있다.

제 1 측정모듈 또는 제 2 측정모듈은 동시에 작동될 수 있고, 측정신호를 동시에 발생시키며, 해당 수신기가 측정된 신호를 동시에 수신할 수 있다.

또한 제 1 스핀들(41) 또는 제 2 스핀들(42) 중 어느 하나가 대상물을 가공할 때, 다른 하나는 측정기와 접촉되어 공구의 마모 정도 또는 파손을 판단할 수 있고, 이를 통해 생산효율을 극대화할 수 있다.

도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 복수개의 스핀들을 갖는 공작기계의 제어방법이 도시된 순서도이다.

본 실시예는 상기 제 1 실시예의 제어방법에 비해 수동으로 데이터를 입력하는 과정이 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 공작기계의 제어방법은 툴의 길이를 입력받는 단계(S130)와, 상기 S130 단계의 툴 길이를 판단하여, 툴의 보정이 필요한지 판단하는 단계(S132)와, 상기 툴의 보정이 필요하지 않은 경우 각 팔레트에 배치된 각 대상물의 높낮이를 측정하는 단계(S40)와, 상기 S40 단계에서 측정된 값을 통해 각 대상물 별 보정이 필요한지를 판단하는 단계(S60)와, 상기 S60 단계 이후에 대상물(240)을 가공하는 단계(S70)를 포함한다.

상기 S130 단계의 툴의 길이는 별도의 측정장치(미도시)를 통해 입력받을 수 있다.

상기 S130 단계의 툴의 길이는 작업자가 수작업으로 측정한 값을 입력받을 수 있다.

상기 S130 단계는 대상물이 로딩 또는 언로딩되는 제 1 구역(211)에서 이루어질 수 있다.

상기 S132 단계는 입력받은 값을 통해 툴의 길이 보정이 필요한지 판단한다.

상기 S132 단계에서 툴의 길이 보정이 필요한 경우, 툴의 길이 보정값이 입력된다.(S134)

상기 S134 단계에서 툴의 길이 보정값을 입력받은 후, S40 단계로 이행된다.

상기 S40 단계, S60 단계 및 S70 단계는 제 1 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

상기 S60 단계에서 각 대상물 별 보정이 필요한 경우, S65 단계로 이행되고, 각 대상물 별 보정이 필요하지 않은 경우 S70 단계로 이행된다.

이하 나머지 구성은 상기 1 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 베드 20 : 새들
30 : 컬럼 40 : 스핀들
50 : 자동공구교환모듈 100 : 가공장치
200 : 턴테이블 210 : 턴베드
211 : 제 1 구역 212 : 제 2 구역
215 : 구획판 220 : 회전부
230 : 팔레트 231 : 제 1 팔레트
232 : 제 2 팔레트 240 : 대상물
300 : 캐비닛 301 : 메인도어
302 : 공구도어 400 : 공구호출모듈
401 : 제 1 버튼 402 : 제 2 버튼
403 : 선택버튼 405 : 표시부
510 : 제 1 측정기 520 : 제 2 측정기
530 : 제 1 수신기 540 : 제 2 수신기

Claims (3)

1. 공구가 결합되어 회전되는 제 1 스핀들 및 제 2 스핀들; 상기 스핀들이 설치되는 컬럼; 상기 스핀들들의 하측에 배치된 베드; 상기 컬럼 및 스핀들 사이에 배치되고, 상기 스핀들들의 상하 이동을 각각 안내하는 복수개의 컬럼가이드; 상기 컬럼에 배치되고, 상기 스핀들들을 각각 상하로 이동시키는 복수개의 스핀들구동부;를 포함하는 공작기계에 있어서,
   상기 제 1 스핀들 또는 상기 제 1 스핀들에 결합된 공구와 접촉되어 신호를 발생시키는 제 1 측정기;
   상기 제 1 측정기에서 발생된 신호를 수신하는 제 1 수신기;
   상기 제 2 스핀들 또는 상기 제 2 스핀들에 결합된 공구와 접촉되어 신호를 발생시키는 제 2 측정기;
   상기 제 2 측정기에서 발생된 신호를 수신하는 제 2 수신기;를 포함하는 공작기계.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 스핀들 및 제 2 스핀들이 동시에 상하로 이동되어 상기 제 1 측정기 및 제 2 측정기에서 각각 신호를 발생시키고, 상기 제 1 수신기 및 제 2 수신기에서 동시에 신호를 수신하는 공작기계.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 스핀들 또는 제 2 스핀들 중 어느 하나가 대상물을 가공하고, 다른 하나는 상하로 이동되어 측정기의 신호를 발생시키고, 해당 측정기와 연동된 수신기에서 발생된 신호를 수신하는 공작기계.

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