KR20220124863A - 공작기계의 atc 도어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 크로스레일; 상기 크로스레일을 따라 폭방향 또는 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 램; 상기 램에 탈부착 가능하게 장착되어 공작물을 가공하기 위한 복수의 공구를 수납하는 매거진; 및 제1 커버부와 제2 커버부를 구비하고, 상기 매거진이 배치되는 비가공영역과 공작물이 가공되는 가공영역을 구획하고 상기 비가공영역을 개폐하는 ATC 도어유닛;을 포함하고, 상기 ATC 도어유닛은 상기 제2 커버부가 수직방향으로 이동할 때에 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부가 서로 중첩됨에 따라 수직방향으로 신축하는 공작기계의 ATC 도어장치에 관한 것이다.

Description

공작기계의 ATC 도어장치{ATC door apparatus of machine tool}

본 발명은 공작기계의 ATC 도어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직형 공작기계, 특히 대형 수직 선반에서 ATC 도어유닛이 수직방향과 수평방향으로 2축 이동함에 따라 매거진이 설치되는 비가공영역에 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하고, 장비의 손상을 방지하기 위한 공작기계의 ATC 도어장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다. 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

이러한 공작기계는 주축의 배치 방향에 따라 수평형(Horizontal type) 공작기계와 수직형(Vertical type) 공작기계로 구분할 수 있다. 수평형 공작기계는 주축의 회전 중심축이 중력방향과 직각으로 배치되고, 수직형 공작기계는 주축의 회전 중심축이 중력방향과 일치하게 배치된다.

일반적으로 공작기계는 공구를 이용하여 공작물을 가공함에 있어 절삭유를 공급하여 마찰열에 의한 공작물과 공구의 열변형을 방지한다. 가공시에 공작물에서 칩이 발생한다.

따라서, 일반적으로 공작기계는 가공영역에서 가공 중에 비산하는 절삭유와 칩으로부터 비가공영역에 설치된 각종 주변장치와 작업자 등을 보호하기 위해 각종 커버장치가 설치된다.

종래 수직형 공작기계, 특히 대형 수직 선반과 같은 수직형 공작기계의 ATC 도어장치는 공구교환시에 수평방향으로 이송하여 ATC 도어를 개방 또는 폐쇄하는 동작을 구현한다.

그러나 종래 수직형 공작기계, 특히 대형 수직 선반은 공구교환을 위해서 램이 매거진의 수직방향 상부에 위치해야 하고, 이에 따라 크로스레일이 반드시 매거진의 상부까지 이동해야 함에 따라 기계적 간섭회피를 위해 ATC 도어장치의 커버가 크로스레일의 이송구간의 하부에 크로스레일과 이격된 상태로 별도로 형성되어 가공중에 발생되는 칩과 절삭유 등이 ATC 도어의 상부에 쌓이는 문제점이 있었다.

또한, 종래 수직형 공작기계, 특히 대형 수직 선반과 같은 수직형 공작기계의 ATC 도어장치는 ATC 도어장치가 오직 수평방향의 1축 이송만 함에 따라 ATC 도어의 상부에 쌓이는 칩이 ATC 도어 오픈시에 매거진의 위로 떨어져서 매거진에 대기중인 공구와 램 사이에 끼여서 공구가 램에 정확하게 장착되지 못하는 오류를 통해 공작기계의 안정성과 신뢰성이 감소하는 문제점이 있었다.

더욱이, 종래 수직형 공작기계, 특히 대형 수직 선반과 같은 수직형 공작기계의 ATC 도어장치는 ATC 도어의 상부에 쌓인 칩이 ATC 도어의 오픈시에 비가공영역 내부로 유입되어 매거진과 같은 장비의 손상이나 파손을 초래함에 따라 유지부수 비용이 증가하고, 비가공시간이 증가되는 문제점이 있었다.

게다가, 종래 수직형 공작기계, 특히 대형 수직 선반과 같은 수직형 공작기계의 ATC 도어장치는 ATC 도어장치가 오직 1축의 수평방향으로 이동하고 크로스레일과 분리되어 수직방향으로 이동하지 않음에 따라 비가공영역으로 유입되는 칩과 절삭유 등으로 인해 가공정밀도가 감소하고, 작업환경이 오염되어 작업자의 불편과 불만을 초래하며, 공작기계의 소형화를 도모하지 못하고 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.

이처럼, 수직형 공작기계, 특히 대형 수직 선반과 같은 공작기계의 ATC 도어장치는 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 이송하고, 비가공영역의 개방시에 수평방향으로 이송할 수 있도록 2축 이동이 가능한 공작기계의 ATC 도어장치의 개발이 시급한 실정이다.

대한민국 특허공개공보 제10-2019-0021055호 대한민국 특허공개공보 제10-2019-0096015호 대한민국 공개실용신안공보 제20-1998-060855호 대한민국 특허공개공보 제10-2015-0100217호 대한민국 특허등록공보 제10-0779805호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수직형 공작기계의 일종인 대형 수직 선반에서 ATC 도어유닛이 공작물의 가공시에 비가공영역을 폐쇄한 상태로 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 이동하고, 공구교환시에는 수평방향으로 직선 왕복 이동하여 매거진이 설치되는 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 2축 구동함에 따라 비가공영역에 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하고, 칩 등에 의한 장비의 손상을 방지하며, 유지보수 시간과 비용을 감소하고, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화하고, 칩 등에 의한 램 공구장착 오류 등을 최소화하여 공작기계의 안전성과 신뢰성을 향상하며, 장비의 소형화를 도모할 수 있는 공작기계의 ATC 도어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 크로스레일; 상기 크로스레일을 따라 폭방향 또는 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 램; 상기 램에 탈부착 가능하게 장착되어 공작물을 가공하기 위한 복수의 공구를 수납하는 매거진; 및 제1 커버부와 제2 커버부를 구비하고, 상기 매거진이 배치되는 비가공영역과 공작물이 가공되는 가공영역을 구획하고 상기 비가공영역을 개폐하는 ATC 도어유닛;을 포함하고, 상기 ATC 도어유닛은 상기 제2 커버부가 수직방향으로 이동할 때에 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부가 서로 중첩됨에 따라 수직방향으로 신축될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 상기 ATC 도어유닛은 상기 제1 커버부 또는 상기 제2 커버부를 수평방향으로 직선 왕복 이동시키는 동력을 발생하는 구동부;를 더 포함하고, 상기 제1 커버부는 하부가 베드에 결합되고, 상기 제2 커버부는 상부가 상기 크로스레일에 결합되되 상기 크로스레일의 수직방향 이동과 연동하여 수직방향으로 이동하여 상기 제1 커버부와 접철되도록 상기 제1 커버부의 상부에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 상기 ATC 도어유닛은 공작물의 가공시에 상기 비가공영역을 폐쇄한 상태로 상기 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 신축 이동하고, 공구교환시에 수평방향으로 직선 왕복 이동하여 상기 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 상기 ATC 도어유닛은 상기 제1 커버부가 수평방향으로 슬라이딩 이동 가능하면서 수직방향으로 고정 지지되도록 상기 제1 커버부의 하부를 상기 베드에 결합시키는 결합부; 및 상기 제1 커버부의 수평방향 슬라이딩 이동과 연동하여 상기 제2 커버부를 수평방향으로 슬라이딩 이동시키고, 상기 크로스레일의 수직방향 이동과 연동하여 상기 제2 커버부를 수직방향으로 슬라이딩 이동시키도록 상기 제2 커버부의 상부를 상기 크로스레일에 체결하는 조인트부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 ATC 도어유닛의 상기 결합부는 상기 제1 커버부에 결합 설치되는 브릿지부; 상기 베드에 결합 설치되어 수평방향으로 연장 형성되는 레일부; 및 상기 레일부를 따라 활주 가능하도록 상기 브릿지부에 결합 설치되는 롤러부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 ATC 도어유닛의 상기 결합부는 상기 브릿지부 또는 상기 베드에 고정 설치되어 상기 레일부와 상기 롤러부를 차폐하는 차폐부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 ATC 도어유닛의 상기 조인트부는 상기 제2 커버부에 결합 설치되는 연결부; 및 크로스레일 커버에 결합 설치되어 상기 레일부와 수직방향으로 마주하면서 수평방향으로 평행하도록 연장 형성되는 가이드부;를 포함하고, 상기 연결부는 상기 가이드부를 따라 수평방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 가이드부에 결합될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 상기 ATC 도어유닛은 상기 제1 커버부의 수평방향 슬라이딩 이동시에 상기 제1 커버부를 지지하기 위해 상기 제1 커버부와 상기 베드에 결합 설치되어 상기 구동부와 수평방향으로 평행하도록 연장 형성되는 지지부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 상기 ATC 도어유닛은 상기 구동부의 작동에 따라 상기 ATC 도어유닛의 개방 또는 폐쇄상태를 확인하기 위해 상기 제1 커버부와 상기 베드에 배치되는 센싱부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 ATC 도어장치의 ATC 도어유닛의 상기 제1 커버부의 수직방향 길이는 상기 제2 커버부의 수직방향 길이보다 길게 형성되고, 상기 제1 커버부는 상기 제2 커버부의 수직방향 슬라이딩 이동시에 상기 제2 커버부가 상기 제1 커버부에 중첩되도록 절곡 형성되는 절곡부를 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 수직형 공작기계의 일종인 대형 수직 선반에서 ATC 도어유닛이 공작물의 가공시에 비가공영역을 폐쇄한 상태로 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 이동하고, 공구교환시에는 수평방향으로 직선 왕복 이동하여 매거진이 설치되는 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 2축 구동함에 따라 비가공영역에 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하고, 칩 등에 의한 장비의 손상이나 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 크로스레일의 이동과 연동하여 수직방향으로 이동하고, 비가공영역 개방시에 수평방향으로 2축 구동함에 따라 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하여 공작기계의 유지보수 시간과 비용을 감소하고, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 크로스레일의 이동과 연동하여 수직방향으로 제2 커버부가 동시에 이동함에 따라 크로스레일과 제2 커버부와의 사이에 이송시 간섭회피를 위한 별도의 공간확보가 필요없어 장비의 소형화 및 공간활용도 극대화를 도모하고, 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하여 작업환경을 개선하고, 작업자의 편의를 도모할 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 비가공영역으로 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 최대한 방지하여 칩 등에 의한 매거진에 보관중인 공구의 오염에 의한 램 공구장착 오류를 방지하여 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상하고, 가공정밀도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 폐쇄된 상태로 크로스레일이 수직방향 상부로 최대한 이동한 상태의 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 폐쇄된 상태로 크로스레일이 수직방향 하부로 일부 이동한 상태의 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 개방된 상태의 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 정면도를 나타낸다.
도 5는 도 4의 C-C선의 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 4의 D-D선의 일부 단면도와 상세도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 폐쇄된 상태로 크로스레일이 수직방향 상부로 최대한 이동한 상태의 우측면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 폐쇄된 상태로 크로스레일이 수직방향 하부로 일부 이동한 상태의 우측면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 개방된 상태의 우측면도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 폐쇄된 상태로 크로스레일이 수직방향 상부로 최대한 이동한 상태의 사시도를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 폐쇄된 상태로 크로스레일이 수직방향 하부로 일부 이동한 상태의 사시도를 나타내며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 개방된 상태의 사시도를 나타낸다. 도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 정면도를 나타내고, 도 5는 도 4의 C-C선의 단면도를 나타내며, 도 6은 도 4의 D-D선의 일부 단면도와 상세도를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 폐쇄된 상태로 크로스레일이 수직방향 상부로 최대한 이동한 상태의 우측면도를 나타내고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 폐쇄된 상태로 크로스레일이 수직방향 하부로 일부 이동한 상태의 우측면도를 나타내며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 공작기계의 ATC 도어장치에서 ATC 도어유닛이 개방된 상태의 우측면도를 나타낸다.

이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "폭방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 1 내지 도 9에서 X축 방향을 의미하고, "수평방향"이란 폭방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향, 즉 도 1 내지 도 9에서 Y축 방향을 의미하며, "수직방향"이란 폭방향과 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 높이방향, 즉 도 1 내지 도 9에서 Z축 방향을 의미한다. 또한, "상부(상승)"이란 도 1 내지 도 9에서 지면에 대해 위쪽 방향으로 올라가는 방향 즉 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, "하부(하강)"란 도 1 내지 도 9에서 지면에 대해 아래쪽 방향으로 내려가는 방향 즉 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다.

또한, 내측(내부)이란 동일부재에서 상대적으로 중심에 가까운 쪽 즉, 도 1 내지 도 9에서 각 구성 또는 공작기계의 안쪽을 의미하고, 외측(외부)란 동일부재에서 상대적으로 중심에서 먼쪽 즉 도 1 내지 도 9에서 각 구성 또는 공작기계의 바깥쪽을 의미한다.

또한, "가공영역"이란 스핀들의 척(4)에 공작물이 장착되고, 램에 탈부착 가능하게 장착되는 공구에 의해 가공이 이루어지는 영역으로 도 1 내지 도 9에서 공작기계의 하우징(6)의 내부 중에서 A로 표시되는 공간을 의미하고, "비가공영역"이란 공구에 의해 공작물의 가공이 이루어지지 않는 영역으로 도 1 내지 도 9에서 공작기계의 하우징(6)의 내부 중에서 매거진이 설치되는 B로 표시되는 공간을 의미한다.

도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치(10)를 설명한다. 도 1 내지 도 9에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 ATC 도어장치(10)가 설치되는 공작기계(1)는 수직형 공작기계로 특히 대형 수직 선반이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다른 유형의 공작기계 등에 설치될 수 있다. 도 1 내지 도 9에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치(10)는 크로스레일(100), 램(200), 매거진(300), 및 ATC 도어유닛(400)을 포함한다.

공작기계(1)는 지면 또는 베이스에 베드(2)가 설치된다. 베드(2)는 공작물을 가공하는 지지대 역할을 수행하고, 공작물을 가공하기 위해 필요한 부품들이 설치되는 공간과 서포트 기능을 수행한다.

또한, 베드를 기준으로 공작기계의 내부에 장착되는 각종 장비를 보호하도록 하우징(6)이 설치된다. 하우징의 전방에 공작기계의 도어(3)가 개폐가능하게 설치된다. 도어(3)는 가공영역을 개방 또는 폐쇄가능하도록 슬라이딩 이동 가능하도록 하우징의 전방에 1개 또는 복수개로 설치될 수 있다.

척(4)은 베드의 상부에서 가공영역에 배치된다. 척의 하부에 스핀들이 설치되어 척의 상부에 클램핑되는 공작물(5)을 회전시킨다.

크로스레일(100)은 하우징의 내부에서 수직방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치된다.

램(200)은 크로스레일을 따라 폭방향(X축 방향) 또는 수직방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 설치된다.

매거진(300)은 램에 탈부착 가능하게 장착되어 공작물을 가공하기 위한 복수의 공구를 수납한다. 또한, 다양한 가공을 수행하고, 신속하게 매거진에 수납된 공구와 램에 장착된 공구를 교환하여 생산성을 향상시키기 위해 본 발명에 의한 공작기계(1)는 자동공구교환장치(ATC)를 구비한다.

ATC 도어유닛(400)은 매거진이 배치되는 비가공영역(B)과 공작물이 가공되는 가공영역(A)을 구획하고 비가공영역을 개폐한다. 제어부의 제어에 따라 램에 장착되는 공구로 척에 클램핑되어 회전하는 공작물을 가공영역(A)에서 가공한다.

가공영역(A)에서 램에 장착된 공구로 공작물을 가공할 때에 절삭유를 공급하여 마찰열에 의한 공작물과 공구의 열변형을 방지한다. 가공영역에서 공작물 가공시에 공작물에서 칩이 발생한다.

또한, 공구교체가 필요한 경우에 제어부의 제어에 따라 매거진에 보관중인 공구를 램에 장착되는 공구와 교환이 필요하고 이를 위해 비가공영역(B)이 개방되어야 한다.

본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 ATC 도어유닛(400)은 제2 커버부가 수직방향으로 이동할 때에 제1 커버부와 제2 커버부가 서로 중첩됨에 따라 수직방향으로 신축하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치의 ATC 도어유닛(400)은 공작물의 가공시에 비가공영역을 폐쇄한 상태로 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 이동하고, 공구교환시에 수평방향으로 직선 왕복 이동하여 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄한다.

따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 수직형 공작기계의 일종인 대형 수직 선반에서 ATC 도어유닛이 제2 커버부가 수직방향으로 이동할 때에 제1 커버부와 제2 커버부가 서로 중첩되면서 수직방향으로 신축하여 공작물의 가공시에 비가공영역을 폐쇄한 상태로 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 이동하고, 공구교환시에는 수평방향으로 직선 왕복 이동하여 매거진이 설치되는 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 2축 구동함에 따라 비가공영역에 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하고, 칩 등에 의한 장비의 손상이나 파손을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 가공시에 크로스레일과 함께 수직방향으로 ATC 도어유닛의 제2 커버부가 이동하고, 공구교환이 필요할 때와 같은 비가공시에는 제1 커버부와 제2 커버부를 동시에 수평방향으로 이동시켜 2축 구동함에 따라 가공시에는 비가공영역을 폐쇄하고 비가공시에는 비가공영역을 개방하여 가공이나 비가공시시에 비가공영역으로 칩이나 절삭유가 비산 또는 유입되는 것을 방지하고, 칩 등에 의한 장비의 손상이나 파손을 방지하며, 유지보수 시간과 비용을 절감하고, 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상할 수 있다.

도 6 내지 9에 도시된 것처럼 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치(10)의 ATC 도어유닛(400)은 제1 커버부(410), 제2 커버부(420), 및 구동부(430)를 포함한다.

제1 커버부(410)는 제1 커버부의 하부가 베드(2)에 결합된다. 즉, 제1 커버부(410)는 후술하는 결합부를 통해 베드에 제1 커버부의 하부가 수직방향으로 고정되고 수평방향으로는 직선 왕복 이동 가능하게 결합 설치됨에 따라, 크로스레일의 수직방향 이동에도 불구하고 수직방향으로 직선 왕복이동하지 않고 고정되고, 후술하는 구동부에 의해 수평방향으로만 직선 왕복이동하게 된다.

또한, 도 6 내지 도 8에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치(10)의 ATC 도어유닛(400)의 제1 커버부(410)는 제1 커버부의 수직방향 길이(H1)는 제2 커버부의 수직방향 길이(H2)보다 길게 형성된다. 또한, 제1 커버부(410)는 제2 커버부(420)의 수직방향 슬라이딩 이동시에 제2 커버부가 제1 커버부에 중첩되도록 절곡 형성되는 절곡부(411)를 구비한다.

만약, 제1 커버부의 수직방향 길이(H1)가 제2 커버부의 수직방향 길이(H2)보다 짧게 형성되면 제2 커버부가 수직방향 하부로 슬라이딩 이동할 때에 제1 커버부와 접철이 원활하지 않고, 제1 커버부의 길이를 넘어서 수직방향 하부로 이동하는 경우에 제2 커버부가 손상되거나 파손됨에 따라 안전사고 발생 문제가 있다. 이에 따라 제1 커버부는 수직방향으로 하부가 고정된 상태로 제1 커버부의 수직방향 길이(H1)가 제2 커버부의 수직방향 길이(H2)보다 길게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 크로스레일의 수직방향 이송 최대거리에 따라 제1 커버부와 제2 커버부의 수직방향 길이를 효과적으로 설계하는 것이 바람직하다.

제1 커버부의 수직방향 길이(H1)가 제2 커버부의 수직방향 길이(H2)보다 길게 형성되고, 절곡부를 통해 별도의 가이드구조 없이 제2 커버부가 수직방향으로 슬라이딩 이동하여 제1 커버부의 절곡부를 통해 접철됨에 따라 ATC 도어장치의 소형화를 도모하고 제조비용과 제조시간을 감소할 수 있다.

제2 커버부(420)는 제2 커버부의 상부가 크로스레일(100)에 결합되되 크로스레일의 수직방향 이동과 연동하여 수직방향으로 이동하여 제1 커버부와 접철되도록 제1 커버부의 상부에 배치된다. 즉, 제2 커버부(420)는 후술하는 조인트부를 통해 크로스레일 커버에 제2 커버부의 상부가 크로스레일의 수직방향 이동과 연동하여 수직방향으로 이동하고, 제1 커버부가 구동부에 의해 수평방향으로 직선 왕복 이동할 때에 제2 커버부도 제1 커버부의 수평방향 이동과 연동하여 직선왕복 이동 가능하도록 결합 설치된다.

구체적으로 제2 커버부는 크로스레일이 수직방향 하부로 이동(하강)할 때에 크로스레일과 연동하여 제2 커버부가 하강함에 따라 제1 커버부의 전방으로 수직방향 하부로 슬라이딩 이동하여 접철부를 통해 제1 커버부와 접철된다. 반대로 제2 커버부는 크로스레일이 수직방향 상부로 이동(상승)할 때에 크로스레일과 연동하여 제2 커버부가 절곡부를 따라 슬라이딩 이동하여 제1 커버부의 전방을 따라 상승한다.

이처럼, 절곡부를 통해 별도의 가이드 구조 없이 제1 커버부는 수직방향으로 고정된 상태로 크로스레일의 이동과 연동하여 수직방향으로 제2 커버부만 이동함에 따라 크로스레일과 제2 커버부와의 사이에 이송시 간섭회피를 위한 별도의 공간확보가 필요없어 장비의 소형화 및 공간활용도 극대화를 도모하고, 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하여 작업환경을 개선하고, 작업자의 편의를 도모할 수 있다.

구동부(430)는 제1 커버부 또는 제2 커버부를 수평방향으로 직선 왕복 이동시키는 동력을 발생시킨다. 즉, 구동부(430)는 에어 실린더, 유압 실린더, 랙피니언과 모터 등으로 형성되어 제1 커버부 또는 제2 커버부를 수평방향(Y축방향)으로 직선 왕복 이동시켜 ATC 도어를 오픈을 시키는 동력을 발생시킨다. 도 1 내지 도 9에 제1 커버부에 구동부가 배치되어 제1 커버부의 작동에 따라 제2 커버부가 연동하여 수평방향으로 이동하는 것으로 도시되어 있으나 제2 커버부에 설치되어 제1 커버부가 연동하여 작동할 수도 있다.

도 6 내지 9에 도시된 것처럼 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치(10)의 ATC 도어유닛(400)은 결합부(440), 조인트부(450), 지지부(460), 및/또는 센싱부(470)를 포함한다.

결합부(440)는 제1 커버부가 수평방향으로 슬라이딩 이동 가능하면서 수직방향으로 고정 지지되도록 제1 커버부의 하부를 베드에 결합시킨다.

도 6 내지 도 9에 도시된 것처럼, 결합부(440)는 브릿지부(441), 레일부(442), 롤러부(443), 및 차폐부(444)를 포함한다.

브릿지부(441)는 제1 커버부에 결합 설치된다. 즉, 브릿지부는 브라켓 형태로 제1 커버부의 내측면에 탈부착 가능하게 설치되어 롤러부와 차폐부가 설치되는 공간을 형성한다.

레일부(442)는 베드에 결합 설치되어 수평방향으로 연장 형성된다. 즉, 레일부(442)는 베드에서 수평방향으로 길게 연장 형성되어 구동부의 동작에 따라 제1 커버부의 수평방향 이동시에 롤러부와 구름 슬라이딩 이동을 통해 제1 커버부의 하부를 안정적으로 지지하고 가이드하는 기능을 수행한다.

롤러부(443)는 레일부를 따라 활주 가능하도록 브릿지부에 결합 설치된다. 즉, 롤러부는 구름 가능한 바뀌 형태로 형성되어 레일부를 따라 활주한다.

차폐부(444)는 브릿지부 또는 베드에 고정 설치되어 레일부와 롤러부를 차폐한다. 즉, 차폐부는 브릿지부와 롤러부를 감싸는 형태로 형성되어 비가공영역으로 유입되는 칩과 쿨런트 등의 이물질로부터 레일부와 롤러부를 보호하여 제1 커버부의 원활한 수평이동을 도모하고, 장비의 손상이나 파손을 방지하며, 유지보수 비용과 시간을 감소하여 비가공시간을 감소하여 생산성을 극대화할 수 있다.

조인트부(450)는 제1 커버부의 수평방향 슬라이딩 이동과 연동하여 제2 커버부를 수평방향으로 슬라이딩 이동시키고, 크로스레일의 수직방향 이동과 연동하여 제2 커버부를 수직방향으로 슬라이딩 이동시키도록 상기 제2 커버부의 상부를 상기 크로스레일에 체결한다.

도 6 내지 도 9에 도시된 것처럼, 조인트부(450)는 연결부(451) 및 가이드부(452)를 포함한다.

연결부(451)는 제2 커버부에 결합 설치된다. 즉, 연결부는 브라켓 형태로 제2 커버부의 내측면에 탈부착 가능하게 설치되어 가이드부와 결합을 위한 추가적인 브라켓 등의 설치공간을 제공한다.

가이드부(452)는 크로스레일 커버(110)에 결합 설치되어 레일부와 수직방향(Z축방향)으로 마주하면서 수평방향(Y축방향)으로 평행하도록 연장 형성된다. 즉, 가이드부는 레일부와 수직방향으로 이격된 상태로 수평방향으로 평행하게 형성되어 제2 커버부가 제1 커버부의 수평방향 이동과 연동하여 수평방향으로 이동할 때에 제2 커버부를 안정적으로 지지하고 가이드하는 기능을 수행한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 가이드부는 LM가이드, 롤러팩, 캠팔로워 등으로 형성될 수 있다.

지지부(460)는 제1 커버부의 수평방향 슬라이딩 이동시에 제1 커버부를 지지하기 위해 제1 커버부와 베드에 결합 설치되어 구동부와 수평방향(Y축방향)으로 평행하도록 연장 형성된다. 즉, 지지부는 구동부의 수평방향으로 연장형성되어 구동부의 작동에 따라 제1 커버부를 레일부와 롤러부와 함께 안정적으로 지지하고 가이드하는 기능을 수행한다. 이에 따라 1차적으로 제1 커버부가 수평방향으로 안정적으로 왕복 이동하고, 제1 커버부와 연동하여 수평방향으로 왕복이동하는 제2 커버부까지 간접적으로 지지하여 안정적인 수평방향 이송을 구현한다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 지지부는 LM가이드, 롤러팩, 캠팔로워 등으로 형성될 수 있다.

센싱부(470)는 구동부의 작동에 따라 ATC 도어유닛의 개방 또는 폐쇄상태를 확인하기 위해 제1 커버부와 베드에 배치된다. 즉, 센싱부 구동부의 실린더에 삽입되어 왕복이동하는 로드 등의 구동에 따라 개방상태(오픈/open)와 폐쇄상태(클로즈/colse)를 확인하여 장비의 손상이나 파손을 미연에 방지할 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 센싱부는 2개의 위치에 설치되는 2개의 도그와 2개의 접촉스위치 형태로 형성되어 제조비용과 제조시간을 감소하고 장비의 소형화를 도모할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 수직형 공작기계의 일종인 대형 수직 선반에서 ATC 도어유닛이 공작물의 가공시에 비가공영역을 폐쇄한 상태로 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 이동하고, 공구교환시에는 수평방향으로 직선 왕복 이동하여 매거진이 설치되는 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 2축 구동함에 따라 비가공영역에 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하고, 칩 등에 의한 장비의 손상이나 파손을 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치(10)의 작동원리를 설명한다.

도 1 및 도 7에 도시된 것처럼, 공구교환이 완료된 상태에서 가공을 시작할 때에는 가공영역(A)에서 가공중에 발생하는 칩과 절삭유가 비가공영역으로 유입되는 것을 차단하고, 가공중에 ATC 도어장치로 칩과 절삭유가 쌓이는 것을 방지하기 위해 비가공영역(B)이 폐쇄된 상태로 가공여역(A)에서 크로스레일(100)이 수직방향(Z축방향)의 최상부로 있는 상태에서 램(200)에 장착된 교환된 공구로 가공을 수행한다. 이때 필요에 따라 크로스레일이 도 2 및 도 8에 화살표료 도시된 것럼 수직방향으로 왕복 이동하고, 램이 크로스레일을 따라 폭방향(X축방향)과 수직방향(Z축방향)으로 이동하면서 가공영역(A)에서 공작물 가공을 수행한다. 즉, 제1 커버부는 수직방향으로 고정된 상태에서 크로스레일의 수직방향 상하 이동에 따라 제2 커버부만이 제1 커버부를 따라 수직방향으로 슬라이딩 이동하여 제1 커버부에 접촉되면서 수직방향으로 크로스레일과 연동하여 상하이동한다.

이후, 도 3 및 도 9에 도시된 공구교환이 필요한 때에는 비가공영역(B)의 개방이 필요함에 따라 크로스레일(100)이 수직방향의 최상부로 이동하고, ATC 도어유닛(400)의 제1 커버부에 연결된 구동부가 작동하여 제1 커버부가 수평방향(Y축방향)으로 이동하고, 이와 연동하여 제2 커버부가 수평방향(Y축방향)으로 이동하여 비가공영역이 개방된다.

공구교환이 완료되면 비가공영역(B)에 설치된 매거진과 대기중인 공구를 가공중에 비산되는 칩과 절삭유로부터 보호하고 가공중에 ATC 도어장치의 상부에 칩과 절삭유와 같은 이물질이 쌓이는 것을 방지하기 위해 구동부의 작동에 따라 수평방향(Y축방향)으로 이동하여 비가공영역(B)을 폐쇄한다.

이처럼, 따라서, 본 발명에 의한 공작기계의 ATC 도어장치는 수직형 공작기계의 일종인 대형 수직 선반에서 ATC 도어유닛이 공작물의 가공시에 비가공영역을 폐쇄한 상태로 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 이동하고, 공구교환시에는 수평방향으로 직선 왕복 이동하여 매거진이 설치되는 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 2축 구동함에 따라 비가공영역에 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하고, 칩 등에 의한 장비의 손상이나 파손을 방지하고, 공작기계의 유지보수 시간과 비용을 감소하고, 비가공시간 감소에 따라 생산성을 극대화하며, 크로스레일의 이동과 연동하여 수직방향으로 제2 커버부가 동시에 이동함에 따라 크로스레일과 제2 커버부와의 사이에 이송시 간섭회피를 위한 별도의 공간확보가 필요없어 장비의 소형화 및 공간활용도 극대화를 도모하고, 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 방지하여 작업환경을 개선하고, 작업자의 편의를 도모하고, 비가공영역으로 칩이나 절삭유가 유입되는 것을 최대한 방지하여 칩 등에 의한 매거진에 보관중인 공구의 오염에 의한 램 공구장착 오류를 방지하여 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상하고, 가공정밀도를 극대화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

1 : 공작기계
100 : 크로스레일
200 : 램
300 : 매거진
400 : ATC 도어유닛
410 : 제1 커버부
420 : 제2 커버부
430 : 구동부
440 : 결합부
450 : 조인트부
460 : 지지부
470 : 센싱부
A : 가공영역
B : 비가공영역

Claims (10)

1. 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 크로스레일;
   상기 크로스레일을 따라 폭방향 또는 수직방향으로 이동 가능하게 설치되는 램;
   상기 램에 탈부착 가능하게 장착되어 공작물을 가공하기 위한 복수의 공구를 수납하는 매거진; 및
   제1 커버부와 제2 커버부를 구비하고, 상기 매거진이 배치되는 비가공영역과 공작물이 가공되는 가공영역을 구획하고 상기 비가공영역을 개폐하는 ATC 도어유닛;을 포함하고,
   상기 ATC 도어유닛은 상기 제2 커버부가 수직방향으로 이동할 때에 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부가 서로 중첩됨에 따라 수직방향으로 신축되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ACT 도어장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 ATC 도어유닛은,
   상기 제1 커버부 또는 상기 제2 커버부를 수평방향으로 직선 왕복 이동시키는 동력을 발생하는 구동부;를 포함하고,
   상기 제1 커버부는 하부가 베드에 결합되고,
   상기 제2 커버부는 상부가 상기 크로스레일에 결합되되 상기 크로스레일의 수직방향 이동과 연동하여 수직방향으로 이동하여 상기 제1 커버부와 접철되도록 상기 제1 커버부의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 ATC 도어유닛은 공작물의 가공시에 상기 비가공영역을 폐쇄한 상태로 상기 크로스레일과 연동하여 수직방향으로 신축 이동하고, 공구교환시에 수평방향으로 직선 왕복 이동하여 상기 비가공영역을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 ATC 도어유닛은,
   상기 제1 커버부가 수평방향으로 슬라이딩 이동 가능하면서 수직방향으로 고정 지지되도록 상기 제1 커버부의 하부를 상기 베드에 결합시키는 결합부; 및
   상기 제1 커버부의 수평방향 슬라이딩 이동과 연동하여 상기 제2 커버부를 수평방향으로 슬라이딩 이동시키고, 상기 크로스레일의 수직방향 이동과 연동하여 상기 제2 커버부를 수직방향으로 슬라이딩 이동시키도록 상기 제2 커버부의 상부를 상기 크로스레일에 체결하는 조인트부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 결합부는,
   상기 제1 커버부에 결합 설치되는 브릿지부;
   상기 베드에 결합 설치되어 수평방향으로 연장 형성되는 레일부; 및
   상기 레일부를 따라 활주 가능하도록 상기 브릿지부에 결합 설치되는 롤러부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 결합부는,
   상기 브릿지부 또는 상기 베드에 고정 설치되어 상기 레일부와 상기 롤러부를 차폐하는 차폐부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 조인트부는,
   상기 제2 커버부에 결합 설치되는 연결부; 및
   크로스레일 커버에 결합 설치되어 상기 레일부와 수직방향으로 마주하면서 수평방향으로 평행하도록 연장 형성되는 가이드부;를 포함하고,
   상기 연결부는 상기 가이드부를 따라 수평방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 가이드부에 결합되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 ATC 도어유닛은,
   상기 제1 커버부의 수평방향 슬라이딩 이동시에 상기 제1 커버부를 지지하기 위해 상기 제1 커버부와 상기 베드에 결합 설치되어 상기 구동부와 수평방향으로 평행하도록 연장 형성되는 지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
   
9. 제2항에 있어서,
   상기 ATC 도어유닛은,
   상기 구동부의 작동에 따라 상기 ATC 도어유닛의 개방 또는 폐쇄상태를 확인하기 위해 상기 제1 커버부와 상기 베드에 배치되는 센싱부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버부의 수직방향 길이는 상기 제2 커버부의 수직방향 길이보다 길게 형성되고, 상기 제1 커버부는 상기 제2 커버부의 수직방향 슬라이딩 이동시에 상기 제2 커버부가 상기 제1 커버부에 중첩되도록 절곡 형성되는 절곡부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 ATC 도어장치.
    

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