KR20220153003A - 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구와 방법 - Google Patents

베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구와 방법 Download PDF

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더추안 리우
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Abstract

본 발명의 베벨(beveled) 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구와 이 기구를 이용한 툴 체인지 방법에 있어서, 이 기구는 베드(bed)(1), 슬라이딩 테이블(2), 기둥(3), 램(ram)(4), 스윙 헤드(5), 툴 매거진(6)을 포함하고, 상기 스윙 헤드(5)는 공작 기계의 X축, Y축, Z축을 따라 이동되고, 상기 스윙 헤드(5)의 축선과 B축 사이의 협각이 30°내지 60°이고, 상기 툴 매거진(6)에는 절삭 공구(7)가 장착되고, 상기 스윙 헤드(5)는 자체 축선 방향을 따라 이동되면서 툴을 체인지하고, 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구와 툴 체인지 방법을 채택하면 기계손 등 복잡한 설비 없이도 공작 기계의 직선축이 상호 매칭됨에 따라 빠르고 편리하게 툴을 체인지 할 수 있음은 물론, 구조가 간단하고 안정성이 우수하며, 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.

Description

베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구와 방법
본 발명은 공작 기계의 툴 체인지 분야에 관련된 것으로, 특히 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구와 방법에 관한 것이다.
블리스크(Blisk)와 같은 미세 가공 과정에서 블레이드의 형상을 가공하기 위해 블리스크 머시닝 센터의 절삭 공구와 가공된 공작물 사이에는 일정한 수준으로 회전되고, 이러한 회전은 다양한 차원에서 공작물과 절삭 공구가 상대되게 이동되어 복합적으로 형성된 것이다.
블리스크를 더 우수하게 가공하기 위해서는 절삭 공구를 장착한 스윙 헤드와 공작 기계의 직선축 사이에 일정한 협각이 설정되고, 스윙 헤드가 툴을 체인지할 수 있도록 툴 체인지 기구와 방법이 필요하다.
본 발명은 베벨(beveled) 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구와 방법을 제공하여 빠르고 편리하게 툴을 체인지 할 수 있음은 물론, 구조가 간단하고 안정성이 우수하며, 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 베벨(beveled) 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구에 있어서, 베드(bed), 슬라이딩 테이블,기둥, 램(ram), 스윙 헤드, 툴 매거진을 포함하고, 상기 스윙 헤드는 공작 기계의 X축, Y축, Z축을 따라 이동되고, 상기 스윙 헤드의 축선과 B축 사이의 협각이 30°내지 60°이고, 상기 툴 매거진에는 절삭 공구가 장착되고, 상기 스윙 헤드는 자체 축선 방향을 따라 이동되면서 툴을 체인지할 수 있다.
더 나아가서, 상기 툴 매거진에는 커터 헤드가 설치되고, 상기 커터 헤드의 축선과 공작 기계의 Z축이 평행이고, 상기 커터 헤드에 절삭 공구가 장착되고, 상기 절삭 공구의 핸들이 상기 툴 매거진의 외측을 향한다.
더 나아가서, 상기 슬라이딩 테이블이 상기 베드의 일측에 설치되며, 상기 툴 매거진은 상기 베드의 다른 일측에 설치되고, 상기 기둥이 상기 슬라이딩 테이블에 설치되고, 상기 램은 상기 툴 매거진을 향하는 상기 기둥의 일측에 설치되고, 상기 스윙 헤드가 상기 램에 설치되고, 상기 슬라이딩 테이블이 상기 공작 기계의 Z축을 따라 이동되고, 상기 기둥이 상기 공작 기계의 Y축을 따라 이동되고, 상기 램이 상기 공작 기계의 X축을 따라 이동된다.
상술한 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 방법에 있어서, 이하 단계인,
상기 기둥이 Y축을 따라 절삭 공구를 장착할 상기 스윙 헤드를 상기 툴 매거진에서 멀리 떨어진 일단까지 이동시키는 S1;
상기 툴 매거진이 회전되고, 상기 슬라이딩 테이블이 Z축을 따라 이동되고, 상기 스윙 헤드가 B축을 감싸며 회전되고, 상기 램이 X축을 따라 이동되어 상기 스윙 헤드의 축선과 상기 절삭 공구가 동일한 축에 있는 S2;
상기 램이 X축을 따라 상기 절삭 공구 방향으로 이동되는 동시에, 상기 기둥이 Y축을 따라 상기 절삭 공구 방향으로 이동되고, 상기 램의 이동 속도와 상기 기둥의 이동 속도의 비율이 상기 스윙 헤드의 축선과 Y축 사이인 협각의 탄젠트(tangent) 값인 S3;
상기 스윙 헤드가 상기 툴 매거진에서 절삭 공구를 잡고, 상기 슬라이딩 테이블이 Z축을 따라 이동되어 상기 절삭 공구가 상기 툴 매거진에서 분리되는 S4를 포함한다.
상술한 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 방법에 있어서, 이하 단계인,
상기 절삭 공구가 장착된 상기 스윙 헤드가 B축을 감싸며 회전되어, 상기 스윙 헤드와 상기 공작 기계의 X축이 동일한 평면에 놓이는 S1;
상기 툴 매거진이 회전되어 상기 툴 매거진에 있는 툴 홀더와 커터 헤드 축 사이의 연결선이 상기 스윙 헤드의 축선과 상호 평행인 S2;
상기 슬라이딩 테이블이 상기 공작 기계의 Z축을 따라 이동되어, 상기 스윙 헤드가 장착 개구가 설치된 상기 툴 홀더의 일측에 배치되고, 상기 램이 상기 공작 기계의 X축을 따라 이동되고, 상기 기둥이 상기 공작 기계의 Y축을 따라 이동되어, 상기 스윙 헤드의 상기 절삭 공구가 상기 툴 매거진에 있는 상기 툴 홀더의 상기 장착 개구에 맞춰지는 S3;
상기 슬라이딩 테이블이 상기 공작 기계의 Z축을 따라 상기 장착 개구를 향해 이동되고, 상기 절삭 공구가 상기 툴 홀더에 들어가는 S4;
상기 램이 X축을 따라 상기 절삭 공구에서 멀리 떨어지는 방향으로 이동되는 동시에, 상기 기둥이 Y축을 따라 상기 절삭 공구에서 멀리 떨어지는 방향으로 이동되고, 상기 램의 이동 속도와 상기 기둥의 이동 속도의 비율이 상기 스윙 헤드의 축선과 Y축 사이인 협각의 탄젠트(tangent) 값으로, 상기 절삭 공구가 상기 스윙 헤드에서 분리되는 S5를 포함한다.
본 발명은 베벨(beveled) 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구와 방법을 제공하여 기계손 등 복잡한 설비 없이도 공작 기계의 직선축이 상호 매칭됨에 따라 빠르고 편리하게 툴을 체인지 할 수 있음은 물론, 구조가 간단하고 안정성이 우수하며, 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 실시예 또는 종래 기술의 기술 방안을 더 상세하게 설명하기 위해, 아래는 실시예 또는 종래 기술을 서술하는 데 필요한 도면을 간략하게 소개한다. 아래 서술에서 도면은 본 발명의 일부 실시예에만 해당하는 것으로, 통상의 기술자는 창의적인 노동을 거치지 않은 전제 하에 아래 도면들에 근거하여 기타 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에서 개시하는 베벨(beveled) 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구의 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명에서 툴 체인지 기구가 스윙 헤드가 툴이 없는 상태일 때 툴 매거진에서 툴을 꺼낼 때의 초기 위치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 툴 체인지 기구에 있는 스윙 헤드와 절삭 공구가 동일한 축에 있을 때를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 스윙 헤드가 자체 축선 방향을 따라 이동되면서 툴을 취하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 툴 체인지 기구가 툴을 취한 후, 절삭 공구에서 툴 매거진이 분리되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 툴 체인지 기구가 스윙 헤드가 툴이 있는 상태에서 툴 매거진으로 툴을 보낼 때의 초기 위치를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 툴 체인지 기구가 툴을 보낼 때, 절삭 공구가 툴 홀더의 장착 개구에 맞춰지는 것을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 툴 체인지 기구가 툴을 툴 매거진에 보내는 것을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 스윙 헤드와 절삭 공구가 분리된 것을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 실시예의 목적, 기술 방안 및 이점을 더 명료하게 설명하기 위해 아래는 본 발명에서 실시예의 도면을 결합하여, 본 발명 실시예의 기술 방안을 상세하고 완전하게 서술하였다. 서술된 실시예는 본 발명의 일부분의 실시예일 뿐이며, 전체 실시예에 해당되지 않는다. 본 발명의 실시예에 근거하여, 통상의 기술자는 창의적인 노동이 없다는 전제 하에 획득한 기타 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 베벨(beveled) 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구에 있어서, 베드(bed)(1), 슬라이딩 테이블(2), 기둥(3), 램(ram)(4), 스윙 헤드(5), 툴 매거진(6)을 포함하고, 슬라이딩 테이블(2)이 베드(1)의 일측에 설치되며, 툴 매거진(6)은 베드(1)의 다른 일측에 설치되고, 기둥(3)이 슬라이딩 테이블(2)에 설치되고, 램(4)은 툴 매거진(6)을 향하는 기둥의 일측에 설치되고, 스윙 헤드(5)가 램(4)에 설치되고, 슬라이딩 테이블(2)이 공작 기계의 Z축을 따라 이동되고, 기둥(3)이 공작 기계의 Y축을 따라 이동되고, 램(4)이 공작 기계의 X축을 따라 이동되고, 램(4)의 축선이 B축이고, B축과 Y축이 상호 평행되고, 스윙 헤드(5)가 B축을 감싸며 회전된다. 슬라이딩 테이블(2), 기둥(3), 램(4), 스윙 헤드(5)는 공작 기계의 X축, Y축, Z축을 따라 이동되고, 스윙 헤드(5)의 축선과 B축 사이의 협각이 30°내지 60°이고, 스윙 헤드(5)는 이 축선 방향을 따라 이동되면서 툴을 체인지한다.
스윙 헤드(5)의 축선과 Y축 사이에는 협각이 존재하며, 스윙 헤드는 Y축 방향에 있는 기둥(3)의 이동을 통해 기타 방향에서의 이동과 결합하여 이의 자체 축 방향을 따라 이동되고, 본 실시예에서, 툴이 체인지될 때, 스윙 헤드와 X축이 동일한 평면에 놓이고, Y축과 X축의 방향의 복합적인 이동으로 인해 이의 자체적인 축 방향을 따라 이동될 수 있고, 툴 매거진에 있는 절삭 공구의 방향과 스윙 헤드(5)의 축선 방향을 동일하게 설치하고, 스윙 헤드를 절삭 공구와 동축인 위치까지 이동시키면 스윙 헤드(5)의 이동으로 보간 및 툴 체인지를 구현할 수 있다.
더 나아가서, 가장 바람직하게는, 스윙 헤드(5)의 축선과 Y축 사이의 각도가 45°이다. 툴 체인지 동작에서 45°스윙 헤드가 차지하는 이동 공간과 이동 간섭이 적어 기타 부재와 상호 영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
스윙 헤드(5)가 이의 축선 방향을 따라 이동되는 것은 두개의 축이 이동되어 복합된 것이기 때문에, 스윙 헤드(5)의 축선과 Y축 사이의 각도가 45°로 설정될 때, 두개의 축이 이동되는 것을 균형있게 만들 수 있어, 두개의 축의 이동 속도가 같고, 이동 거리가 동일해진다. 이는 베드의 구조 설계를 더욱 균형적이게 만들 뿐만 아니라 툴 체인지 동작을 더 쉽게 제어할 수 있다.
더 나아가서, 툴 매거진(6)에는 커터 헤드가 설되고, 커터 헤드의 축선과 공작 기계의 Z축이 평행이고, 커터 헤드에 절삭 공구(7)가 장착되고, 절삭 공구(7)의 핸들이 툴 매거진(6)의 외측을 향한다.
툴 매거진(6)의 가장자리에는 툴 홀더(8)가 설치되고, 툴 홀더(8)의 측면에는 장착 개구가 설치되고, 절삭 공구(7)의 핸들 지점에는 클램핑 홈이 설치되고, 절삭 공구(7)가 클램핑 홈을 통해 툴 매거진(6)을 따라 툴 홀더(8)의 장착 개구에 반경 방향으로 장착된다. 툴 홀더(8)로 고정된 절삭 공구(7)가 반경 방향의 힘을 견딜 수 있고, 스윙 헤드가 자체 축선 방향과 툴 매거진(6)을 반경 방향으로 합쳐 자체 축선 방향을 따라 절삭 공구(7) 위치까지 이동되고, 툴 핸들을 잡은 후, 툴 홀더(8)의 측면으로 이동되어 절삭 공구(7)가 툴 매거진(6)에서 분리된다.
스윙 헤드가 툴이 없는 상태에서, 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 방법은 이하 단계인,
도 2에 도시된 바와 같이, 기둥이 Y축을 따라 툴 매거진에서 분리된 일단까지 이동되어, 슬라이딩 테이블이 Z축을 따라 이동될 때 스윙 헤드와 툴 매거진이 충돌되는 것을 방지할 수 있고;
툴 매거진이 회전되고, 절삭 공구의 각도가 조정되어, 슬라이딩 테이블이 Z축을 따라 이동되고, 스윙 헤드가 B축을 감싸며 회전되어, 램이 X축을 따라 이동됨으로써, 스윙 헤드와 절삭 공구가 동일한 축에 놓이고, B축이 램의 축선이다. 본 실시예에서, 스윙 헤드와 램이 연결되는 일단이 스윙 헤드와 절삭 공구가 연결될 수 있는 일단보다 높고, 이때, 스윙 헤드와 절삭 공구의 위치는 도 3에 도시된 바와 같고;
도 4에 도시된 바와 같이, 램이 X축을 따라 절삭 공구의 방향으로 이동되는 동시에, 기둥이 Y축을 따라 절삭 공구 방향으로 이동되고, 램의 이동 속도와 기둥의 이동 속도의 비율이 스윙 헤드의 축선과 Y축 사이인 협각의 탄젠트(tangent) 값이고; 본 실시예에서, 스윙 헤드와 Y축 사이의 협각이 45°이고, 램의 이동 속도와 기둥의 이동 속도는 서로 같고;
스윙 헤드가 절삭 공구를 잡고, 도 5에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 테이블이 Z축을 따라 이동됨으로써 절삭 공구와 툴 매거진이 분리되는 것을 포함한다.
스윙 헤드가 툴을 가진 상태에서, 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 방법은 이하 단계인,
도 6에 도시된 바와 같이, 스윙 헤드가 B축을 감싸며 회전됨으로써 스윙 헤드와 공작 기계의 X축이 동일한 평면에 놓이고, 본 실시예에서, 스윙 헤드와 램이 연결되는 일단이 스윙 헤드와 절삭 공구가 연결될 수 있는 일단보다 높고;
툴 매거진이 회전되어 툴 매거진에 있는 툴 홀더와 커터 헤드 중심 사이에 있는 연결선이 스윙 헤드의 축선과 상호 평행되며, 이때 툴 홀더에 절삭 공구가 없고, 절삭 공구가 설치되어야 하는 위치에 놓이고;
슬라이딩 테이블이 공작 기계의 Z축을 따라 이동되어, 스윙 헤드가 장착 개구가 설치되는 장착될 툴 홀더의 일측에 배치되고, 상기 램이 공작 기계의 X축을 따라 이동되고, 기둥이 공작 기계의 Y축을 따라 이동되어, 스윙 헤드의 절삭 공구가 툴 매거진에 있는 툴 홀더의 장착 개구에 맞춰지고, 이때 스윙 헤드와 툴 매거진의 위치가 도 7에 도시된 바와 같고;
도 8에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 테이블이 공작 기계의 Z축을 따라 장착 개구를 향해 이동되고, 절삭 공구가 툴 홀더에 들어가고;
도 9에 도시된 바와 같이, 램이 X축을 따라 절삭 공구의 방향에서 멀리 떨어지는 방향으로 이동되는 동시에, 기둥이 Y축을 따라 절삭 공구의 방향에서 멀리 떨어지는 방향으로 이동되고, 램의 이동 속도와 기둥의 이동 속도의 비율이 스윙 헤드의 축선과 Y축 사이인 협각의 탄젠트(tangent) 값으로, 절삭 공구가 스윙 헤드에서 분리되고, 본 실시예에서, 스윙 헤드와 Y축 사이의 협각이 45°이고, 램의 이동 속도와 기둥의 이동 속도는 서로 같은 것을 포함한다.
위와 같이 각 실시예는 본 발명의 기술 방안을 설명하는 데에만 사용되며, 이를 제한하지 않는다. 통상의 기술자는 상술한 각 실시예가 본 발명을 상세하게 설명한 것을 참조하더라도, 상기 각 실시예에 기재된 기술방안을 여전히 수정할 수 있거나, 이 중에서 일부 또는 전체 기술 특징에 대한 등가적 치환을 할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 이러한 수정 또는 치환은 해당 기술 방안의 본질이 본 발명 각 실시예의 기술 방안 범위를 벗어나지 않는다.
1: 베드(bed)
2: 슬라이딩 테이블
3: 기둥
4: 램(ram)
5: 스윙 헤드
6: 툴 매거진
7: 절삭 공구
8: 툴 홀더

Claims (5)

  1. 베벨(beveled) 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구에 있어서,
    베드(bed)(1), 슬라이딩 테이블(2), 기둥(3), 램(ram)(4), 스윙 헤드(5), 툴 매거진(6)을 포함하고, 상기 스윙 헤드(5)는 공작 기계의 X축, Y축, Z축을 따라 이동되고, 상기 스윙 헤드(5)의 축선과 B축 사이의 협각이 30°내지 60°이고, 상기 툴 매거진(6)에는 절삭 공구(7)가 장착되고, 상기 스윙 헤드(5)는 자체 축선 방향을 따라 이동되면서 툴을 체인지하는 것을 특징으로 하는 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 툴 매거진(6)에는 커터 헤드가 설치되고, 상기 커터 헤드의 축선과 상기 공작 기계의 Z축이 평행이고, 상기 커터 헤드에 절삭 공구(7)가 장착되고, 상기 절삭 공구(7)의 핸들이 상기 툴 매거진(6)의 외측을 향하는 것을 특징으로 하는 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩 테이블(2)이 상기 베드(1)의 일측에 설치되며, 상기 툴 매거진(6)은 상기 베드(1)의 다른 일측에 설치되고, 상기 기둥(3)이 상기 슬라이딩 테이블(2)에 설치되고, 상기 램(4)은 상기 툴 매거진(6)을 향하는 상기 기둥(3)의 일측에 설치되고, 상기 스윙 헤드(5)가 상기 램(4)에 설치되고, 상기 슬라이딩 테이블(2)이 상기 공작 기계의 Z축을 따라 이동되고, 상기 기둥(3)이 상기 공작 기계의 Y축을 따라 이동되고, 상기 램(4)이 상기 공작 기계의 X축을 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 기구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 방법에 있어서,
    이하 단계인,
    상기 기둥이 Y축을 따라 절삭 공구를 장착할 상기 스윙 헤드를 상기 툴 매거진에서 멀리 떨어진 일단까지 이동시키는 S1;
    상기 툴 매거진이 회전되고, 상기 슬라이딩 테이블이 Z축을 따라 이동되고, 상기 스윙 헤드가 B축을 감싸며 회전되고, 상기 램이 X축을 따라 이동되어 상기 스윙 헤드의 축선과 상기 절삭 공구가 동일한 축에 있는 S2;
    상기 램이 X축을 따라 상기 절삭 공구 방향으로 이동되는 동시에, 상기 기둥이 Y축을 따라 상기 절삭 공구 방향으로 이동되고, 상기 램의 이동 속도와 상기 기둥의 이동 속도의 비율이 상기 스윙 헤드의 축선과 Y축 사이인 협각의 탄젠트(tangent) 값인 S3;
    상기 스윙 헤드가 상기 툴 매거진에서 절삭 공구를 잡고, 상기 슬라이딩 테이블이 Z축을 따라 이동되어 상기 절삭 공구가 상기 툴 매거진에서 분리되는 S4;를 포함하는 것을 특징으로 하는 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 방법에 있어서,
    이하 단계인,
    상기 절삭 공구가 장착된 상기 스윙 헤드가 B축을 감싸며 회전되어, 상기 스윙 헤드와 상기 공작 기계의 X축이 동일한 평면에 놓이는 S1;
    상기 툴 매거진이 회전되어 상기 툴 매거진에 있는 툴 홀더와 커터 헤드 축 사이의 연결선이 상기 스윙 헤드의 축선과 상호 평행인 S2;
    상기 슬라이딩 테이블이 상기 공작 기계의 Z축을 따라 이동되어, 상기 스윙 헤드가 장착 개구가 설치된 상기 툴 홀더의 일측에 배치되고, 상기 램이 상기 공작 기계의 X축을 따라 이동되고, 상기 기둥이 상기 공작 기계의 Y축을 따라 이동되어, 상기 스윙 헤드의 절삭 공구가 상기 툴 매거진에 있는 상기 툴 홀더의 상기 장착 개구에 맞춰지는 S3;
    상기 슬라이딩 테이블이 상기 공작 기계의 Z축을 따라 상기 장착 개구를 향해 이동되고, 상기 절삭 공구가 상기 툴 홀더에 들어가는 S4;
    상기 램이 X축을 따라 상기 절삭 공구의 방향에서 멀리 떨어지는 방향으로 이동되는 동시에, 상기 기둥이 Y축을 따라 상기 절삭 공구의 방향에서 멀리 떨어지는 방향으로 이동되고, 상기 램의 이동 속도와 상기 기둥의 이동 속도의 비율이 상기 스윙 헤드의 축선과 Y축 사이인 협각의 탄젠트(tangent) 값으로, 상기 절삭 공구가 상기 스윙 헤드에서 분리되는 S5;를 포함하는 것을 특징으로 하는 베벨 스윙 헤드의 보간 및 툴 체인지 방법.
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