WO2021221387A1 - 공작기계 - Google Patents

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WO2021221387A1
WO2021221387A1 PCT/KR2021/005107 KR2021005107W WO2021221387A1 WO 2021221387 A1 WO2021221387 A1 WO 2021221387A1 KR 2021005107 W KR2021005107 W KR 2021005107W WO 2021221387 A1 WO2021221387 A1 WO 2021221387A1
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WO
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unit
spindle
stacking
stacking unit
machine tool
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PCT/KR2021/005107
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English (en)
French (fr)
Inventor
정성훈
Original Assignee
두산공작기계 주식회사
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    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
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    • B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool, and more particularly, the lamination unit is detachably mounted on the spindle instead of the tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the lamination unit according to the lamination position of the workpiece by the storage unit. It relates to a machine tool that can expand the area of additive manufacturing by minimizing
  • a machine tool refers to a machine used for the purpose of processing a metal/non-metal workpiece into a desired shape and size using an appropriate tool by various cutting or non-cutting methods.
  • multi-tasking machine means a turning center equipped with a multi-function automatic tool changer (ATC) and tool magazine that performs various machining types such as turning, drilling, tapping, and milling.
  • ATC multi-function automatic tool changer
  • the operator loads the tool required for machining or manually loads the tool into the tool magazine when exchanging it.
  • NC numerical control
  • CNC computerized numerical control
  • the machine tool includes a table on which a workpiece material is seated and transferred for processing the workpiece, a pallet for preparing the workpiece before processing, a spindle that rotates when a tool or workpiece is combined, a tailstock for supporting the workpiece, etc. during processing, a vibration isolator etc. are provided.
  • a table, a tool rest, a main shaft, a tailstock, a vibration isolator, etc. are provided with a conveying unit which conveys along a conveying axis in order to perform various processing.
  • a machine tool uses a plurality of tools for various processing, and a tool magazine or a turret is used as a tool storage place for storing and storing a plurality of tools.
  • Such a machine tool uses a plurality of tools for various processing, and a tool magazine is used in the form of a tool storage place storing a plurality of tools.
  • a machine tool is provided with an automatic pallet changer (APC, Automatic Palette Changer) in order to minimize the non-working time.
  • the automatic pallet changer (APC) automatically exchanges pallets between the workpiece machining area and the workpiece installation area. Pallets may be loaded with workpieces.
  • a machine tool is provided with an automatic tool changer (ATC, Automatic Tool Changer) for withdrawing or receiving a specific tool from the tool magazine by the command of the numerical control unit in order to improve the productivity of the machine tool.
  • ATC Automatic Tool Changer
  • a machining center refers to a machine tool equipped with an automatic tool changing device, etc., and performing a wide range of machining that can be performed on lathes, milling, drilling, boring machines, etc. by exchanging various types of tools. It is divided into vertical machining center and horizontal machining center in which the axis is mounted vertically.
  • a vertical machining center includes a bed and a saddle installed on the top of the bed, a table installed on the saddle on which a workpiece is placed, a column vertically mounted on the back of the bed, a spindle mounted on the column, and driving these spindles.
  • a power transmission system and an electronic control system for controlling the operation may be provided, and an automatic tool changer, a tool magazine, and a headstock for clamping the tool may be further provided.
  • a machining center when a machining center is subdivided, it can be classified into a column moving type machining center, a saddle moving type machining center, and a ram type machining center.
  • a column moving type machining center and a saddle moving type machining center mainly have a structure in which two axes (X-axis, Y-axis) and one axis (Z-axis) move separately
  • the ram-type machining center has a structure in which three axes (X-axis, Y-axis, Z-axis) move simultaneously.
  • the saddle is movably coupled to the upper part of the bed in the X-axis direction (vertical direction), the column is movably coupled to the upper part of the saddle in the Y-axis direction (horizontal direction), and the spindle is the column. is movably coupled to the Z-axis direction (height direction).
  • the transfer part consists of a ball screw, a linear guide, a servo motor, and the like.
  • Metal materials are easy to form into various shapes, and as they have advantages such as excellent electromagnetic properties and high strength, they account for more than 60% of industrial basic materials.
  • the traditional forming method of these metals is plastic processing, which is made into various shapes by applying an external force to the material. That is, in traditional machining or metal processing, processing is performed in a way that the material is cut and removed.
  • 3D printing refers to the technology of outputting objects with a printer. It is a method similar to the existing printer that prints letters on paper, and uses a 3D modeling file as an output source to output a 3D product, and this machine is called a 3D printer. do.
  • 3D products were mainly printed using curable materials such as plastics, but in recent years it has become possible to output 3D products using metal.
  • 3D printing using metal mainly uses metal powder as a material.
  • PB Powder Bed Fusion
  • BJ Binder Jetting
  • DED Directed Energy Deposition
  • the conventional machine tool performs additive manufacturing in a state in which the laminating device 6 is fixedly attached to the left or right side of the spindle 5 .
  • the conventional machine tool is always mounted on the spindle even when the lamination device is not used and is exposed to the machining area, and thus is contaminated by chips, cutting oil, or foreign substances, thereby increasing maintenance costs.
  • the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the lamination unit, which is mounted on the spindle according to the lamination position of the workpiece by the storage unit. Instead, it is detachably mounted on the spindle to minimize interference with other structures during additive manufacturing to increase the utility of additive manufacturing, and at the same time to prevent interference during general machining to increase processing precision and to process complex shapes quickly This reduces processing costs, maximizes productivity by reducing non-working time, and reduces maintenance costs by minimizing contamination of the stacking unit by chips and foreign substances by separating and storing the stacking unit during general processing rather than additive manufacturing. It is to provide a machine tool that can save time and improve the stability and reliability of the machine tool.
  • the machine tool includes a bed; a table on which the workpiece is mounted to be tilted on the bed; a saddle movably installed on the bed; a column movably installed in the saddle; a spindle installed on the column to be movable and tiltable to clamp or unclamp a tool and process a workpiece; and a lamination unit for laminating the workpiece, wherein the lamination unit is detachably attached to the spindle instead of the tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the lamination unit according to the lamination position of the work piece.
  • the lamination unit is detachably attached to the spindle instead of the tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the lamination unit according to the lamination position of the work piece.
  • the machine tool stores the laminating unit and is mounted on the bed or the table to change the mounting position of the laminating unit when the laminating unit is mounted on the spindle. It may further include a storage unit to be installed.
  • the machine tool may further include a transfer unit for transferring the saddle, the column, and the spindle.
  • the machine tool automatically changes the mounting position of the laminating unit when the laminating unit is mounted on the spindle according to the laminating position and the additive manufacturing sequence of the workpiece.
  • a control unit for controlling the operation of the transfer unit, the stacking unit, and the storage unit may further include.
  • the lamination unit of the machine tool includes an optical unit for laser laminating the work piece; a support part having one side coupled to the optic part; and a mounting part installed on the other side of the support part and detachably coupled to the tool clamping part formed on the spindle.
  • the storage unit of the machine tool is a base portion formed to extend in the height direction on the bed or the table; a cam box part installed on the base part; a shaft part having one side rotatably installed in the cam box part; and a change part installed on the other side of the shaft part to be rotatably installed in conjunction with the shaft part to grip the stacking unit.
  • the cam box portion of the storage unit of the machine tool housing portion a cam follower installed in the housing part to limit and guide the rotation angle of the change part; and a driving unit installed in the housing unit to generate power to rotate the cam follower.
  • the clamping or unclamping of the coupling unit of the stacking unit held by the change unit of the machine tool is parallel to the mounting unit held by the change unit of the spindle with the spindle. After being tilted to do so, it may be performed as the spindle moves back and forth to the change unit.
  • the machine tool rotates and moves to the first ready position, and the change part holding the laminating unit is rotated to the first ready position in order to perform the lamination process in the first lamination position with the lamination unit.
  • the stacking unit may be clamped to the spindle so that the spindle moves to the change unit after tilting so that the stacking unit is positioned at the first mounting position.
  • the machine tool rotates and moves to a second preparation position, and the change part holding the lamination unit is rotated to a second preparation position in order to perform lamination processing at the second lamination position with the lamination unit.
  • the stacking unit may be clamped to the spindle so that the spindle moves to the change unit after tilting and the stacking unit is positioned at the second mounting position.
  • the stacking unit is detachably mounted on the spindle instead of the tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the stacking unit mounted on the spindle according to the stacking position of the workpiece by the storage unit. It has the effect of increasing the usability of additive manufacturing by minimizing the interference with other structures, and at the same time preventing interference during general processing to increase the processing precision.
  • the stacking unit is detachably mounted on the spindle instead of the tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the stacking unit mounted on the spindle according to the stacking position of the workpiece by the storage unit.
  • the machine tool according to the present invention rapidly performs the mounting position of the lamination unit mounted on the spindle according to the lamination position of the workpiece through the transfer of the storage unit and the spindle, thereby reducing the non-working time, improving productivity, and improving the productivity of the operator. It has the effect of increasing satisfaction.
  • the machine tool according to the present invention rapidly performs additive manufacturing using metal powder and laser as the mounting position of the lamination unit mounted on the spindle is quickly performed through the transfer of the storage unit and the spindle according to the lamination position of the workpiece.
  • it is performed with one machine tool through a hybrid to improve machining precision, and has the effect of reducing machining costs by machining complex shapes quickly and easily.
  • FIG. 1 shows a conceptual diagram of a state in which a lamination device is installed on a spindle of a conventional machine tool.
  • Figure 2 shows a conceptual diagram for explaining the problem of the occurrence of interference depending on the position of the additive manufacturing in a state in which the lamination device is installed on the spindle of the conventional machine tool.
  • FIG 3 shows a perspective view of a machine tool according to the present invention.
  • Figure 4 shows a perspective view of a state in which the lamination unit is mounted on the spindle of the machine tool according to the present invention.
  • FIG. 5 shows a conceptual diagram of a state in which the stacking unit moves to the storage unit while tilting in a state in which the stacking unit is on standby at the first ready position of the storage unit to process the first additive machining position in the machine tool according to the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a state in which the lamination unit is mounted on the spindle of the machine tool according to the present invention in the first mounting position to process the first lamination position.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a state in which the lamination unit is mounted in the first mounting position on the spindle of the machine tool according to the present invention and the first lamination position of the workpiece is processed.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a state in which the stacking unit moves to the storage unit while tilting in a state in which the stacking unit is on standby at the second preparation position of the storage unit to process the second additive machining position in the machine tool according to the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a state in which the lamination unit is mounted on the spindle of the machine tool according to the present invention at the second mounting position to process the second lamination position.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a state in which the lamination unit is mounted at the second mounting position on the spindle of the machine tool according to the present invention and the second lamination position of the workpiece is processed.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a machine tool according to the present invention
  • Figure 4 shows a perspective view of a state in which the lamination unit is mounted on the spindle of the machine tool according to the present invention
  • 5 is a conceptual diagram showing a state in which the stacking unit moves to the storage unit while tilting in a state in which the stacking unit is on standby at the first ready position of the storage unit to process the first additive machining position in the machine tool according to the present invention
  • 6 shows a conceptual diagram of a state in which the lamination unit is mounted on the spindle of the machine tool according to the present invention at the first mounting position to process the first lamination position
  • FIG. 7 is the lamination unit on the spindle of the machine tool according to the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a state in which the stacking unit moves to the storage unit while tilting in a state in which the stacking unit is on standby at the second ready position of the storage unit to process the second additive machining position in the machine tool according to the present invention
  • FIG. 9 shows a conceptual diagram of a state in which the lamination unit is mounted on the spindle of the machine tool according to the present invention in the second mounting position to process the second lamination position
  • FIG. 10 is the lamination unit on the spindle of the machine tool according to the present invention.
  • a conceptual diagram of a state in which the second additive machining position of the workpiece is machined in the state mounted at the second mounting position is shown.
  • “Horizontal direction” means the horizontal direction in the same member, that is, the X-axis direction in FIG. 3, and "vertical direction” means the vertical direction in the same member while orthogonal to the horizontal direction, that is, the Y-axis direction in FIG. 3, "Height direction” means the vertical direction in the same member while perpendicular to the horizontal and vertical directions, that is, the Z-axis direction in FIG. 3 .
  • “upper (upper)” means an upward direction in the height direction, that is, a direction toward the upper side of the Z-axis in FIG. means the direction it is going.
  • front (forward) means the left side in the horizontal direction on the same member, that is, the direction toward the left in the drawing so as to be far from the storage unit in FIGS. 3 to 9
  • rear (backward) means the same member In the horizontal direction, that is, it means a direction facing to the right in the drawing so as to be adjacent to the storage unit in FIGS. 3 to 9
  • inside (inside) means a side relatively close to the center of the same member, that is, the inside in FIGS. to the outside in FIG. 9 .
  • the machine tool 1 according to the present invention is a bed 100, a table 200, a saddle 300, a column 400, a spindle 500, a transfer unit 600, It includes a stacking unit 700 , a storage unit 800 , and/or a control unit 900 .
  • the bed 100 is installed on the ground or the foundation.
  • the bed 100 serves as a support for processing the workpiece, and performs a space and support function in which parts necessary for processing the workpiece are installed.
  • the table 200 is installed on the top of the bed 100 , and the workpiece is seated on the table 200 .
  • the table 200 is formed of a rotary table.
  • the table may be formed as a fixed table fixed to the bed. That is, although the table 200 is shown to be rotatably rotatable on the bed 100 in FIG. 1 , the present invention is not necessarily limited thereto. 200 may be formed to move or be fixed in a vertical direction, a horizontal direction, and a height direction from the top of the bed 100 as needed.
  • the saddle 300 is movably installed on the top of the bed 100 .
  • the saddle 300 is installed on the top of the bed 100 so as to be adjacent to the table 200 .
  • the saddle 300 is a straight line in the horizontal direction (X-axis direction) from the top of the bed 100 by the transfer unit 60 , specifically, the saddle transfer unit 610 installed in the bed 100 . Can be moved round-trip.
  • the saddle 300 performs a function of supporting the column 400 in the upper portion of the bed (100).
  • the column 400 is movably installed on the top of the saddle 300 .
  • the column 400 is installed upward in the height direction (Z-axis direction) with respect to the saddle 300 . That is, as shown in FIG. 3 , the column 400 moves in the vertical direction (Y-axis direction) from the top of the saddle 300 by the transfer unit 600 , specifically, the column transfer unit 620 installed on the upper part of the saddle 300 . ) to move forward and backward.
  • the spindle 500 is movably and tiltably installed in the column 400 and rotates the clamped tool through a tool clamping unit installed on the spindle to process the workpiece to process the workpiece seated on the table. That is, as shown in FIG. 3 , the spindle 500 is moved in the height direction (Z-axis direction) along one side of the column 400 by the transfer unit 600 , specifically, the spindle transfer unit 630 installed in the column 400 . can travel in a straight line.
  • the spindle 500 may be formed of a Z-axis slide moving in the height direction along the column 400 and a spindle head equipped with a main shaft.
  • the transfer unit 600 serves to transfer the saddle 300 , the column 400 , and the spindle 500 .
  • the transfer unit 600 is separately provided as a saddle transfer unit 610 for transferring a saddle, a column transfer unit 620 for moving a column, and a spindle transfer unit 630 for transferring a spindle.
  • the saddle transfer unit, the column transfer unit, and the spindle transfer unit may specifically include a ball screw, a linear guide formed of an LM guide rail, a linear guide block, and a servomotor.
  • a servomotor is controlled by a control signal from a control unit to be described later.
  • the lamination unit 700 is detachably installed on the spindle for laminating the workpiece 7 . That is, the lamination unit 700 is detachably mounted on the spindle instead of the tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the lamination unit mounted on the spindle according to the lamination position of the workpiece seated on the table to perform additive manufacturing. do.
  • the storage unit 800 is coupled to a bed or table to store the stacking unit 700 and to change the mounting position of the stacking unit when the stacking unit is mounted on the spindle. That is, the storage unit 800 is stored in the storage unit when not performing the additive processing of the workpiece as a stacking unit, and prevents interference with other devices during general processing to improve processing precision, and is stored separately in the processing area. Accordingly, it is possible to reduce the maintenance cost and time by preventing contamination from chips or foreign substances.
  • the storage unit 800 rotates while being gripped by a changer to be described later so as to change the mounting position mounted on the spindle according to the additive machining position of the workpiece when it is necessary to perform additive manufacturing of the workpiece, thereby preventing interference to the spindle. It can be attached and detached quickly and conveniently to the position where the minimum occurrence and the position where additive manufacturing is easy.
  • the control unit 900 controls the operation of the transfer unit, the stacking unit, and the storage unit to automatically change the mounting position of the stacking unit when the stacking unit is mounted on the spindle according to the stacking position of the workpiece 7 and the stacking sequence. do.
  • control unit includes NC (numerical control, NC) or CNC (computerized numerical control), and various numerical control programs are built-in. That is, the control unit includes a saddle transfer unit, a column transfer unit, a spindle transfer unit, a driving unit to be described later, a driving program of the stacking unit, and the like, and the program is automatically loaded and operated according to the operation of the control unit. In addition, the control unit communicates with the spindle, the transfer unit, the stacking unit, and the storage unit by a predetermined protocol.
  • NC numerical control
  • CNC computerized numerical control
  • control unit includes a main operation unit, and the main operation unit includes a screen display program and a data input program according to screen display selection, and a screen display program Displays the software switch on the display screen according to the output of the software switch, recognizes the ON/OFF of the software switch, and executes the function of issuing an input/output command for machine operation.
  • the main operation unit includes a monitor that is installed on the housing, case, or one side of the machine tool to display various function switches or buttons and various information.
  • a programmable logic controller performs communication according to a predetermined protocol with a control unit, a transfer unit, a driving unit, and the like, and performs a function of executing a control command through such communication. That is, the PLC drives the transfer unit, the drive unit, the stacking unit, the magazine, etc. according to the numerical control program of the control unit.
  • control unit 900 of the machine tool according to the present invention may further include a display unit and/or a selection unit.
  • the display unit can improve user convenience by displaying the operation status and results of the stacking unit, storage unit, transfer unit, magazine, etc. in real time.
  • a display unit is a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), a flexible display (flexible display), It may include at least one of a three-dimensional display (3D display) and an e-ink display (e-ink display).
  • the display unit includes a screen display program and a data input program according to screen display selection, displays a software switch on the display screen according to the output of the screen display program, and recognizes ON/OFF of the software switch It performs the function of issuing input/output commands for machine operation.
  • the display unit may be installed on the housing, case, or one side of the machine tool to display various function switches or buttons and various information.
  • the stacking unit is detachably mounted on the spindle instead of the tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the stacking unit mounted on the spindle according to the stacking position of the workpiece by the storage unit.
  • additive manufacturing it minimizes interference with other structures to increase the utility of additive manufacturing, and at the same time prevents interference during general machining to increase machining precision, improve the stability and reliability of machine tools, and remove separation during general machining As it is stored, it prevents contamination by chips or foreign substances, thereby reducing maintenance costs and time.
  • Reduced non-working time improves productivity, improves processing precision by performing additive manufacturing with one hybrid machine tool in parallel with general machining, and reduces processing costs by processing complex shapes quickly and easily. It can improve worker satisfaction.
  • the lamination unit 700 of the machine tool 1 includes an optic unit 710 , a support unit 720 , and a mounting unit 730 .
  • the optical unit 710 performs a function of laser additive manufacturing the workpiece 7 .
  • additive manufacturing is performed by the Powder Bed Fusion (PB) method, in which only a desired part is sintered or melted by irradiating such an optic laser to a powder-type metal raw material to be laminated.
  • the optic part is installed at a desired position and angle, such as the right side of the spindle, the left side of the spindle, or the front of the spindle, depending on the additive machining position of the workpiece seated on the table by the supporting part and the mounting part to be described later. It maximizes the utilization of additive manufacturing by preventing interference with the workpiece or other devices, and can be easily detached after additive manufacturing to improve processing precision.
  • the support unit 720 is coupled to the optic unit. That is, the support part 720 is formed in a metal plate shape, one side is coupled to the optic part by bolts, rivets, welding, etc., and a mounting part is formed on the other side.
  • the mounting part 730 is installed on the other side of the support part 720 and is detachably coupled to the tool clamping part 510 formed on the spindle. That is, the mounting portion 730 is formed on the other side of the support portion in a tapered shape of the shank to correspond to the tool clamping portion installed on the spindle for clamping or unclamping the tool.
  • the stacking unit is formed in a simple structure and the spindle is quickly and securely attached to and detachably mounted on the spindle instead of the tool clamped or unclamped in the tool clamping unit, thereby reducing non-working time to improve productivity, and through miniaturization It can promote compactness of machine tools, maximize space utilization, minimize interference, and reduce manufacturing and installation costs.
  • the storage unit 800 of the machine tool 1 includes a base portion 810 , a cam box portion 820 , a shaft portion 830 , and a change portion 840 . ) is included.
  • the base part 810 is formed to extend in the height direction (Z-axis direction) to the bed 100 or the table 200 . That is, the base part 810 is formed in the form of a cylindrical or square frame extending in the height direction from the bed or table to provide a space in which the cam box part, the shaft part, and the change part are installed, and supports them.
  • the cam box unit 820 is installed on the base unit 810 . As shown in FIG. 3 , the cam box unit 820 includes a housing unit 821 , a cam follower 822 , and a driving unit 823 .
  • the housing part 821 forms the overall appearance of the cam box part. It is installed on one side of the base part. That is, the housing part 821 is installed on one side of the base part to provide a space in which the cam follower and the driving part constituting the cam box part are installed.
  • the cam follower 822 is installed in the housing part 821 to limit and guide the rotation angle of the change part 840 . That is, the cam follower 822 is rotatably installed at a constant angle of fire by the driving force of the driving unit 640 inside the housing unit 821 in the form of a disc of a disk. Accordingly, when the driving unit is operated under the control of the control unit, the cam follower rotates at a certain rotation angle, and the shaft part connected to the cam follower rotates clockwise or counterclockwise by the rotation angle of the corresponding cam follower. Therefore, finally, the change part rotates clockwise or counterclockwise according to the rotation direction of the driving part by the rotation angle of the cam follower in the clockwise or counterclockwise direction.
  • the rotation angle of the cam follower is illustrated as being set to 180 degrees, but the present invention is not limited thereto. have.
  • the driving unit 823 is installed in the housing unit 821 to generate power to rotate the cam follower. That is, the cam follower rotates by the rotational driving force of the driving unit, and the shaft connected thereto rotates. In addition, the change unit rotates in conjunction with the shaft unit.
  • the driving unit 823 is formed of a servo motor and operates through a control signal of the control unit.
  • One side of the shaft part 830 is rotatably installed in the cam box part 820 . That is, one side of the shaft part 830 is rotatably installed in association with the cam follower of the cam box part, and the other side is coupled to the change part.
  • the change unit 840 is rotatably installed in conjunction with the shaft unit on the other side of the shaft unit 830 to hold the stacking unit. That is, the change unit 840 rotates in conjunction with the rotation of the shaft unit, and although not shown in the drawing, fingers capable of gripping the mounting unit are formed at both ends of the change unit, and the stacking unit detached from the spindle by gripping the mounting unit. grip the Conversely, when clamping the stacking unit to the spindle, the mounting part is inserted and coupled to the tool clamping part while the spindle moves toward the mounting part gripped by the finger part of the change part, and the mounting operation is easily performed as the pressing force of the finger part is released at the same time. .
  • clamping or unclamping of the tool clamping unit of the stacking unit held by the change unit is performed as the spindle moves back and forth to the change unit after the spindle is tilted to be parallel to the mounting unit held by the change unit.
  • the change part holding the stacking unit is rotated to the first ready position (E), and the spindle is tilted after The lamination unit is clamped to the spindle by moving to the change unit so that the lamination unit is positioned at the first mounting position (C).
  • the lamination unit in order to process the first lamination position (A), which is the left part of the workpiece shown in the drawing with the lamination unit, the lamination unit must be mounted in the first mounting position (C), which is the right side of the spindle, to minimize interference.
  • the change unit is rotated so that the change unit holding the stacking unit is located in the first ready position (E) positioned upward.
  • the spindle is tilted clockwise or counterclockwise so that the spindle is parallel to the mounting part gripped by the change part for mounting the stacking unit in the horizontal direction.
  • the spindle moves backward to the right in the drawing to face the change part, and the mounting part is clamped in the tool clamping part.
  • the spindle moves forward to the left in the drawing so as to move away from the change unit, and tilts to process at a desired angle to perform additive manufacturing.
  • the process of returning the stacking unit to the storage unit at the first mounting position is performed in the reverse order of the aforementioned process.
  • the change unit holding the lamination unit is rotated to the second preparation position (E), and the spindle is After tilting, the lamination unit is clamped to the spindle so that the lamination unit is positioned at the second mounting position (D) by moving to the change unit.
  • the lamination unit in order to process the second laminating position (B), which is the right part of the work shown in the drawing with the lamination unit, the lamination unit must be mounted in the second mounting position (D), which is the left side of the spindle, to minimize interference.
  • the change unit is rotated so that the change unit holding the stacking unit is located in the second preparation position (F) positioned downward.
  • the spindle is tilted clockwise or counterclockwise so that the spindle is parallel to the mounting part gripped by the change part for mounting the stacking unit in the horizontal direction.
  • the spindle moves backward to the right in the drawing to face the change part, and the mounting part is clamped in the tool clamping part.
  • the spindle moves forward to the left in the drawing so as to move away from the change unit, and tilts to process at a desired angle to perform additive manufacturing.
  • the process of returning the stacking unit to the storage unit at the second mounting position is performed in the reverse order of the aforementioned process.
  • the stacking unit is detachably mounted on the spindle instead of the tool clamped to the spindle while changing the mounting position of the stacking unit mounted on the spindle according to the stacking position of the workpiece by the storage unit.
  • 810 base unit
  • 820 cam box unit
  • control unit 900: control unit.

Abstract

본 발명은 베드; 상기 베드에 틸팅 가능하게 설치되어 공작물이 안착되는 테이블; 상기 베드에 이동 가능하게 설치되는 새들; 상기 새들에 이동 가능하게 설치되는 컬럼; 상기 컬럼에 이동 및 틸팅 가능하게 설치되어 공구를 클램핑 또는 언클램핑하고, 공작물을 가공하는 스핀들; 및 상기 공작물을 적층가공하는 적층유닛;을 포함하고, 상기 적층유닛은 상기 공작물의 적층가공위치에 따라 상기 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 상기 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 상기 스핀들에 탈부착 가능하게 장착될 수 있는 공작기계에 관한 것이다.

Description

공작기계
본 발명은 공작기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게 적층유닛이 보관유닛에 의해 공작물의 적층가공위치에 따라 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 스핀들에 탈부착 가능하게 장착되어 간섭을 최소화하여 적층가공영역을 확장하고, 생산성을 극대화할 수 있는 공작기계에 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, 복합가공기 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
공작기계 중 복합가공기란 선삭가공과 드릴, 탭핑, 밀링가공 등 가공형태가 다양한 가공을 수행하는 다기능의 자동공구교환장치(ATC)와 공구 매거진이 장착된 터닝센터를 의미한다. 복합가공기에서 작업자가 가공에 필요한 공구를 로딩하거나 교환시에 공구를 수동으로 공구 매거진에 장착한다.
일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numericalcontrol) 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.
일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.
또한, 일반적으로 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이나 터렛이 사용된다.
이러한 공작기계는 다양한 가공을 위하여 다수의 공구를 사용하게 되며, 다수의 공구를 수납보관하고 있는 공구 보관장소의 형태로 공구 매거진이 사용된다.
또한, 일반적으로 공작기계는 비가공 시간을 최소화하기 위해, 자동팔레트교환장치(APC, Automatic Palette Changer)를 구비한다. 자동팔레트교환장치(APC)는 팔레트를 공작물 가공 영역과 공작물 설치 영역 간에 자동으로 교환한다. 팔레트에는 공작물이 탑재될 수 있다.
또한, 일반적으로 공작기계는 공작기계의 생산성을 향상시키기 위해 수치제어부의 지령에 의해 특정한 공구를 공구 매거진으로부터 인출하거나 다시 수납하기 위한 자동공구교환장치(ATC, AutomaticTool Changer)를 구비한다.
일반적으로 머시닝센터(machining center)라 함은 자동공구교환장치 등을 구비하고, 여러 종류의 공구를 교환하여 선반, 밀링, 드릴링, 보링머신 등에서 할 수 있는 광범위한 가공을 수행하는 공작기계를 말하는 것으로 크게 추축이 수직으로 장착되어 있는 수직형(vertical) 머시닝센터와 수평형(horizontal) 머시닝센터로 나누어진다.
수직형 머시닝센터는 베드와 베드의 상부에 설치되는 새들과, 이러한 새들에 설치되어 공작물이 놓여지는 테이블과, 베드의 후방에 수직으로 장착되는 컬럼과 이 컬럼에 장착되는 스핀들과 이러한 스핀들을 구동시키고 작동을 제어하기 위한 동력 전달계와 전자제어계를 구비하고, 추가로 자동공구교환장치와 공구 매거진 및 공구를 클램핑하는 주축대를 구비할 수 있다.
또한, 일반적으로 머시닝센터를 세분하면 컬럼 무빙형(column moving type) 머시닝센터, 새들 무빙형(saddle moving type) 머시닝센터, 램형(ram type) 머시닝센터로 분류할 수 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아지니만, 일반적으로 컬럼 무빙형 머시닝센터와 새들 무빙형 머시닝센터는 주로 2개의 축(X축, Y축)과 1개의 축(Z축)이 별개로 이동하는 구조이고, 램형 머시닝센터는 3개의 축(X축, Y축, Z축)이 동시에 이동하는 구조를 갖는다.
종래 컬럼 무빙형 머시닝센터는 새들이 베드의 상부에 X축 방향(수직방향)으로 이동 가능하게 결합되고, 컬럼이 새들의 상부에 Y축 방향(수평방향)으로 이동 가능하게 결합되며, 스핀들이 컬럼에 Z축 방향(높이방향)으로 이동 가능하게 결합된다. 또한, 이러한 새들, 컬럼, 스핀들은 각각의 이송부에 의해 이송된다. 이송부는 볼스크류, 리니어가이드, 서보모터 등으로 구성된다.
금속 소재는 다양한 형상으로의 성형이 용이하고, 우수한 전자기적 특성 및 고강도 등의 이점을 가짐에 따라 산업적 기초 소재의 60% 이상을 차지하고 있다.
이러한 금속의 전통적 성형방법은 재료에 외력을 가하여 여러 형태로 만드는 소성가공이 대표적인데, 단조, 압연, 프레스, 압출, 판금 등이 이에 해당한다. 즉, 전통적인 기계가공이나 금속가공은 재료를 깍아서 덜어내는 방식으로 가공이 이루어진다.
그러나, 최근에는 금속을 성형하는 새로운 방법이 개발되었는데 바로 3D 프린팅(3D Printing) 기술이다.
3D 프린팅은 프린터로 물체를 출력하는 기술을 말하는데, 종이에 글자를 인쇄하는 기존 프린터와 비슷한 방식으로서 3차원 모델링 파일을 출력 소스로 활용하여 3차원의 제품을 출력하는 것이며, 이러한 기계를 3D 프린터라 한다.
3D 프린터의 개발 초기에는 주로 플라스틱을 비롯한 경화성 소재를 이용해 3차원의 제품을 출력하였으나, 근래에는 금속을 이용하여 3차원의 제품을 출력하는 것도 가능케 되었다.
금속을 이용하는 3D 프린팅은 재료로서 주로 금속 분말을 사용하는데, 적층 방식에 따라 (a)레이저 빔이나 전자빔을 분말 형태의 금속 원료에 조사하여 원하는 부분만 소결 혹은 용융 시켜 적층하는 Powder Bed Fusion(PB)방법, (b)분말 형태의 재료 위에 액체 형태의 접착제를 분사하여 재료를 결합시키는 Binder Jetting(BJ) 방법, (c)다축 팔에 마운트 된 노즐을 통해 녹인 재료를 도포하는 Directed Energy Deposition(DED) 방법이 대표적이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 오늘날의 공작기계는 터빈이나 항공 부품과 같은 복잡한 형상의 고정밀 가공을 위해 3D프린팅 기술을 적용하여 금속분발을 레이저 등으로 조사하여 적층가공하는 적층장치(6)를 스핀들(5)에 결합하여 공작물(7)을 가공하였다.
그러나, 도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 종래 공작기계는 적층장치(6)를 스핀들(5)의 좌측 또는 우측에 고정 부착한 상태로 적층가공을 수행한다.
즉, 도 1에서와 같이 종래 공작기계는 적층장치(6)가 스핀들(5)의 좌측에 장착된 경우에 도 2의 공작물의 우측인 제2 적층가공위치(B)를 가공하는데에는 적층장치의 접근성이 용이하여 아무런 간섭이 발생하지 않는다.
하지만, 도 2에서와 종래 공작기계는 같이 적층장치(6)가 스핀들(5)의 좌측에 장착된 경우에 도 2의 공작물의 좌측인 제1 적층가공위치(A)를 가공하는 과정에서 공작물 또는 다른 장비와 간섭으로 인해 적층장치의 접근이 용이하지 않아 적층장치로 원활하게 적층가공을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래 공작기계는 적층장치가 항상 스핀들의 좌측, 우측 또는 전면 중앙에 항상 고정 설치되어 있음에 따라 다른 공구로 공작물을 가공할 때에 간섭이 발생하여 가공정밀도와 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래 공작기계는 적층장치가 사용되지 않는 상태에서도 항상 스핀들에 장착되어 가공영역에 노출됨에 따라 칩, 절삭유, 또는 이물질에 의해 오염되어 유지보수 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 적층가공시에 스핀들에 신속하게 부착되고 일반가공시에 스핀들에서 신속하게 탈착되며, 적층가공하는 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 적층위치를 간편하고 용이하게 변경할 수 있는 공작기계의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 적층유닛이 보관유닛에 의해 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 스핀들에 탈부착 가능하게 장착되어 적층가공시 타구조물과의 간섭을 최소화하여 적층가공의 활용도를 증가함과 동시에 일반 가공수행시에도 간섭을 방지하여 가공정밀도를 증대시키고, 복잡한 형상을 신속하게 가공하여 가공비용을 감소하고, 비가공시간 감소를 통해 생산성을 극대화하며, 적층가공이 아닌 일반가공시에 적층유닛을 분리하여 보관함에 따라 적층유닛이 칩과 이물질에 의해 오염되는 것을 최소화하여 유지비용과 시간을 절감하고, 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상할 수 있는 공작기계를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계는 베드; 상기 베드에 틸팅 가능하게 설치되어 공작물이 안착되는 테이블; 상기 베드에 이동 가능하게 설치되는 새들; 상기 새들에 이동 가능하게 설치되는 컬럼; 상기 컬럼에 이동 및 틸팅 가능하게 설치되어 공구를 클램핑 또는 언클램핑하고, 공작물을 가공하는 스핀들; 및 상기 공작물을 적층가공하는 적층유닛;을 포함하고, 상기 적층유닛은 상기 공작물의 적층가공위치에 따라 상기 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 상기 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 상기 스핀들에 탈부착 가능하게 장착될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계는 상기 적층유닛을 보관하고 상기 적층유닛을 상기 스핀들에 장착시에 상기 적층유닛의 장착위치를 변경하기 위해 상기 베드 또는 상기 테이블에 설치되는 보관유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계는 상기 새들, 상기 컬럼, 및 상기 스핀들을 이송시키기 위한 이송부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계는 상기 공작물의 적층가공위치와 적층가공순서에 따라 상기 스핀들에 상기 적층유닛을 장착할 때에 상기 적층유닛의 장착위치를 자동으로 변경하기 위해 상기 이송부, 상기 적층유닛, 및 상기 보관유닛의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 상기 적층유닛은 상기 공작물을 레이저 적층가공하는 옵틱부; 일측이 상기 옵틱부에 결합되는 지지부; 및 상기 지지부의 타측에 설치되어 상기 스핀들에 형성되는 공구클램핑부에 탈부착 가능하게 결합하는 장착부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 상기 보관유닛은 상기 베드 또는 상기 테이블에 높이방향으로 연장 형성되는 베이스부; 상기 베이스부에 설치되는 캠박스부; 일측이 상기 캠박스부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트부; 및 상기 샤프트부의 타측에 상기 샤프트부와 연동하여 회전 가능하게 설치되어 상기 적층유닛을 파지하는 체인지부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 보관유닛의 상기 캠박스부는 하우징부; 상기 하우징부에 설치되어 상기 체인지부의 회전각도를 제한하고 가이드하는 캠팔로워; 및 상기 하우징부에 설치되어 상기 캠팔로워를 회전시키는 동력을 발생시키는 구동부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 상기 체인지부에 파지된 상기 적층유닛의 상기 결합부에 클램핑 또는 언클램핑은 상기 스핀들이 상기 체인지부에 파지된 상기 장착부와 평행하도록 틸팅된 후에 상기 스핀들이 상기 체인지부로 전후진 이동함에 따라 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계는 상기 적층유닛으로 제1 적층가공위치를 적층가공하기 위해, 상기 적층유닛을 파지한 상기 체인지부가 제1 준비위치로 회전 이동하고, 상기 스핀들이 틸팅 후에 상기 체인지부로 이동하여 상기 적층유닛이 제1 장착위치에 위치하도록 상기 적층유닛이 상기 스핀들에 클램핑될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계는 상기 적층유닛으로 제2 적층가공위치를 적층가공하기 위해, 상기 적층유닛을 파지한 상기 체인지부가 제2 준비위치로 회전 이동하고, 상기 스핀들이 틸팅 후에 상기 체인지부로 이동하여 상기 적층유닛이 제2 장착위치에 위치하도록 상기 적층유닛이 상기 스핀들에 클램핑될 수 있다.
본 발명에 의한 공작기계는 적층유닛이 보관유닛에 의해 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 스핀들에 탈부착 가능하게 장착되어 적층가공시 타구조물과의 간섭을 최소화하여 적층가공의 활용도를 증가함과 동시에 일반 가공수행시에도 간섭을 방지하여 가공정밀도를 증대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계는 적층유닛이 보관유닛에 의해 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 스핀들에 탈부착 가능하게 장착되어 적층가공시 타구조물과의 간섭을 최소화함에 따라 적층가공 활용을 통해 충돌에 의한 장비 손상을 방지하고 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상하고, 일반가공시에 분리 보관됨에 따라 칩이나 이물질에 의한 오염을 방지하여 유지보수 비용과 시간을 감소할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 공작기계는 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 보관유닛과 스핀들의 이송을 통해 신속하게 수행하여 비가공시간 감소를 생산성을 향상하고, 작업자의 만족도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 의한 공작기계는 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 보관유닛과 스핀들의 이송을 통해 신속하게 수행함에 따라 금속분말과 레이저를 활용한 적층가공을 일반 기계가공과 병행하여 하이브리드를 통해 1개의 공작기계로 수행하여 가공정밀도를 향상하고, 복잡한 형상을 신속하고 용이하게 가공하여 가공비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 공작기계의 스핀들에 적층장치가 설치된 상태의 개념도를 나타낸다.
도 2는 종래 공작기계의 스핀들에 적층장치가 설치된 상태에서 적층가공위치에 따른 간섭 발생의 문제점을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 공작기계의 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 장착된 상태의 사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 공작기계에서 제1 적층가공위치를 가공하기 위해 적층유닛이 보관유닛의 제1 준비위치에 대기중인 상태에서 스핀들이 틸팅하면서 보관유닛으로 이동하는 상태의 개념도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 제1 적층가공위치를 가공하기 위해 제1 장착위치에 장착된 상태의 개념도를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 제1 장착위치에 장착된 상태에서 공작물의 제1 적층가공위치를 가공하는 상태의 개념도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 공작기계에서 제2 적층가공위치를 가공하기 위해 적층유닛이 보관유닛의 제2 준비위치에 대기중인 상태에서 스핀들이 틸팅하면서 보관유닛으로 이동하는 상태의 개념도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 제2 적층가공위치를 가공하기 위해 제2 장착위치에 장착된 상태의 개념도를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 제2 장착위치에 장착된 상태에서 공작물의 제2 적층가공위치를 가공하는 상태의 개념도를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 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 3은 본 발명에 따른 공작기계의 사시도를 나타내고, 도 4는 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 장착된 상태의 사시도를 나타낸다. 도 5는 본 발명에 따른 공작기계에서 제1 적층가공위치를 가공하기 위해 적층유닛이 보관유닛의 제1 준비위치에 대기중인 상태에서 스핀들이 틸팅하면서 보관유닛으로 이동하는 상태의 개념도를 나타내고, 도 6은 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 제1 적층가공위치를 가공하기 위해 제1 장착위치에 장착된 상태의 개념도를 나타내며, 도 7은 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 제1 장착위치에 장착된 상태에서 공작물의 제1 적층가공위치를 가공하는 상태의 개념도를 나타낸다. 도 8은 본 발명에 따른 공작기계에서 제2 적층가공위치를 가공하기 위해 적층유닛이 보관유닛의 제2 준비위치에 대기중인 상태에서 스핀들이 틸팅하면서 보관유닛으로 이동하는 상태의 개념도를 나타내고, 도 9는 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 제2 적층가공위치를 가공하기 위해 제2 장착위치에 장착된 상태의 개념도를 나타내며, 도 10은 본 발명에 따른 공작기계의 스핀들에 적층유닛이 제2 장착위치에 장착된 상태에서 공작물의 제2 적층가공위치를 가공하는 상태의 개념도를 나타낸다.
이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 가로방향, 즉 도 3에서 X축 방향을 의미하고, "수직방향"이란 수평방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향, 즉 도 3에서 Y축 방향을 의미하며, "높이방향"이란 수평방향과 수직방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 상하방향, 즉 도 3에서 Z축 방향을 의미한다. 또한, "상방(상부)"이란 높이방향에서 위쪽 방향, 즉 도 3에서 Z축의 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, "하방(하부)"이란 높이방향에서 아래쪽 방향, 즉 도 3에서 Z축 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다. 또한, "전방(전진)"이란, 동일부재에서 수평방향으 왼쪽, 즉 도 3 내지 도 9에서 보관유닛에서 멀어지도록 도면상에서 왼쪽을 향하는 방향을 의미하고, "후방(후진)"이란, 동일부재에서 수평방향의 오른쪽, 즉 도 3 내지 도 9에서 보관유닛에 인접하도록 도면상에서 오른쪽으로 향하는 방향을 의미한다. 또한, "내부(내측)"란 동일부재에서 상대적으로 중심에 가까운 쪽, 즉 도 3 내지 도 9에서 안쪽을 의미하고, "외부(외측)"란 동일부재에서 상대적으로 중심에서 먼쪽, 즉 도 3 내지 도 9에서 바깥쪽을 의미한다.
도 3 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계(1)를 설명한다. 도 3 내지 도 10에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계(1)는 베드(100), 테이블(200), 새들(300), 컬럼(400), 스핀들(500), 이송부(600), 적층유닛(700), 보관유닛(800), 및 또는 제어부(900)를 포함한다.
지면 또는 기초부에 베드(100)가 설치된다. 베드(100)는 공작물을 가공하는 지지대 역할을 수행하고, 공작물을 가공하기 위해 필요한 부품들이 설치되는 공간과 서포트 기능을 수행한다.
테이블(200)은 베드(100)의 상부에 설치되고, 테이블(200)에 공작물이 안착된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 테이블(200)은 회전 테이블로 형성된다. 다만, 필요에 따라 테이블은 베드에 고정되는 고정 테이블로 형성될 수 있다.즉, 도 1에 테이블(200)이 베드(100)에 틸팅 가능하게 회전하는 것으로 도시되어 있으나 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 테이블(200)은 필요에 따라 베드(100)의 상부에서 수직방향, 수평방향, 높이방향으로 이동하거나 고정되게 형성될 수 있다.
새들(300)은 베드(100)의 상부에 이동 가능하게 설치된다. 새들(300)은 테이블(200)에 인접하도록 베드(100)의 상부에 설치된다. 또한, 도 3에 도시된 것처럼, 새들(300)은 이송부(60), 구체적으로 베드(100)에 설치된 새들 이송부(610)에 의해 베드(100)의 상부에서 수평방향(X축방향)으로 직선 왕복이동할 수 있다. 또한, 새들(300)은 베드(100)의 상부에서 컬럼(400)을 지지하는 기능을 수행한다.
컬럼(400)은 새들(300)의 상부에 이동 가능하게 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 컬럼(400)은 새들(300)에 대해 높이방향(Z축방향) 상방으로 설치된다. 즉, 도 3에 도시된 것처럼, 컬럼(400)은 이송부(600), 구체적으로 새들(300)의 상부에 설치되는 컬럼 이송부(620)에 의해 새들(300)의 상부에서 수직방향(Y축방향)으로 전후진 이동할 수 있다.
스핀들(500)은 컬럼(400)에 이동 및 틸팅 가능하게 설치되어 공작물을 가공하기 위해 스핀들에 설치된 공구클램핑부를 통해 클램핑된 공구를 회전시켜 테이블에 안착된 공작물을 가공한다. 즉, 도 3에 도시된 것처럼, 스핀들(500)은 이송부(600), 구체적으로 컬럼(400)에 설치된 스핀들 이송부(630)에 의해 컬럼(400)의 일측면을 따라 높이방향(Z축방향)으로 직선 왕복 이동할 수 있다. 구체적으로 스핀들(500)은 컬럼(400)을 따라 높이방향으로 이동하는 Z축 슬라이드와 주축이 장착된 스핀들 헤드로 형성될 수 있다.
이송부(600)는 새들(300), 컬럼(400), 및 스핀들(500)을 이송시키는 기능을 수행한다. 도 3 도시된 것처럼 이러한 이송부(600)는 새들을 이송시키는 새들 이송부(610), 컬럼을 이동시키는 컬럼 이송부(620), 및 스핀들을 이송시키는 스핀들 이송부(630)로 별개로 구비된다.
또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 새들 이송부, 컬럼 이송부, 스핀들 이송부는 구체적으로 볼스크류, LM 가이드 레일로 형성되는 리니어 가이드, 리니어 가이드 블록, 및 서보모터로 구성될 수 있다. 이러한 서보모터는 후술하는 제어부의 제어신호에 의해 제어된다.
적층유닛(700)이 공작물(7)을 적층가공하기 위해 스핀들에 탈부착 가능하게 설치된다. 즉, 적층유닛(700)은 테이블에 안착된 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 스핀들에 탈부착 가능하게 장착되어 적층가공을 수행한다.
보관유닛(800)은 적층유닛(700)을 보관하고 적층유닛을 스핀들에 장착시에 적층유닛의 장착위치를 변경하기 위해 베드 또는 테이블에 결합 설치된다. 즉, 보관유닛(800)은 적층유닛으로 공작물의 적층가공을 수행하지 않는 경우에는 보관유닛에 보관됨에 따라 일반가공시에 다른 장치와 간섭을 방지하여 가공정밀도를 향상하고, 가공영역에서 분리 보관됨에 따라 칩이나 이물질로부터 오염을 방지하여 유지비용과 시간을 감소할 수 있다. 또한, 보관유닛(800)은 공작물의 적층가공을 수행할 필요가 있을 경우 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 장착위치를 변경하도록 후술하는 체인저부에 파지된 상태로 회전하여 스핀들에 간섭이 최소로 발생하는 위치 및 적층가공이 용이한 위치로 신속하고 간편하게 탈부착될 수 있다.
제어부(900)는 공작물(7)의 적층가공위치와 적층가공순서에 따라 스핀들에 적층유닛을 장착할 때에 적층유닛의 장착위치를 자동으로 변경하기 위해 이송부, 적층유닛, 및 보관유닛의 동작을 제어한다.
또한, 제어부는 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control)를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 즉, 제어부에는 새들 이송부, 컬럼 이송부, 스핀들 이송부, 후술하는 구동부, 적층유닛의 구동프로그램 등이 내장되고, 제어부의 구동에 따라 해당 프로그램이 자동으로 로딩되어 작동한다. 또한, 제어부는 스핀들, 이송부, 적층유닛, 및 보관유닛과 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제어부는 주조작부를 포함하고, 이러한 주조작부는 화면표시 프로그램과 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하고, 소프트웨어 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 수행한다.
또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 주조작부는 공작기계의 하우징, 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있는 모니터를 구비한다.
PLC(Programmable Logic Controller)는 제어부, 이송부, 구동부 등과 소정의 프로토콜에 의한 통신을 수행하고, 이러한 통신을 통해 제어명령을 행하는 기능을 수행한다. 즉, PLC는 제어부의 수치 제어 프로그램에 따라 이송부, 구동부, 적층유닛, 매거진 등을 구동시킨다.
도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 의한 공작기계의 제어부(900)는 표시부 및/또는 선택부를 더 포함할 수 있다.
표시부는 적층유닛, 보관유닛, 이송부, 매거진 등의 작동상태와 결과를 실시간으로 표시하여 사용자의 편의성을 향상할 수 있다. 이러한 표시부는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 표시부는 화면표시 프로그램과 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하고, 소프트웨어 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 수행한다.
또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 표시부는 공작기계의 하우징, 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계는 적층유닛이 보관유닛에 의해 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 스핀들에 탈부착 가능하게 장착되어 적층가공시 타구조물과의 간섭을 최소화하여 적층가공의 활용도를 증가함과 동시에 일반 가공수행시에도 간섭을 방지하여 가공정밀도를 증대하고, 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상하고, 일반가공시에 분리 보관됨에 따라 칩이나 이물질에 의한 오염을 방지하여 유지보수 비용과 시간을 감소하며, 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 보관유닛과 스핀들의 이송을 통해 신속하게 수행하여 비가공시간 감소를 생산성을 향상하고, 적층가공을 일반 기계가공과 병행하여 하이드브리도 1개의 공작기계로 수행하여 가공정밀도를 향상하고, 복잡한 형상을 신속하고 용이하게 가공하여 가공비용을 절감하며, 작업자의 만족도를 향상할 수 있다.
도 3 내지 도 10에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계(1)의 적층유닛(700)은 옵틱부(710), 지지부(720), 및 장착부(730)를 포함한다.
옵틱부(710)는 공작물(7)을 레이저 적층가공하는 기능을 수행한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 이러한 옵틱부 레이저를 분말 형태의 금속 원료에 조사하여 원하는 부분만 소결 혹은 용융 시켜 적층하는 Powder Bed Fusion(PB)방법으로 적층가공을 수행한다. 구체적으로 옵틱부는 후술하는 지지부와 장착부에 의해 테이블에 안착된 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들의 우측, 스핀들의 좌측, 또는 스핀들의 전방 등 원하는 위치와 각도로 설치되어 옵틱부로 공작물의 적층가공시에 공작물 또는 타장치와 간섭을 방지하여 적층가공 활용도를 극대화하고, 적층가공 후에 간편하게 탈착하여 가공정밀도를 향상할 수 있다.
지지부(720)는 일측이 옵틱부에 결합된다. 즉, 지지부(720)는 금속 플레이트 형상으로 형성되어 일측이 옵틱부에 볼트, 리벳, 용접 등에 의해 결합되고, 타측에 장착부가 형성된다.
장착부(730)는 지지부(720)의 타측에 설치되어 스핀들에 형성되는 공구클램핑부(510)에 탈부착 가능하게 결합된다. 즉, 장착부(730)는 공구를 클램핑 또는 언클램핑하기 위해 스핀들에 설치되는 공구클램핑부에 대응하도록 생크 형태의 테이퍼진 형태로 지지부의 타측에 형성된다.
이처럼, 적층유닛이 간단한 구조로 형성되어 스핀들이 공구클램핑부에 클램핑 또는 언클램핑되는 공구 대신에 스핀들에 신속하고 견고하게 탈부착 가능하게 장착됨에 따라 비가공시간을 감소하여 생산성을 향상하고, 소형화를 통해 공작기계의 컴팩트화를 도모하고, 공간활용도를 극대화하며 간섭을 최소화하고, 제조비용 및 설치비용을 절감할 수 있다.
도 3 내지 도 10에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계(1)의 보관유닛(800)은 베이스부(810), 캠박스부(820), 샤프트부(830), 및 체인지부(840)를 포함한다.
베이스부(810)는 베드(100) 또는 테이블(200)에 높이방향(Z축방향)으로 연장 형성된다. 즉, 베이스부(810)는 베드 또는 테이블에서 높이방향으로 연장 형성되는 원통 또는 사각 프레임 형태로 형성되어 캠박스부, 샤프트부, 체인지부가 설치되는 공간을 제공하고, 이들을 지지한다.
캠박스부(820)는 베이스부(810)에 설치된다. 도 3에 도시된 것처럼, 캠박스부(820)는 하우징부(821), 캠팔로워(822), 및 구동부(823)을 포함한다.
하우징부(821)는 캠박스부의 전체적인 외형을 형성한다. 베이스부의 일측에 설치된다. 즉, 하우징부(821)는 베이스부의 일측에 설치되어 캠박스부를 구성하는 캠팔로워와 구동부가 설치되는 공간을 제공한다.
캠팔로워(822)는 하우징부(821)에 설치되어 체인지부(840)의 회전각도를 제한하고 가이드한다. 즉, 캠팔로워(822)는 원판의 디스크 형태로 하우징부(821)의 내부에 구동부(640)의 구동력에 의해 일정한 화전각도로 회전 가능하게 설치된다. 이에 따라 제어부의 제어를 통한 구동부가 작동하면 캠팔로워가 일정한 회전각도로 회전하고, 캠팔로워와 연결 설치된 샤프트부가 해당 캠팔로워의 회전각도만큼 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다. 따라서, 최종적으로 체인지부가 시계방향 또는 반시계방향으로 캠팔로워의 회전각도만큼 구동부의 회전방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전한다. 본 발명에서 캠팔로워의 회전각도는 180도로 설정된 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 캠팔로워의 회전각도는 180도, 120도, 90도, 60도, 45도 등 다양하게 설정될 수 있다.
구동부(823)는 하우징부(821)에 설치되어 캠팔로워를 회전시키는 동력을 발생시킨다. 즉, 구동부의 회전 구동력에 의해 캠팔로워가 회전하고, 이에 연결된 샤프트부가 회전한다. 또한, 샤프트부와 연동하여 체인지부가 회전한다. 구동부(823)는 서보모터로 형성되어 제어부의 제어신호를 통해 작동한다.
샤프트부(830)는 일측이 캠박스부(820)에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 샤프트부(830)는 일측이 캠박스부의 캠팔로워와 연동하여 회전 가능하게 설치되고, 타측이 체인지부에 결합 설치된다.
체인지부(840)는 샤프트부(830)의 타측에 샤프트부와 연동하여 회전 가능하게 설치되어 적층유닛을 파지한다. 즉, 체인지부(840)는 샤프트부의 회전과 연동하여 회전하고, 도면에 도시되지는 않았지만 체인지부의 양단에 장착부를 그립핑할 수 있는 핑거 등이 형성되어 장착부를 그립핑하여 스핀들로부터 탈거된 적층유닛을 그립핑한다. 이와 반대로 스핀들에 적층유닛을 클램핑할 때에는 스핀들이 체인지부의 핑거부에 그립핑된 장착부를 향해 이동하면서 공구클램핑부에 장착부가 삽입 결합되고, 핑거부의 가압력이 동시에 해제됨에 따라 장착동작을 용이하게 수행한다.
구체적으로 체인지부에 파지된 적층유닛의 공구클램핑부에 클램핑 또는 언클램핑은 스핀들이 체인지부에 파지된 장착부와 평행하도록 틸팅된 후에 스핀들이 체인지부로 전후진 이동함에 따라 수행된다.
도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들에 보관유닛에 보관된 적층유닛이 공작물의 적층가공위치에 따라 장착위치를 변경하여 탈부착 가능하게 장착되는 작동원리를 설명한다.
도 5 내지 도 7에 도시된 것처럼, 적층유닛으로 제1 적층가공위치(A)를 적층가공하기 위해, 적층유닛을 파지한 체인지부가 제1 준비위치(E)로 회전 이동하고, 스핀들이 틸팅 후에 체인지부로 이동하여 적층유닛이 제1 장착위치(C)에 위치하도록 적층유닛이 스핀들에 클램핑된다.
구체적으로 적층유닛으로 도면에 도시된 공작물에서 왼쪽 부분인 제1 적층가공위치(A)를 가공하기 위해서는 적층유닛이 스핀들의 오른쪽인 제1 장착위치(C)에 장착되어야 간섭이 최소화된다. 이를 위해 적층유닛을 파지한 체인지부가 상부로 위치하는 제1 준비위치(E)로 위치하도록 체인지부가 회전한다. 이때에 스핀들이 적층유닛을 장착하기 체인지부에 파지된 장착부와 수평방향으로 평행을 일치시키도록 스핀들이 시계방향 또는 반시계방향으로 틸팅된다. 이와 동시에 스핀들이 체인지부를 향하도록 도면상의 우측으로 후진 이동하여 공구클램핑부에 장착부가 클램핑된다. 이후 적층유닛이 스핀들에 제1 장착위치에 장착된 상태에서 스핀들이 체인지부에서 멀어지도록 도면상 왼쪽으로 전진 이동하고, 원하는 각도로 가공하도록 틸팅하여 적층가공을 수행한다. 제1 장착위치에서 적층유닛을 보관유닛에 반납하는 과정은 앞서 얘기한 과정의 역순으로 진행된다.
마찬가지로, 도 8 내지 도 10에 도시된 것처럼, 적층유닛으로 제2 적층가공위치(B)를 적층가공하기 위해, 적층유닛을 파지한 체인지부가 제2 준비위치(E)로 회전 이동하고, 스핀들이 틸팅 후에 체인지부로 이동하여 적층유닛이 제2 장착위치(D)에 위치하도록 적층유닛이 스핀들에 클램핑된다.
구체적으로 적층유닛으로 도면에 도시된 공작물에서 오른쪽 부분인 제2 적층가공위치(B)를 가공하기 위해서는 적층유닛이 스핀들의 왼쪽인 제2 장착위치(D)에 장착되어야 간섭이 최소화된다. 이를 위해 적층유닛을 파지한 체인지부가 하부로 위치하는 제2 준비위치(F)로 위치하도록 체인지부가 회전한다. 이때에 스핀들이 적층유닛을 장착하기 체인지부에 파지된 장착부와 수평방향으로 평행을 일치시키도록 스핀들이 시계방향 또는 반시계방향으로 틸팅된다. 이와 동시에 스핀들이 체인지부를 향하도록 도면상의 우측으로 후진 이동하여 공구클램핑부에 장착부가 클램핑된다. 이후 적층유닛이 스핀들에 제2 장착위치에 장착된 상태에서 스핀들이 체인지부에서 멀어지도록 도면상 왼쪽으로 전진 이동하고, 원하는 각도로 가공하도록 틸팅하여 적층가공을 수행한다. 제2 장착위치에서 적층유닛을 보관유닛에 반납하는 과정은 앞서 얘기한 과정의 역순으로 진행된다.
따라서, 본 발명에 의한 공작기계는 적층유닛이 보관유닛에 의해 공작물의 적층가공위치에 따라 스핀들에 장착되는 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 스핀들에 탈부착 가능하게 장착되어 적층가공시 타구조물과의 간섭을 최소화하여 적층가공의 활용도를 증가함과 동시에 일반 가공수행시에도 간섭을 방지하여 가공정밀도를 증대시키고, 복잡한 형상을 신속하게 가공하여 가공비용을 감소하고, 비가공시간 감소를 통해 생산성을 극대화하며, 적층가공이 아닌 일반가공시에 적층유닛을 분리하여 보관함에 따라 적층유닛이 칩과 이물질에 의해 오염되는 것을 최소화하여 유지비용과 시간을 절감하고, 공작기계의 안정성과 신뢰성을 향상할 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.
<부호의 설명>
1 : 공작기계, 100 : 베드,
200 : 테이블, 300 : 새들,
400 : 컬럼, 500 : 스핀들,
600 : 이송부, 700 : 적층유닛,
710 : 옵틱부, 720 : 지지부,
730 : 장착부, 800 : 보관유닛,
810 : 베이스부, 820 : 캠박스부,
830 : 샤프트부, 840 : 체인지부,
900 : 제어부.

Claims (10)

  1. 베드;
    상기 베드에 틸팅 가능하게 설치되어 공작물이 안착되는 테이블;
    상기 베드에 이동 가능하게 설치되는 새들;
    상기 새들에 이동 가능하게 설치되는 컬럼;
    상기 컬럼에 이동 및 틸팅 가능하게 설치되어 공구를 클램핑 또는 언클램핑하고, 공작물을 가공하는 스핀들; 및
    상기 공작물을 적층가공하는 적층유닛;을 포함하고,
    상기 적층유닛은 상기 공작물의 적층가공위치에 따라 상기 적층유닛의 장착위치를 변경하면서 상기 스핀들에 클램핑되는 공구를 대신하여 상기 스핀들에 탈부착 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적층유닛을 보관하고 상기 적층유닛을 상기 스핀들에 장착시에 상기 적층유닛의 장착위치를 변경하기 위해 상기 베드 또는 상기 테이블에 설치되는 보관유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 새들, 상기 컬럼, 및 상기 스핀들을 이송시키기 위한 이송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공작물의 적층가공위치와 적층가공순서에 따라 상기 스핀들에 상기 적층유닛을 장착할 때에 상기 적층유닛의 장착위치를 자동으로 변경하기 위해 상기 이송부, 상기 적층유닛, 및 상기 보관유닛의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 적층유닛은,
    상기 공작물을 레이저 적층가공하는 옵틱부;
    일측이 상기 옵틱부에 결합되는 지지부; 및
    상기 지지부의 타측에 설치되어 상기 스핀들에 형성되는 공구클램핑부에 탈부착 가능하게 결합하는 장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보관유닛은,
    상기 베드 또는 상기 테이블에 높이방향으로 연장 형성되는 베이스부;
    상기 베이스부에 설치되는 캠박스부;
    일측이 상기 캠박스부에 회전 가능하게 설치되는 샤프트부; 및
    상기 샤프트부의 타측에 상기 샤프트부와 연동하여 회전 가능하게 설치되어 상기 적층유닛을 파지하는 체인지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캠박스부는,
    하우징부;
    상기 하우징부에 설치되어 상기 체인지부의 회전각도를 제한하고 가이드하는 캠팔로워; 및
    상기 하우징부에 설치되어 상기 캠팔로워를 회전시키는 동력을 발생시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 체인지부에 파지된 상기 적층유닛의 상기 공구클램핑부에 클램핑 또는 언클램핑은,
    상기 스핀들이 상기 체인지부에 파지된 상기 장착부와 평행하도록 틸팅된 후에 상기 스핀들이 상기 체인지부로 전후진 이동함에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적층유닛으로 제1 적층가공위치를 적층가공하기 위해,
    상기 적층유닛을 파지한 상기 체인지부가 제1 준비위치로 회전 이동하고, 상기 스핀들이 틸팅 후에 상기 체인지부로 이동하여 상기 적층유닛이 제1 장착위치에 위치하도록 상기 적층유닛이 상기 스핀들에 클램핑되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 적층유닛으로 제2 적층가공위치를 적층가공하기 위해,
    상기 적층유닛을 파지한 상기 체인지부가 제2 준비위치로 회전 이동하고, 상기 스핀들이 틸팅 후에 상기 체인지부로 이동하여 상기 적층유닛이 제2 장착위치에 위치하도록 상기 적층유닛이 상기 스핀들에 클램핑되는 것을 특징으로 하는 공작기계.
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