KR0124546B1 - 머시닝센터 - Google Patents

머시닝센터

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KR0124546B1
KR0124546B1 KR1019930005922A KR930005922A KR0124546B1 KR 0124546 B1 KR0124546 B1 KR 0124546B1 KR 1019930005922 A KR1019930005922 A KR 1019930005922A KR 930005922 A KR930005922 A KR 930005922A KR 0124546 B1 KR0124546 B1 KR 0124546B1
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헤쓰브뤼겐 노르베르트
쉬타인바흐 하인쯔
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헤쓰브뤼겐 노르베르트
이엠에이지-미쉬넨 베르트리브스 운트 세르비스 게엠베하
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Abstract

발명건은 어떻게 소수의 구성요소로서 완전히 응용분야가 다른 개개의 가공기계나 완전한 트렌스퍼 로드 혹은 다용도의 생산시스템을 조립할 수 있는지를 보여주며, 아울러 생산경비가 일반적인 생산경비보다 훨씬 적게 소요되는데, 예를 들면 응용분야에 따라서는 지금까지의 생산경비보다 50퍼센트 이하로 내려갈 수 있다. 개개의 요소는 분리되어 자체적으로 준비되며, 그다음 필요시 원하는 가공기계에 조립하게 된다.

Description

머시닝센터
제1도는 본 발명을 따르는 머시닝센터의 투시도.
제2도는 본 발명은 따르는 머시닝센터의 분해투시도.
제3도는 제2도에 도시된 머시닝센터의 부분단면도로서, 제1도의 외형을 부분적으로 나타낸다.
제4도에서 제17도는 여러 가지 작업공정을 도시한 머시닝센터의 개략도.
제18도는 본 발명을 따르는 머시닝센터의 또다른 실시예.
제19도는 공구장착장치로 구성된 제20도의 평면도.
제20도는 제19도 화살표 A방향에서 본 측면도로서, 부분적으로 단면도가 구성된다.
제21도는 제20도에 따른 실시예로서, 자체구동장치가 공구운반장치에 구성되어 있다.
제22도는 제4도에 따른 또 다른 하나의 실시예로서, 여기서 하나의 CNC-평면 회전헤드가 부착된 모터스핀들을 나타낸다.
제23도는 제22도의 평면도.
제24도는 고정척을 나타내는 종방향 부분사시도.
제25도는 제24도의 정면도.
제26도는 공구운반벨트상의 여러 종류의 공구로 장착된 공구팔레트의 측면도.
제27도는 하나의 드릴링머신과 두 개의 선반이 전달장치와 함께 조립된 상태의 개략도.
제28도는 여러개의 장치를 하나의 전달라인에 구성한 개략도.
제29도는 또다른 실시예의 개략 투시도.
제30도는 공작물의 포착이 이루어지는 위치에 있는 머시닝센터의 개략도.
제31도는 제30도에 나타난 머시닝센터의 개략도.
제32도는 제30도와 제31도의 머시닝센터에서 검측기능이 이루어지는 상태를 나타낸 개략도.
제33도는 제30도와 제31도의 머시닝센터에서 공작물의 검측이 이루어지는 상태를 나타내는 개략도.
제34도는 공작물운반벨트에서 공작물이 운반되는 머시닝센터의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 머시닝센터 2 : 콘테이너
3 : 모터스핀들 4 : 금속판제 커버
5 : 슬라이드 6 : 베드
8 : 랙 10 : 모터
11 : 지지유니트 14, 15, 16, 17 : 안내슈
18, 19, 24, 25 : 안내레일 20, 21, 22, 23 : 안내슈
26, 27 : 수직측벽 28 : 받침대
30 : 개구부 34 : 작업영역
35 : 검측영역 39 : 작업대
40 : 블라인드 41, 65 : 공작물운반벨트
42 : 공작물 43, 44 : 개폐문
45 : 칩배출 콘베이어 46 : 칩처리 운반구
47 : 검측기기 48 : 터릿유니트
49 : 수평축 50, 58, 59 : 공구대
53 : 구동모터 54 : 척
55 : 최종공작물 56 : 중심구멍
57 : 보호판 61 : 고정공구
62 : 회전공구 63 : 공구운반벨트
69, 84 : 클램핑장치 74 : 자체구동장치
89 : 안내부 103 : 초기공작물
116 : 윤활장치 117 : 전기장치
118 : 개폐문 119 : 유압장치
120 : 냉각장치 121 : 제어기함
이 발명은 모듈로 구성된 머시닝센터에 관한 것인데, 상기 머시닝센터는 테이블 위에 여러개의 안내장치를 이용하여 다수의 축을 제어할 수 있는 주스핀들을 하나의 기본 기계구조 위에 설치하였으며, 상기 기본기계구조에는 칩처리운반구와 냉각수저장장치를 부착가능하고, 작업영역이 구성된다.
상기 머시닝센터의 주개념은 DE-OS 40 12 690에 기술되어 있다. 상기 머시닝센터는 작업대를 지지하는 베드, 베드위에 베드종방향으로 이동하는 구동슬라이드, 구동슬라이드상에 위치하는 직립체, 공구교체장치로 구성된 공구운반벨트로 구성되어 있다. 상기 베드는 후방으로 기울어진 경사면 베드이고, 작업대는 베드의 앞부분에 위치하고 있다. 베드의 앞쪽 수직면에는 작업대 또는 적어도 칩처리운반구를 고정시키는 지지대가 있다. 공구 장착부가 테이블콘솔 및 적어도 하나의 칩배출장치를 고정하기 위해 경사구조의 베드의 수직전면부상에 구성되어 있다. 상기 직립체는 강성구조의 두 개의 기둥으로 구성되고, 내부에 수직안내부로 구성되며, 적어도 하나의 횡방향보로 확고하게 결합되고, 상기 횡방향보상에서 주축대가 양쪽 측벽상에서 안내된다. 직립체에는 여러 가지 형태의 가공공구를 장착가능하다. 직립체의 앞면에는 함께 이동하는 칩배출장치가 구성되고, 칩은 칩처리 운반구내에 밀어넣는다. 칩배출장치는 베드상에서 하단부가 고정되게 슬롯형태로 구성되고, 공구는 상기 베드 단부에서 횡방향으로 조정가능하다. 콘솔이 부착된 여러 가지 종류의 공구 장착대를 상기 베드에 구성가능하다. 직립체이외에, 공구교체장치로 구성된 공구운반벨트가 확고하게 장착되고, 공구교체장치는 경사구조의 구동슬라이드의 운동에 의해 이동된다.
DE-OS 38 24 602는 칩처리 및 사각 또는 회전대칭을 이루는 공작물 또는 부품의 가공에 관한 것으로, 드릴링, 밀링 그리고 선삭가공과 같은 다양한 가공작업이 이루어지는 여러 가공장치가 기본기계구조에 모듈방식으로 부착된다. 즉 개개의 가공작업이 이루어지는 조립체는 탈착이 가능하다.
하나의 선삭유니트가 위치설정이 가능한 축으로 구성된 공작물고정유니트로 구성되고, 상기 공작물고정장치는 각각의 가공유니트에 의해 소요위치까지 공작물을 이동시킨다.
공작물 고정유니트 및 가공유니트는 5면체로 구성된 기계장치로 구성되고, 공작물과 서로 연결되어 있다.
드릴모듈은 자동이나 수동으로 작동되는 공작물 고정모듈로 구성되어 있으며, 드릴모듈의 주 스핀들은 드릴이나 밀링작업시에 고정 및 고속 회전이 가능하게 구성되어 있다. 하나의 가공모듈이 두 개의 공구시스템으로 구성가능하다. 가공모듈은 X 및 Y 그리고 Z방향으로 이동이 가능하며, 첫 번째 공구시스템으로서 드릴이나 밀링커터를 수용하는 회전작업스핀들이 있고, 두 번째 공구시스템으로서 다용도 터릿(turret)이 구성되고, 우선적으로 알려진 12개 혹은 16개의 공구장착이 이루어지는 터릿이 사용되고, 상기 터릿은 고정되었거나, 또는 이동과 구동이 가능한 공구를 수용할 수 있게 구성되었다. 그외에도 두 번째 주스핀들을 첫 번째 스핀들의 역스핀들(counter spindle)로서 설치할 수 있다. 아울러, 작업스핀들을 위한 공구교체장치가 구성되어 있다. 추가로, 머시닝센터에는 자동 또는 프로그램이 가능한 공구교체장치가 설치가능하다. 덧붙여, 중앙 집중식 칩배출장치와 공구파손 제어장치가 설치가능하다.
DE-PS 34 16 660에 따라서 주축대에 직각으로 구성된 선반은 주축대상에 수직형 스핀들로 구성되고, 구동모터가 주축대에 구성되며, 척(chuck)이 스핀들의 하단부에 구성되고, 공구운반장치가 스핀들 하부에 구성된다. 주축대는 수직방향 및 수평방향으로 이동가능하고 수직 및 수평방향 행정에 의해 선삭작업을 위한 이송작업이 이루어지고, 수평방향의 공작물 공급 및 제거가 이루어지는 위치로 척의 운동이 수평방향으로 이루어진다. 공작물 포착과정이 상기 특허에 공개되어 있다.
DE-PS 27 39 087에 따르면, 인덱싱(indexing)이 가능하며, 베드의 종방으로 이동가능하고, 회전가능한 작업대가 구성된다. 베드 전체에 걸쳐 횡방향으로 이동가능한 횡방향보가 슬라이드로 구성된 기둥상에서 지지되고, 상기 슬라이드는 횡방향보상에서 수평방향으로 이동가능하다. 공구운반대는 슬라이드상에 위치하고, 상기 슬라이드는 수직방향으로 방향전환이 가능하고, 스핀들로 구성된 공구고정장치가 슬라이드 하단부에 부착되고 상기 공구고정장치는 수평축에 대해 회전가능하게 지지되고, 회전이 이루어진 임의 위치에서 구속이 가능하며, 상기 임의 위치내에서, 회전구동되는 공구가 고정장치에 의해 삽입가능하다. 하나의 모터와 기어트레인(gear train)으로 이루어진 공구스핀들의 구동장치와 선택가능하고 고정가능한 하나의 회전공구를 공구대 하단부에 조립가능하며, 공구운반벨트와 공구자동교체장치로 구성되는 공작기계를 설명한다. 공구대 하단부에는 고정식 회전공구를 수용하기 위한 고정장치를 포함한 또다른 고정식 공구호울더를 구성가능하며, 여기서 방향전환식 공구호울더가 고정식 공구호울더 바로 옆에 있는 공구대 측면에 부착되었으며, 수평방향 전환점에 자동적으로 고정되어, 그곳에서 고정식 회전공구를 교체하기 위해 공구교체장치로서 회전구동되는 공구를 교체가능하고, 또한 정치식 회전공구를 동시에 정치식 공구고정장치와 방향전환식 공구고정장치에 고정가능하고, 아울러 두 개의 고정장치를 동시에 자동으로 작동가능하다.
본 발명의 목적은 단순구조의 복합기능을 가진 슬라이드가 간단하고 저가의 제조비용으로 생산가능하고, 장치간의 연결이 운반라인에 의해 이루어지며, 유연생산시스템(Flexible Production System)이 가능하게 하는데 있다.
본 발명의 특징에 따르면 조립품으로 구성되는 머시닝센터는 베드로 구성되고, 상기 베드에는 슬라이드상의 안내레일을 따라 모터로 구동되는 모터스핀들이 위치하고, 상기 모터스핀들은 여러개의 축에 의해 위치조정이 가능하며, 베드에는 가공칩 및 냉각수를 모으기 위한 장치가 구성되고, 작업영역을 둘러싸는 하우징 구조물이 베드에 부착된다. 상기 하우징 구조물은 콘테이너에 의해 구성되고, 상기 콘테이너는 베드에서 제어장치 및 전원공급장치를 수용하는 모듈로서 위치설정이 가능하다. 베드에는 가공칩의 수집 및 배출을 위한 개구부가 구성되어 있다. 베드에는 보관 및 운반기능이 이루어지는 유니트가 추가로 구성되고, 가공된 최종 공작물의 검측을 위해 장치내에는 검측기기가 구성되어 있다. 슬라이드에 고정되어 있는 금속판제 커버는 수직방향으로 씰링(sealing)기능이 이루어지고 상기 금속판제 커버는 스핀들부착물과 함께 모터스핀들에 의해 작동된다.
본 발명의 특징에 따르면, 머시닝센터는 모듈(module)단위로 구성가능하다. 한 개에서 다섯 개의 축을 가지는 수직방향의 스핀들유니트는 공구 스핀들헤드(tool spindle head) 및 공작물 스핀들헤드(workplece spindle head)로 구성가능하다.
본 발명을 따르는 머시닝센터는 드릴링, 선삭, 밀링, 검측, 경화 및 용접작업이 필요한 대칭 또는 비대칭구조의 원통형 또는 사각형 구조의 부품의 가공에 적합하고, 가공시 척(chuck)이 사용되는 부품에 적합하다.
본 발명을 따르는 머시닝센터에 의하면, 머시닝센터에 의해, 주요부품의 생산비용이 낮아져서, 낮은 제조비용으로 부품생산 및 조립이 가능하다. 상기 모듈구성에 의해, 제조비용은 상당히 감소된다. 예를 들어, 상기 방법에 의해 수치제어(NC)방식 선반, 머시닝센터, 머시닝 셀(machining cell) 및 링크장치의 제조비용은 기존장치의 제조비용보다 상당히 낮아지게 된다. 예를 들어 기존 장치의 제조비용의 약 절반정도가 소요된다.
본 발명을 따르는 머시닝센터에 있어서, 스핀들로 구성된 구동장치는 이른바 모터스핀들이라고 불리는 하나의 유니트를 형성한다. 상기 구성에 있어서, 모터스핀들 및 구동장치는 서로에 대하여 동심축을 가지도록 구성되어 콤팩트한 구성을 이룬다. 예를들어, 구동장치는 동적 고주파 제어방식으로 무정비(Maintenance Free)방식의 3상 모터이다. 고강도가 요구되는 스핀들은 정밀베어링으로 구성가능하다. 예를들어, 모터 앞부분에는 테이퍼구조의 볼베어링을 그리고, 모터 뒷부분에는 원통형 롤러베어링이 구성가능하다. 모든 베어링은 그리이스 주입이 필요없는 형태의 베어링이다. 주축대 및 냉각장치의 열적 평형을 이루는 구성에 의해, 실제로 일정한 정밀도가 유지된다. 다른 구성으로서 정압베어링(hydrostatic bearing)이 구성가능하다.
본 발명을 따르면, 작업대는 장치전면부 즉 작업자가 위치하는 쪽에 일체화되어 구성가능하다. 상기 작업대의 구성은 본 발명을 따르는 머시닝센터내에서 간단히 이루어진다.
공구 및 공작물의 교체는 모터스핀들에 의해 직접 수행가능하고, 슬라이드에 의한 착탈기능은 공구탈착위치에서 이루어진다. 공구분리위치는 작업영역 또는 검측영역 근처의 위치로서 작업영역의 외부에 위치한 공구대내에 위치한다.
작업영역과 작업대사이 및 검측영역 및 공구대 사이에 구성된 개폐문에 의해 가공시 발생하는 이물에 의한 오염이 상호 차단된다. 머시닝센터에는 자동공구교체장치가 구성되어 있어서, 공구교체시기 또는 공구마모시 교체작업을 수행하나, 가공작업이 이루어지는 때는 교체작업을 수행하지 않는다.
본 발명에 따라 픽업기능의 자동선반이 생산되고, 선삭작업 뿐만 아니라 공작물 및 공구의 교체작업을 신속하게 수행하는 것이 가능하다. 또한, 자동선반에 있어서, 자동선반은 단순구조의 제조비용이 낮은 공작물공급장치 및 공작물배출장치가 선반외부에 구성가능하며, 상기 선반은 작업대를 구성하는 유니트로 구성가능하다. 횡방향 슬라이드 또는 모터스핀들을 프로그래밍하는 것에 의해, 공구에 관련된 파라미터(parameter)가 공작물의 착탈작업에 이용된다. 공작물의 검측, 절삭작업 및 스핀들에서 이루어지는 탈착작업이 모터스핀들에 의해 수행된다.
본 발명을 따르는 머시닝센터에 의해 작업대, 작업영역 및 검측영역의 확실한 작업분리가 가능해진다. 상기 두 개의 영역과 작업대에 의해 공작물의 가공 및 검측작업시 가공칩에 의한 문제가 방지된다. 장착상태의 공작물에 대해 최적의 칩제거가 이루어진다.
장치의 CNC 제어기능에 의해 공작물 및 공구의 검측기능이 수행가능하다. 다음에, 가공작업이 이루어지는 동안 매 열번째 또는 매 열두번째 작업완료후 또는 공구 교체후에 즉시 공작물 및 공구의 검측이 가능하다.
간단하고도 신속한 공구교체는 횡방향구조의 슬라이드 및 작업영역의 개방에 의해 이루어진다. 상기 목적을 위해, 작업영역 및 작업대 사이의 개폐문이 최대한 하강된다.
반응성 레진(reaction resin) 또는 폴리머 콘크리트(polymer concrete)로 구성되는 베드는, 머시닝센터내에서, 온도에 대한 최대 안정성, 충격흡수성 또는 감쇄 효과가 보장된다. 회주철과 비교해볼 때, 반응성 레진 또는 폴리머 콘크리트는 6배에서 8배의 개선된 감쇄비를 가진다. 비틀림강성을 고려한 설계에 의해 장치에는 장치기초(machine foundation)가 필요없다. 그러므로 장치는 보통의 공장바닥에 설치가능하다. X축방향으로 구성된 고정밀도의 선형 안내부사이의 이격거리가 크므로, 회전운동과 관련된 정밀도가 높다.
안내부들은 작업영역 외부에 위치하므로 오염방지용 커버가 불필요하다.
예를들어, 슬라이드로 구성된 주축대는 두 개의 축방향 즉 X축 방향 및 Z축 방향으로 운동가능하다. 짧은 이동거리 및 횡방향의 고속기능에 의해, 종래 기술을 따르는 구성과 비교해 보면, 검측기기 또는 스캔너(scanner)에 접근하여 공구 및 공작물을 교체하는데 소요되는 시간이 감소된다.
빠른 응답, 주파수 제어방식의 무정비방식 3상 모터가 슬라이드의 구동에 사용되는 것이 선호된다. 모터들은 고정밀도의 순환식 볼스크류(ball screw)를 통해 슬라이드를 구동한다. 내장형의 검측기기가 선형의 X축, Y축 및 Z축내에 위치한다. 안내장치 및 검측기기는 작업영역의 외부에 위치한다.
슬라이드 안내장치는 고정밀도를 가지고, 예압이 가해진 선형 롤러식 안내부이며, 안내부의 마찰계수는 종래기술의 슬라이드 안내장치의 마찰계수보다 상당히 작다. 상기 안내장치에 의해 본 발명을 따르는 장치에 있어서, CNC 제어 회전 정밀도 및 동력학적 특성이 보장된다.
모터스핀들이 구성된 슬라이드에는 모든 축방향으로 전원공급장치들이 연결된다. 전원공급장치는 무정비방식이고, 칩발생 영역의 외부에 위치하여 장치가 단순화된다.
작업영역은 반응성 레진 또는 폴리머 콘크리트 재질의 베드에 구성된 양쪽의 수직측벽과 두 개의 개폐문과 주축대와 이동가능하고, 냉각제, 윤활유 및 가공칩에 대해 씰링(sealing)기능을 가진 금속판제 커버에 의해서 검측영역 및 작업대로부터 완전히 분리된다.
장치의 양측에 구성되고, 제어장치 및 전원공급장치를 포함하도록 설계된 콘테이너의 고정된 내부장치들은 예를들어 보호장치로 전면이 알루미늄 슬랫(aluminum slat)에 의해 보호된다. 상기 슬랫은 투명창 및 슬릿(slit)으로 구성되며, 상기 투명창에 의해 가공작업이 이루어지는 주요부분의 관찰이 이루어진다. X축 방향의 접근운동이 수직측벽내에서 이루어지고, 자동선반의 상측부에서 이루어진다.
냉각장치는 기계 예를들어 CNC 제어선반의 발생열을 제어하고, 상기 CNC 제어선반은 본 발명을 이루는 머시닝센터를 구성한다. 스핀들베어링 및 스핀들 구동장치는 일정온도가 유지된다.
선삭기계로서 설계된 자동선반이 모듈방식으로 구성되는 한, 모터스핀들 및 공작물은 검측작업을 위해 터릿(turret)과 인접하게 위치한 작업영역으로부터 벗어나 이동가능하다. 상기 목적을 위해 검측영역 및 작업영역 사이의 개폐문이 개방되고, 예를들어, 검측작업은 영구장착형태의 검측기기에 의해 수행된다.
주축대에 검측기기가 구성되어 효과적인 검측작업이 수행가능하다. 공구의 절삭날을 교체한후에, 검측작업을 위해 검측기기가 준비된다. 검측작업을 완료한 후 CNC 제어장치에 실제 데이터(data)가 직접 입력되고, 다음 공작물이 소요 공차범위내로 가공된다.
칩배출 컨베이어가 장치의 좌측, 우측 또는 뒤쪽으로 가공칩을 배출하기 위해 베드에 제공된다.
칩배출 컨베이어 대신에, 칩수집함 또는 가공칩 운반기가 사용가능하고 장치의 좌측, 우측 또는 전면으로부터 장치내에 삽입가능하다.
작업영역으로부터 냉각수에서 발생하는 증기를 배출하기 위한 증기배출장치가 모듈형태로 구성가능하다.
본 발명을 따르는 모듈은 특히 척(chuck)에 의한 작업이 이루어지는 가공품의 가공을 위한 선반제조에 적용가능하고, 상기 척작업에 의한 가공품은, 선삭가공된 부품이 척으로부터 떨어진 위치의 면으로부터, 추가의 지지작용없이, 절삭가공이 이루어지는 부품을 말한다.
본 발명에 의하면, 모듈형태의 작업대가 구성되는 공작물운반벨트는 재설정(reset)이 필요없다. 모터스핀들은 공작물운반벨트내에 최종 공작물을 저장하고, 다음에 상기 공작물운반벨트는 인덱싱(indexing)작업을 수행하고, 스핀들은 초기 공작물을 들어올린다. 공작물운반벨트는 각형 운반구로 구성되고, 인덱싱이 이루어지는 체인콘베이어(chain conveyer)로 구성가능하다.
공작물운반벨트상의 각형 운반구 사이의 이격거리는 사용되는 척(chuck)의 직경에 의존한다. 그러므로, 척직경이 크면, 각형 운반구 사이의 이격거리가 커진다. 상기 공작물운반벨트에는 25개의 공작물을 저장 및 운반이 가능하다. 공작물이 소요위치에 적합하게 놓여지면, 공작물들은 모터스핀들에 의해 들어올려진다. 공작물의 서로 다른 높이가 CNC 제어프로그램내에 입력된다. 척에 이루어지는 공작물은 공작물운반벨트내에서 압력유니트에 의해 확실한 고정상태가 유지되고, 상기 고정상태 유지를 위해, 모터스핀들은 스프링으로 구성된 압력유니트로 이동한다.
각각의 모듈 또는 머시닝센터내에는 하나의 운반벨트에서 다른 운반벨트로 공작물을 운반하기 위한 공작물운반장치가 구성가능하다.
추가로, 선삭유니트가 구성된 공작물운반장치가 머시닝센터내에 구성되어, 동시에 선삭작업 및 한쪽측면에서 가공된 공작물을 운반가능하게 된다.
본 발명을 따르는 구성에 의하면, 작업영역은 둘러싸이는 구조이기 때문에, 소형화가 가능하다. 또한, 상기 구성에 의해 베드는 여러 가지 기능 즉, 공장바닥 또는 지지바닥물 또는 별도의 기초를 필요로 하지 않고, 공구의 지지기능과, 슬라이드 및 모터스핀들에 의한 주축대의 지지기능이 이루어지고, 상기 구성에 의해 베드는 저장장치 및 운반유니트 그리고 덮개를 지지하고, 상기 목적을 위한 장치들로 작업영역을 둘러싸는 것이 가능하다.
본 발명의 특징에 의하면, 금속판제 커버에 의해 보호되는 개구부는 베드의 모양과 일치한다.
본 발명을 따르는 베드는 세 개의 수직측벽으로 둘러싸이고, 수직측벽 및 수직후벽 및 바닥에 의해 가공시 발생하는 소음 및 악취 누출이 실제로 방지되는 밀폐구조를 형성한다.
본 발명에 따르면 반응성 레진 또는 폴리머 콘크리트로부터 베드를 주조하는 것에 의해, 현저한 감쇠특성 및 탁월한 고온안정성이 실현된다.
본 발명에 따르면, 베드는 위에서 볼 때 H자 모양의 단면구조로 구성가능하다. 베드는 전면에 대해 대략 U자 모양의 단면구조로 구성가능하다. 또한, 베드는 측면을 대략 L자 모양의 단면 구조도 구성가능하다.
L자, H자 또는 U자 모양의 웨브(web)구성 또는 H자 모양의 횡방향보(beam)들은 서로에 대해 평행 및 수직을 이루는 반면에, 웨브(web)는 수평이 되게 위치한다.
본 발명에 의하면, 베드는 탈착가능한 받침대위에 위치하고, 상기 받침대는 베드의 밑바닥 및 공장바닥 사이의 중간에 공간을 형성한다. 베드의 받침대를 구성하는 것에 의하여 지게차 또는 그와 유사장치에 의한 머시닝센터의 설치 및 운반이 용이해진다. 받침대에 의해 높이가 낮은 건물내에서 설치 및 운반이 용이해진다. 받침대들은 높이가 낮은 건물내에서 운반시 분리가능하다. 받침대에 의하여 베드의 4면으로 칩처리 콘베이어 또는 칩처리 운반구의 삽입이 가능해진다.
H자 또는 U자 모양의 베드에 의해 부착될 조립품을 위한 안정한 기초가 형성된다. 슬라이드의 안내부는 수직측벽의 상부에 위치한다. 공구장치 및 검측기기의 고정을 위한 기저부가 베드의 수직측벽 상부사이에 위치한다.
주로 가공칩이 발생하고 냉각수가 흐르는 영역내에 구성된 개구부들은 반응성 레진 또는 폴리머 콘크리트로 주조된 주물판제에 의해 공작물 운반벨트의 귀환에도 이용된다.
H자 모양에 의해 슬라이드의 안내부는 가공위치 상부에서 전진하여 상당거리를 이동가능하고, 슬라이드를 위한 안정한 기저부가 형성된다.
금속판제 커버는 바닥에서 슬라이드에 고정이 이루어지는 단단한 패널이며, 작업영역의 씰링(sealing)이 이루어진다.
전면에 대해 U자 모양의 단면을 가지도록 베드가 구성되고, U자형 단면을 가지는 수직측벽들은 수직으로 서로 평행하게 구성되는 반면에, U자 모양의 연결벽은 수평이 되게 위치하고, 공장바닥과 평행하게 확장 구성된다.
종래 기술에 의하면, 수평방향, 대각선방향 또는 수직방향으로 운동하는 안내부가 형성된 기저부가 선반에 사용되고, 이들 안내부들은 다단 접힘식(telescopic) 커버로 구성된다. 그러나, 실제 응용에서 볼 때 종래 기술의 방법은 불리한 점이 있다. 종래 기술을 따르는 구성에 있어서, 가공시 발생되는 칩은 안내부 및 커버에 떨어지고, 상기 형태의 베드는 칩발생 영역내에 전원공급장치를 구비한 복합구조의 패널덮개를 필요로 함으로 공간을 많이 차지하게 된다.
본 발명에 의하면, 안내부들이 장치 프레임의 상부에 위치하고, 안내부들은 베드의 수직측벽 상부에 각각 평행하게 안내레일로서 구성된다.
본 발명을 따르는 특징중 마지막 특징에 의하면, H자 모양의 베드의 수직측벽들은 그 상측부에 주축대 및 슬라이드를 위한 평행한 레일로 구성된다. 슬라이드는 슬라이드에 적합한 구조의 안내부에 의해 안내되고, 예를들어 수평면의 X축 방향으로 평행한 레일상에서 안내된다. 슬라이드의 한쪽 단부에는 이격거리를 두고 수직안내부 또는 레일이 구성되고, 상기 레일위에서 모터스핀들은 수직방향을 향하고, 베드의 수직측벽사이에 위치한다. 베드는 H자 모양의 단면구조로서, 모터스핀들의 축방향이 베드의 수직측벽 사이를 통과한다. 베드와 모터스핀들의 상기 구조에 의해 장치는 소형화가 이루어진다.
본 발명을 따르는 머시닝센터를 구성하는 콘테이너는 베드, 모터스핀들, 슬라이드 및 공구관련 장치를 덮도록 구성되고, 기조립상태의 기본장치상에 놓여지고, 자체직립구조의 금속판제로 구성된다. 콘테이너는 몇 개의 볼트로 고정되고, 상기 콘테이너로 구성되는 장치는 제어기함과 돌출구조의 예비조립상태의 연결장치에 설치된다. 각각의 케이블들이 랙(rack)에 놓여지고, 루프(loop)형태로 매달려 있으며 케이블소요장치로 이동되고, 상기 케이블 및 케이블소요장치는 플러그에 의해 연결된다.
냉각장치가 모터스핀들 및 제어기함의 냉각효과를 위해 제어기함에 구성되고, 유압 및 공압계통장치가 제어기함의 하부에 구성된다.
전기케이블과 유사하게 냉각수, 유압 및 공압호스가 늘어지거나 루프모양을 형성하여 소요장치에 매달려 있다. 기본장치의 조립이 끝났을 때, 자동차조립공정에서 차체를 차량에 부착시키는 것처럼, 콘테이너는 머시닝센터의 기본장치에 결합된다. 소요장치들이 연결되고, 장치는 실제로 사용준비가 완료된다. 상기 머시닝센터에 의해 소요시간 및 재료 소비량이 상당히 감소되고, 공정상의 제조비용이 낮아진다.
종래기술에 의하면, 선반위에는 제어기함, 유압장치, 냉각유니트 및 공압공급장치와 같은 여러 가지 동력원들이 볼트로 조립되고, 상기 자체직립방식의 상기 동력원들이 케이블덕트에 연결된다. 운반을 위해, 상기동력원들은 자주 분해 및 재조립을 해야 하므로 비용이 많이 든다.
본 발명에 의하면, 베드는 공구박스 및 터릿유니트의 장착을 위한 고정유니트로 작용하고, 하부의 다기능 가공유니트는 베드에 의해 둘러싸인 영역내에 구성가능하다.
다중구조의 터릿축, 예를들어 공구대를 가진 이중구조의 터릿축은 베드의 수직측벽과 베드에 의해 둘러싸인 영역내에서 하강운동이 가능하다.
본 발명에 의하면 슬라이드를 위한 안내레일들이 가공이 이루어지는 위치를 지나 공작물운반벨트까지 구성가능하다.
본 발명에 따르면, 주축대는 모토스핀들 및 슬라이드로 구성되고, 상기 슬라이드는 두 개의 축을 가지며, X축 방향의 슬라이드 및 모터스핀들은 Z축 방향으로 CNC 제어가 이루어지는 위치에 놓여지고, 공작물들은 공작물운반벨트에 의해 횡방향으로 이동가능하다.
본 발명에 따르면, 슬라이드는 빠른 응답을 나타내고, 주파수 제어방식이며, 무정비방식의 3상 모터에 의해 구동가능하고, 상기 모터는 순환식의 볼스크류에 의해 고정밀도로 슬라이드를 구동하는 반면에, 캡슐(capsule)구조로 구성된 직선운동검측장치가 X축 방향으로 끼워맞춰지고, 회전운동검측장치가 Z축 방향으로 끼워맞춰진다.
본 발명에 따르면 콘테이너는 자체지지가 이루어지는 금속판제로서 구성가능하고, 상기 콘테이너는 적어도 세 개의 측벽상부에 위치하여, 베드를 완전히 또는 부분적으로 둘러싼다. 콘테이너는 소요장치에 대해 돌출구조를 이루고, 플러그 연결식의 기조립된 제어기함을 수용한다.
랙(rack)내에 설치된 케이블에 의해 상기 플러그연결이 이루어지고, 랙들은 일부가 콘테이너에 연결되는 반면에, 연결장치들 특히 전기 케이블들이 루프(loop)를 형성하며 설치되어, 슬라이드 및 모터스핀들은 힌지(hinge)구성이 없는 운동이 가능하게 된다.
본 발명에 따르면, 콘테이너는 또한 스핀들, 제어기함냉각과 유압 및 공압 공급원의 냉각유니트를 포함하고 전기케이블, 냉각수 유공압용 호스들이 루프를 형성하여 소요장치에 놓여지고, 랙에 설치된다.
본 발명은 작업대, 작업영역 및 검측영역이 연속적으로 X축 방향으로 구성되고, 상기 작업영역은 장치내에 구성되어, 개폐가 가능한 개폐문에 의해 격리구조를 특징으로 하고 있다.
본 발명을 따르고 단일축으로 구성되며 다기능을 수행하는 머시닝센터는 추가의 위치설정축과 끼워맞춤이 가능하고, 회전형 또는 비회전형 척(chuck)에 의해 단일 축방향으로 운동하는 슬라이드 위에서 공작물에 단일 또는 다중 드릴링이 가능하며, 이때 위치설정축, 공구고정장치, 정치형 또는 회전형공구, 다중회전형터릿이 함께 사용된다. 상기 구성에 의해서, 공작물운반벨트가 통과하는 작업대내에는 최종 공작물이 저장되고 초기 공작물을 집어내는 것이 가능하다. 그러므로 상기 머시닝센터는 선삭, 연삭, 드릴링등 및 롤링, 눈금조정 및 플래니싱(planishing)과 같은 부분적인 비절삭가공이 수행된다.
베드에 위치한 검측기기로 공작물을 검측하는 것이 가능하고, 필요시 상부의 가공유니트상에 설치된 그립퍼(gripper)에 의해 공작물운반벨트에서 인덱싱(indexing)이 이루어지는 자동공구교체장치가 구성가능하다.
상부의 모터스핀들상에 위치한 검측기기 또는 슬라이드 상부에 위치한 검측기기에 의해 교체된 공구의 검측이 가능하고, 이때 상기 슬라이드는 작업영역내에서 조정가능하다.
본 발명에 의하면, 두 개의 축이 구성되고, 공작물의 가공이 이루어지는 다기능 가공장치의 구성을 위한 머시닝센터는 두 축방향의 다기능 슬라이드, 모터스핀들, 터릿 및 정치식 공구로 구성된다. 상기 구성에 의하여, 공작물운반벨트의 작업대내에는 최종 공작물을 저장하고 초기 공작물을 집어내는 것이 가능하다. 더욱이, 상기 머시닝센터는 선삭, 연삭, 드릴링등과 같은 절삭가공 및 롤링(rolling), 교정 및 플래니싱과 같은 부분적인 비절삭가공이 수행가능하다. 공작물의 검측작업이 베드에 위치한 검측기기에 의해 수행가능하고, 필요하다면, 마모된 공구의 자동교체가 공작물운반벨트에 인덱싱된 공구선택장치와 상부의 머시닝유니트상의 그립퍼(gripper)에 의해 수행가능하다. 교체된 공구의 검측작업은 상부의 스핀들에 장착된 검측기기로 수행되거나, 작업영역내에서 위치설정이 가능하고 슬라이드상에 위치한 검측기기에 의해 수행된다.
본 발명을 따르는 머시닝센터는 또한 3축 구조의 다기능 슬라이드, C축 구조의 스핀들유니트, 이중평행구조의 터릿, 다중공구장착보(beam) 및 회전식과 고정식 공구가 장착된 2중 터릿에 의해 공작물의 기계가공이 이루어지는 4축 구조의 다기능 머시닝센터에도 응용가능하다. 상기 구성에 의해, 공작물운반벨트의 작업대내에 최종 공작물의 분리 및 초기 공작물의 고정작업이 수행가능한 동시에, 5각면 가공시 모든 절삭가공 및 롤링, 눈금조정, 플래니싱, 레이저용접 유사가공작업이 가능하다. 베드에 위치한 검측기기로 공작물을 검측하는 것이 가능하고, 필요시, 마모된 공구의 자동교체가 공작물운반벨트에 인덱싱(indexing)이 이루어지는 공구선택장치와 상부의 가공유니트상의 그립퍼에 의해 수행가능하다. 교체된 공구의 검측작업은 상부의 스핀들에 장착된 검측기기로 수행되거나 작업영역내에서 위치설정이 가능하고 슬라이드상에 위치한 검측기기에 의해 수행된다.
본 발명은 또한 6축 구조의 다기능 머시닝센터의 조립에도 응용가능하고, 상기 6축 구조의 다기능 머시닝센터는 C축을 가지는 스핀들유니트, 회전운동을 위한 E축, 그리고 F축을 가지고 스핀들유니트를 가지는 하부의 다기능 가공유니트와 3축 구조의 다기능 슬라이드에 의해 두 개로 셋팅된 공작물의 완전한 가공이 이루어진다. 6축 구조의 다기능 머시닝센터에 의해서, 클램핑장치, 예를들어 상부의 가공유니트상의 척(chuck)과 작업대의 최종 공작물을 분리시키거나 상기 척에 의해 공작물을 고정가능하다. 또한 회전운동위치에서 5각면 가공이 모든 절삭가공에서 가능하고 롤링, 눈금조정, 플래니싱, 레이저 용접등이 가능하다. 또한 베드에 위치한 검측기기로 공작물을 검측하는 것이 가능하고, 공구들은 슬라이드 하부의 스핀들에서 머시닝유니트에 고정되고 공구운반벨트로 운반되어지고 반대방향으로도 작업이 가능하다. 교체된 공구의 검측작업은 상부의 스핀들에 장착된 검측기기로 수행되거나, 작업영역내에서 위치설정이 가능하고, 슬라이드상에 위치한 검측기기에 의해 수행가능하다.
추가로 상부 가공유니트의 그립퍼에 의해 하부의 클램핑장치에서 안전캡(safety cap)을 제거가능하고, 공구운반벨트로 운반가능하고 반대방향으로도 작업이 가능하다. 중간정도 가공된 공작물이 가공유니트의 하부에 위치한 클램핑장치내에 재차 고정되고, 안전캡을 직접 수용하는 것에 의해 상부의 공작물고정용 척은 공구운반벨트로부터 또는 그 반대로 보호가능하다. 상부에 위치한 스핀들내의 공구는 작업대내의 공구운반벨트로부터 직접 교체가능하고, 공구를 다시 상기 공구운반벨트내에 놓는 것이 가능하다. 상부 스핀들내에 위치하는 교체된 공구가 베드에 위치한 검측기기에 의해 검측되고, 하부 스핀들에 고정된 공작물의 비가공상태의 공작물 표면은 상기 가공방법에 의해 가공가능하다. 하부 스핀들내에 고정된 가공부품들은 작업영역내에서 위치설정이 가능한 슬라이드상에 위치한 검측기기에 의해 검측가능하고, 최종 공작물의 제거는 하부의 가공유니트에 의해 이루어지고, 공구운반벨트로 운반가능하다.
본 발명을 따르고 7축 구조의 다기능 머시닝장치의 조립을 위한 머시닝센터는 C축 및 하부의 다기능 가공유니트로 구성되고, 스핀들유니트를 가지며 D축을 가지고 4방향의 다기능 슬라이드와 회전운동을 위한 E축 및 F축을 가지는 가공유니트에 의하여 두 개의 셋팅상태를 이루는 공작물이 완전히 가공된다.
상기 구성에 의해, 초기 공작물의 고정 및 최종 공작물의 분리작업이, 상부의 가공유니트상에 위치한 척(chuck)에 의해 작업대내에서 이루어진다. 또한 회전운동위치에서 5각면 가공이 모든 절삭가공에서 가능하고 롤링보정, 플래니싱, 레이저용접등이 가능하다. 베드에 위치한 검측기기로 공작물을 검측하는 것이 가능하고, 공구들은 스핀들로부터 하부의 가공유니트에 의해 고정되고, 공구운반밸트에 운반되어지고 반대방향으로도 작업이 이루어진다. 교체된 공구의 검측작업은 상부의 슬라이드에 장착된 검측기기로 수행된다. 상부가공유니트의 그립퍼에 의해 하부에 위치하는 가공유니트의 클램핑장치에서 안전캡을 제거가능하고, 공구운반벨트로 운반이 가능하고 반대방향으로 작업이 이루어질 수 있으며, 하부의 가공유니트의 클램핑장치내에서 중간정도 가공된 공작물을 다시 고정하게 된다. 상부의 공작물 고정용 척은 공구운반벨트로부터 또는 그 반대로 안전캡을 직접 수용하는 것에 의해 보호가능하고, 상부 스핀들에 장착된 공구는 작업대에 위치하는 공구운반벨트로부터 직접 교체가 가능하고, 교체된 공구가 베드에 위치한 검측기기에 의해 검측가능하고, 하부에 위치한 가공유니트에 고정된 공작물의 비가공표면은 상기 모든 가공과정에 의해 가공가능하다. 하부가공유니트내에 고정된 가공품들은 작업영역내에서 위치설정이 가능한 슬라이드상의 검측기기에 의해 검측가능하고, 최종 공작물은 하부의 가공유니트로부터 이동되어 공구운반벨트로 운반된다.
본 발명을 따르고 스핀들에 구성된 베어링은 일정온도가 유지되고, 본 발명에 따르면, 슬라이드밸브와 3축방향의 슬라이드용 베어링은 X축을 향하는 안내부 및 Y축을 향하는 슬라이드상에 구성가능하다.
본 발명에 따르면, 하부의 다기능 가공유니트는 여러개의 고정공구 및 오프센터(off-center)로 장착된 모터스핀들로 구성가능하다. 완성된 유니트가 CNC 제어에 의해 회전가능한 반면에, 회전축을 가진 모터스핀들은 모든 소요 각도로 회전가능하다. 모터스핀들은 내장형 또는 외장형 교류모터에 의해 매우 다양한 방법으로 구동가능하고, 상기 모터스핀들은 결합상태의 공작물 및 공구 클램핑장치로 구성되어 공작물 및 공구의 장착이 이루어진다. 모터스핀들의 축에 CNC 제어가 이루어진다.
본 발명에 따르면, 공작물 및 공구운반벨트는 공작물 및 공구를 위한 회전구동장치를 구성가능하고, 롤러블라인드로서 구성된 알루미늄층의 안전덮개가 장치의 전면부를 덮게 된다.
본 발명에 따르면 하나의 모터스핀들로 구성된 단일 또는 다중축 구조의 다기능 슬라이드와 공구의 조정을 위한 CNC 제어 페이싱헤드내의 U자형 축은 윤곽선삭, 내면절삭 및 정면절삭과 같은 중심가공을 위해, 클램핑장치에 의해 인덱싱이 이루어지는 벨트로부터 공작물의 클램핑, 고정 및 분리작업에 영향을 줄 수 있다.
본 발명을 따르는 머시닝센터는 공작물 및 공구의 클램핑장치에 의해 보완가능하고, 상기 클램핑장치는 다기능의 상부 및 하부 가공유니트내에서 사용가능하며, 중앙에서 클램핑기능을 하는 멀티죠(multi-jaw)로 구성된 척(chuck) 또는 중앙에서 공구장착이 이루어지는 특수척(chuck)으로 구성된다. 클램핑장치 즉, 척은 작동막대로 기능이 이루어진다. 안전캡에 의해 작업이 이루어지는 동안 공작물로부터 오염이 방지된다.
작동막대가 작동하는 동안 상기 안전캡은 척과 공구를 연결해준다.
공작물 장착이 이루어지는 척은 개조에 의하지 않고 다른 용도로 사용가능하고, 척의 교체는 다기능 가공유니트에서 이루어진다.
머시닝센터는 여러개의 정치식 공구 및 오프센터(off-center)로 장착된 작업스핀들이 구성된 하부의 다기능 가공유니트로 보완된다. 완성된 다기능 가공유니트는 CNC 제어에 의해 회전운동이 이루어지고, 작업스핀들은 회전축, 즉 E축을 중심으로 소요각도로 회전가능하다. 스핀들이 내장형 또는 외장형 교류모터에 의해 연속적으로 구동되고, 스핀들에는 척이 구성되어 선택적으로 공구 및 공작물의 장착이 이루어지며, 스핀들은 CNC 제어가 이루어지는 축, 즉 F축이 구성된다.
종래기술에 의하면, 개별단위의 유니트가 다음 단계의 작업을 수행하기 위해, 회전식 공구들이 터릿에 구성된다. 상기 종래 기술을 따르는 공구의 수명은 종종 짧아진다.
본 발명에 의하면, 단일축에는 회전식 터릿이 충분히 평가된 스핀들과 조합을 이루게 된다. 오프센터로 장착된 작업스핀들에 의해 Z축 방향으로 짧은 행정이 이루어지는 보조스핀들이 사용가능하고, 작업스핀들의 혼합사용이 가능하며, 상기 작업스핀들내에 스핀들은 공작물운반기능 및 공구운반기능을 가진다. 상기 장치에 의해, 모든 공작물들은 하나의 장치에서 최종 가공이 이루어진다. 그러므로 상기 장치는 원형가공(prototype machining)시 유리하고, 상기 장치에 의해 고가의 지그(jig)장치가 불필요해진다. 추가로 표준규격의 공구 및 척이 사용가능하다.
더구나, 본 발명에 의하면, 사각형 공작물 뿐만 아니라 회전대칭을 이루는 공작물의 가공이 가능하다. 죠(jaw)가 2개 및 4개로 구성된 척 및 특수 클램핑장치가 사용가능하다. 연성 죠를 사용하면 소요정밀도까지 결합된 척에 의해 가공이 가능하다. 본 발명을 따르는 머시닝센터에 있어서, 공작물 및 공구를 위해 공구운반벨트와 콘베이어벨트가 일체로 구성가능하다. 공작물에 대해, 구성부품의 모양 또는 평면모양의 척 또는 다른 구성부품에 의존하는 운반구에 적용되는 각형 운반구 및 파렛트(pallet)가 사용가능하다.
공구운반벨트는 공구의 상향 및 하향운동이 가능하고, 공구를 포함한 공구파렛트를 장착하는 것이 가능하다. 벨트는 이중(duplex)구조이고, 장치주위에서 평행하게 또는 개별적으로 작동하도록 위치하며, 장치전면 또는 장치를 통과하도록 구성된다.
정치식 지지대 및 파렛트의 일부에 존재하는 마찰에 의하여, 제동 및 정지시 구동장치는 파렛트를 안전하게 정지시킬 수 있다. 셋업(set-up)과정에서, 콘베이어벨트는 구동장치에 대한 간단한 조정에 의해 취급 공작물의 직경에 맞게 조정된다.
상기 방법에 의해, 셋업(set-up)이 불필요한 다기능의 운반벨트에는 판재금속부품의 가압스테이션과 관련하여, 공구의 픽업(pick-up)과 척내에서 이루어지는 고정 및 클램핑이 이루어지고, 공작물과 공구의 위치설정이 이루어지는 장점이 있다.
앞서에서, 롤러 또는 미끄럼운동의 슈가 장착된 파렛트는 타원 모양으로 운반이 이루어지도록 사용하고, 상기 파렛트상에서 구성부품들이 중앙위치에 놓여진다. 다수의 증가식 인덱싱 벨트(indexing belt)가 있으나, 어떤 장치내에서도 파렛트는 원형 구성부품을 이동시키지 않으므로, 파렛트의 중심은 운반위치의 중간위치를 통과한다. 종래 기술에 따르면, 이송제한장치 또는 적합한 장치가 구성부품을 중심에 위치하도록 제공되어야만 한다.
셋업(set up)시 클램핑장치내에서 공구교체 및 마모공구의 자동교체기능이 본 발명을 따르는 머시닝센터에서 이루어질수 있다.
공구들은 공구운반벨트상에 위치하고, 교체용 파렛트내에 준비된다. 필요하다면, 파렛트들은 공작물 대신에 벨트상에 위치되고, 상기 공작물은 각형 운반구에 의해 중심을 맞추고, 다음에 인덱싱이 이루어진다.
다기능의 슬라이드상에 위치한 그립퍼의 죠(jaw)들이 공구운반기로부터 최초의 마모된 공구를 집어내고, 공구운반벨트상에 위치한 공구홀더용 공파렛트(empty pallet)내에 공구를 넣는다.
최초의 새로운 공구가 다음에 공구운반기의 마모된 공구를 집어낸 위치에 삽입된다. 두 번째 마모된 공구를 집어내어 공파렛트에 넣어둔다. 마모된 모든 공구가 교체될때까지 상기 과정이 반복된다. 교체된 공구들은 파렛트와 함께 벨트로부터 제거되어, 공작물의 운반을 위해 벨트는 비워진다.
사전에 셋팅이 이루어지지 않은 공구들이, 상부의 작동유니트내에 설치가능한 검측기기에 의해 검측된다. 공구크기는 자동으로 제어기내에 저장된다.
공구장착위치의 초기측정 및 충돌후 검측을 의해, 조정용 스터드(stud)가 공구대신에 삽입되고, 다음에 검측기기로 검측되는 반면에, 공구장착을 위한 새로운 출발위치 또는 기본위치가 제어기내에 저장된다. 상기 방법에 의해 공구교체가 간단해지며 충돌후 재조정이 가장 간단하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 고가의 공구보관장치 및 공구교체경보장치가 필요없고, 단지 그립퍼에 의해 단순한 방법으로 공구교체가 자동으로 이루어진다. 공작물의 콘베이어벨트상에 공구를 놓는 것에 의해 필요로 되는 점유공간만이 요구될 뿐이다.
종래기술을 따르면, 공구교체장치 및 공구보관장치는 고가이고, 공간을 많이 차지하는 유니트이고, 많은 경우, 상기 유니트에 의해 기계작동이 상당히 지장을 받았다. 본 발명을 따르는 머시닝센터내에는 공구운반장치가 또한 구성가능하다.
베드에 설치된 공구홀더가 터릿대신에 사용가능하다. 간단한 기계가공을 위해 각각의 공구가 장착되고, 정치식 공구가 선삭 및 드릴링을 위한 상부 가공유니트상의 회전공구와, 다중 스핀들 드릴헤드(drill head) 및 오프센터 가공용 회전공구와 연결해서 사용가능하다.
추가로, 두 개 이상의 축을 가진 장치의 경우, 몇 개의 공구장착장치를 가진 공구용 보(beam)가 스핀들센터에 대해 평행하거나 스핀들센터에 대해 X축 방향으로 설치되어, 정치식 공구에 의해 선삭 및 드릴링이 가능하고, 회전식 공구에 의해 드릴링이 가능하며, 단일 및 다중 스핀들에 의해 밀링이 가능하고, 정치식 및 회전식 겸용 공구에 의해 선삭, 드릴링, 밀링이 가능하고, 네 개 이상의 축을 가진 장치의 경우, 중앙의 공구용 보가 정치식 및 회전식 공구들과 평행하게 설치된다.
X축에 대해 평행한 회전축을 가지고, 베드에 설치되는 터릿유니트는 다양한 공구장착장치 및 방향제어기능상의 3상 서보모터와 함께 다중의 회전공구용 터릿유니트로서 사용가능하다. 또한, 선삭, 드릴링, 롤링 등을 위한 정치식 공구를 장착하기 위한 공구용 보( beam)와 몇 개 공정에서 선삭, 드릴링, 밀링 등을 위한 전동공구를 장착하기 위한 공구용 보(beam)가 설치된다.
두 개의 평행한 공구운반장치가 구성되고, X축을 가로지르는 회전축이 구성된 이중구조의 터릿유니트를 사용하는 것이 가능한데, 하나의 공구운반장치는 선삭 및 유사 가공을 위한 정치식 공구용이고, 다른 하나의 공구운반장치는 드릴링 및 밀링을 위한 높은 구동력이 요구되는 회전공구용으로, 후자의 경우 다중 스핀들(multi-spindle) 드릴헤드와 함께 사용가능하다.
본 발명에 따르면, 모터스핀들이 슬라이드의 중앙에 설치되는 것이 유리하고, 모터스핀들은 수직방향으로 안내부내에서 이동가능하게 장착된다.
본 발명을 따르는 작업대는 슬라이드내에 위치하고, 콘베이어벨트로 구성되며, 작업영역의 다음에 설치되는 것이 유리하고, 상기 공작물운반벨트는 개구부를 통해 작업대를 통하여 베드로 이동하게 된다.
검측기기는, 개폐문이 개방된후에, 작업영역으로 회전이동에 의해 자동으로 소요위치로 움직이고, 검측영역은 부분적으로 작업영역 및 작업대에 위치하게 된다.
베드와 제어기함 사이에는 유압유니트, 중앙의 윤활유니트 및 열교환기가 설치가능한 영역이 구성가능하고, 상기 영역은 적어도 하나의 개폐문에 의해 구분되어진다.
측면에서 보면 콘테이너는 L자형 아암을 가지고, 전기, 유압 및 공압 공급선들은 기조립상태로서, 예를들어 수평구조의 L자형 아암내에서 플러그 연결이 가능하도록 구성된다. 적어도 하나의 개폐문 및 유압유니트 중앙의 윤활유니트 및 열교환기가 수직구조의 L자형 아암내에 위치하고, 수평구조의 L자형 아암은 베드의 전면벽의 수직구조 L자형 아암의 일부 및 상부로부터 베드를 덮는다.
본 발명의 상기 및 다른 장점과 특징은 비제한적이며 본 발명을 따르는 실시예로서 주어진 도면 및 하기설명에 의해 당업자에게 쉽게 이해된다.
제1도는 머시닝센터(1)로 사용될 때, 본 발명을 따르고 키트(kit)에 의해 구성되는 장치를 나타낸다. 제2도 및 제3도에 나타나고 본 발명을 따르는 주요 구성부는 콘테이너(2), 모터스핀들(3), 금속판제 커버(4), 슬라이드(5) 및 베드(6)로 구성된다.
콘테이너(2)는 탈착이 용이한 금속제 직립 구조물로서, 완전한 조립상태를 이루는 기본장치에 대해 사전에 조립이 가능하고, 상기 기본장치는 몇 개의 볼트에 의해 상기 콘테이너(2)에 고정가능하다. 콘테이너(2)는 돌출구조로 사전에 설치완료된 제어기함에 결합장치에 의해 연결된다. 공압 및 유압공급선 및 전기케이블(7)들이 랙(8)에 설치되고, 루프(loop)모양으로 걸려져 있어서, 전기케이블 및 유공압공급선들은 구동 슬라이드(5) 및 모터스핀들(3)의 이동방향으로 이동가능하다(도 3 및 도 20). 전기케이블 및 유공압공급선(7)은 플러그에 의해 각각의 결합장치에 연결되며, 커플링에 의해 신속하게 착탈이 가능해진다. 모터스핀들(3) 및 제어기함의 냉각효과를 위한 장치(도면에는 나타나지 않음)가 제어기함에 구성되는 반면에, 유압 및 공압계통장치가 제어기함의 하부에 구성된다. 냉각수, 파이프 유압 및 공압호스(도면에 나타나지 않음)가 전기케이블과 같이 루프모양을 형성하며 연결장치를 통과한다. 자동차 조립공정에서 차체를 차량에 부착시키는 것처럼 조립공정의 마지막에 콘테이너(2)는 머시닝센터의 기본장치에 장착이 이루어져서 제1도에서와 같은 외관을 형성한다. 다음에 결합장치가 체결되고, 머시닝센터는 작동준비가 완료된다. 상기 머시닝센터에 의해 가공 소요시간 및 재료소비량이 상당히 감소되고, 공정상의 제조비용이 낮아진다.
모터스핀들(3)은 모터(10)로 구성되고, 상기 모터(10)는 모토스핀들(31)을 동심축을 이루며 둘러싸고 있다. 실시예의 모터(10)는 스핀들용 3상 모터로서 정비가 불필요하고, 주파수 제어방식이며, 100/40%의 사용률에서 10/16kw의 출력을 가진다.
모터스핀들(3)이 지지유니트(11)내에 장착되고, 상기 지지유니트(11)는 손잡이구조로 모터하우징과 복수개의 리브들(12,13)에 의해 결합을 이룬다(제2도, 제3도).
지지유니트(11)는 각각 동일크기를 가지는 안내슈(14,15,16,17)에 의해 확고하게 결합되며, 상기 두쌍의 안내슈(14,15,16,17)는 동일크기이고, 스크류 또는 유사장치에 의해 서로 이격거리를 유지하며, 슬라이드(5)의 안내레일(18,19)상에서 수직방향으로 안내된다.
제2도 및 제3도의 실시예에 있어서, 모터스핀들(3) 및 슬라이드(5)로 구성되는 주축대는 2개의 축방향으로 운동한다. CNC 제어에 의해 슬라이드(5)는 수평방향 즉 X-X방향으로 제어되고, 모터스핀들(3)은 수직방향 즉 Z-Z방향으로 제어된다. X축 방향(수평방향)으로 임의의 위치로 이동가능한 슬라이드(5)는 560밀리미터를 이동가능하다. 고속기능의 슬라이드에 의해 공구교체 검측기기를 이용한 검측작업의 소요시간이 감소된다.
예를들어, 모터스핀들(3)은 스핀들 헤드크기가 직경 75밀리미터로 구성되며, 전면장착이 가능하고, 8000rpm의 회전속도를 가진다. 모터스핀들(3)의 앞부분에는 앵귤라볼베어링(angular ball bearing)이 구성되고, 뒷부분에는 원통형 롤러베어링(cylindrical roller bearing)이 구성되므로, 모터스핀들(3)은 고강성이 유지되고, 모든 베어링은 그리이스(grease)주입이 필요없는 베어링으로 구성된다. 주축대를 구성하는 모터스핀들(3) 및 슬라이드(5)는 열대칭이 이루어지도록 설계되고, 냉각장치에 의해 주축대의 정밀도가 유지된다.
슬라이드(5)는 고속반응 주파수 제어방식으로 무정비(maintenance-free)방식이며, 3상 모터에 의해 구동된다. 모터는 순환식의 볼 스크류(ball screw)에 의해 고정도(high precision)로 슬라이드(5)를 구동한다. 선형 운동측정장치가 X축 방향으로 구성되고, 회전운동측정장치가 Z축 방향으로 구성된다. 다음에 설명되는 방법에 의해, 두 개의 안내장치가 작업영역(34)의 외부에 위치하게 된다.
슬라이드(5)의 양측에는 각각 동일크기를 가지는 안내슈(20, 21, 22, 23)가 이격상태로 구성된다(도 2). 안내슈(20, 21, 22, 23)는 단일체를 형성하도록 볼트 또는 유사 체결부품에 의해 슬라이드(5)에 탈착가능하게 체결된다.
안내슈(20, 21, 22, 23)는 각각 안내레일(24, 25)에 의해 안내되고, 상기 안내레일(24, 25)은 서로 평행하게 이격상태를 유지한다. 안내슈(14, 15, 16, 17) 및 모터스핀들(3)을 가지는 지지유니트(11)를 위한 안내레일(18, 19)과 슬라이드(5)가 안내되는 안내레일(24, 25)은 고정밀도로 예비응력상태의 롤러식 선형 안내부로 구성되며, 종래 기술을 따르는 선형 안내부의 마찰계수와 비교할 때, 상기 롤러식 선형 안내부의 마찰계수는 10배 이상으로 낮다. 상기 방법을 따르는 구성에 의해 고정밀도의 회전운동이 보장되고 운동효과가 커진다.
모터스핀들(3) 및 슬라이드(5)는 양축방향으로 전원공급장치가 구성된다. 상기 전원공급장치는 구조가 단순하고, 무정비방식이며, 칩발생 영역의 외부에 위치한다.
베드(6)는 반응수지 콘크리트(reaction resin concrete)로 제조되고, 특히 제3도 및 제4도의 구성에서, H자 모양의 수직단면으로 구성되며, 상기 수직단면은 단면의 종방향 축을 따라 구성되어 부속장치 즉 콘테이너(2), 모터스핀들(3), 금속판제 커버(4) 및 슬라이드(5)가 안정하게 부착된다.
제2도 및 제3도에서 베드(6)의 H자 모양의 수직단면의 상부와 수직측벽(26,27) 사이에는 공구와 관련된 장치 및 검측기기(47)를 위한 고정부가 위치한다. 베드(6)는 4개의 받침대(28) 위에 구성되고, 상기 받침대(28)는 베드(6)의 구석부분에 위치하며, 높이가 낮은 공장건물 및 출입구에서 지게차 또는 유사장비로 운반하기 편리하도록 분리가능하다.
칩 및 냉각수가 처리되는 개구부는 반응성 레진(reaction resin) 또는 폴리머 콘크리트(polymer concrete)내에서 주조판넬(29)에 의해 보호된다. 추가로 구성된 두 개의 개구부(30, 31)가 공구운반벨트(제1도에서 제3도까지에는 나타나지 않음)의 귀환을 위해 그리고 변형된 머시닝센터(제19도, 제20도)에 구성된다.
안내레일(24, 25)이 베드(6)의 평행구조를 형성하는 수직측벽(26, 27)의 상부에 위치한다.
작업영역(34) 및 검측영역(35)가 수직측벽(26, 27)내에 위치하고, 상기 수직측벽(26, 27)은 U자 모양의 단면을 형성하고, 수직측벽(26, 27)은 베드(6)를 구성하고, 수직측벽의 한쪽에서 다른 수직측벽과 연결되고, 유사하게 수직측벽의 한쪽은 후벽(38)과 연결된다(도 2). 베드(6)에 의해 형성되는 영역은 머시닝센터의 전면을 향하고 상향 개방만이 이루어진다. 작업영역(34)은 상부에서 슬라이드(5) 및 금속판제 커버(4)로 덮혀지고, 블라인드(40)가 구성되는 작업대(39)는 머시닝센터의 전면에 위치하게 된다.
계속적으로 공급되는 공작물운반벨트(41)가 작업대(39)를 통과하고, 공작물(42)는 공작물운반벨트(41)위에 놓여진다. 이때 공구가 상기 공작물운반벨트(41)의 상부에 위치한다.
베드(6)에서 공구운반장치 및 터릿(turret)은 정치식 유니트로서 하기에 기술되는 방법으로 작동한다. 하기에 기술되는 방법에 의해, 전체 장치사이의 공구가동시간이 증가하는데 예를들면, 종래기술을 따르는 장치보다 30%에서 50%가 더 높다. 그리고, 하기 설명에서와 같이, 베드(6)에 의해 양쪽 수직측벽(26, 27)내에 위치한 다기능 하부 작업유니트 즉 이중구조 터릿의 고정이 가능해진다. 상기 베드(6)에 형성되는 작업영역(34)에 의해 공작물의 최대 크기가 정해진다. 베드(6)의 H자 형상에 의해 슬라이드(5)의 안내레일(24, 25)은 가공위치보다 더 앞으로 전진운동이 가능해진다. 상기 베드(6)에는 미끄럼운동에 대해 안정한 기저부가 형성된다. 상기 베드(6)는 단단한 금속판제 커버(4)로 덮혀지고, 상기 금속판제 커버(4)는 슬라이드(5)의 하부에 고정되고, 상기 금속판제 커버(4)에 작업영역(34)이 상향 밀폐구조가 이루어진다. 주조판넬(29)에 의해 칩발생 영역 및 냉각이 이루어지는 영역내에서 베드(6)가 보호된다.
작업영역(34)은 전면부에서 개폐문(43)과 작업대(39)에 의해 밀폐가 이루어지고, 상기 개폐문(43)은 상하로 운동가능하다. 개폐문(43)의 반대쪽에는 추가로 개폐문(44)이 구성되어, 작업영역(34)과 검측영역(35)이 격리된다.
가공칩이 칩배출 콘베이어(45)로 떨어지고, 상기 가공칩은 상기 칩배출 콘베이어(45)를 통해 칩처리 운반구(46)로 전달되며(제 18도), 작업영역(34)은 작업대(39) 및 검측영역(35)으로부터 완전히 분리된다.
제1도에서 제3도까지의 구성이외에, 슬라이드(5)의 X축 및 Z축에는 슬라이드밸브(111)가 구성가능하고(도 20), 상기 슬라이드밸브(111)는 C축을 형성하고(도 18) 또한 Y축(도 3)을 형성하고, 슬라이드(5)는 이격된 상태의 안내레일(100, 101)내에서 안내된다.
검측기기(47)가 터릿유니트(48)와 수평축(49)상에 위치한다. 공구대(50)의 주변부에는 공구(51), 드릴(52)과 같은 여러개의 공구가 장착되고, 터릿유니트(48)에는 구동모터(53)가 연결된다.
모터스핀들(3)은 모터에 의해 Z축 방향으로 운동하고, 상기 모터스핀들(3)의 하부에는 공작물운반벨트(41)로부터 공작물을 포착하기 위한 척(54)이 구성된다.
모터스핀들(3)이 작업영역(34)내로 삽입되고, 이때 상기 모터스핀들(3)은 금속판제 커버(4)의 중심구멍(56)에 삽입가능한 크기를 가진다(제2도).
모터스핀들(3)은 보호판(57)의 가스켓(도면에는 나타나지 않음)에 의해 씰링(sealing)기능이 이루어져서 작업영역(34)의 오물 및 습기의 유입이 차단된다.
모터스핀들(3), 슬라이드(5), 공구(51), 드릴(52), 검측기기(47) 및 공구 및 공작물의 장차기 및 운반은 머시닝센터의 CNC 제어기능에 의해 이루어진다.
재설정(reset)이 불필요한 공작물운반벨트(41)의 상부에 위치한 모터스핀들(3)은 가공완료된 최종공작물(55)을 공작물운반벨트(41)로 운반하고, 다음에 공작물운반벨트(41)가 또다른 초기 공작물을 투입하고, 초기공작물(103)은 상기 공작물운반벨트(41)에서 들어올려진다. 공작물운반벨트(41)는 각형 운반구로 가진 벨트로 구성가능하다. 각형 운반구의 이격거리 및 적재능력은 척직경(chuck diameter)에 의존하는데, 즉, 척직경이 크면 각형 운반구 사이의 이격거리는 커진다. 초기 공작물(103)는 모터스핀들(3)에 장착되기 위해 중심위치에 놓여진다. 서로 다른 높이를 가지는 공작물들이 CNC 제어 프로그램내에 입력된다. 공작물운반벨트(41)내에서 압력유니트에 의해 공작물의 장착이 확실히 이루어진다. 상기 목적을 위해, 모터스핀들(3)은 스프링 하중을 받는 압력유니트를 향해 이동하게 된다.
가공이 이루어지는 공작물의 크기를 보면 공작물은 130밀리미터의 직경 및 75밀리미터의 높이를 가진다.
그러나 본 발명에 있어서 주요 관심사가 상기 제원에 의해 제한되지 않음을 밝혀둔다.
제1도에서 제17도를 참고하여 머시닝센터의 작동방법을 설명하면 다음과 같다.
모터스핀들(3)은 선삭작업에 적합할 뿐만 아니라, 공구교체시간이 단 5초가 소요되는 픽업 스핀들선반(pick-up spindle lathe)의 작업에도 적합하다. 상기 목적을 위해, 선반과는 별도로, 저가의 단순한 공구공급장치 및 공작물이 탈착가능한 벨트가 사용되며, 상기 벨트는 공작물운반벨트(41)로 구성된다. 모터스핀들(3), 슬라이드(5) 및 공작물의 크기를 프로그래밍하는 것에 의해, 초기 공작물(103) 및 최종 공작물(55)에 대한 소요작업이 이루어진다. 최종 공작물(55)의 검측과 금속절삭이 모터스핀들(3)에 의해 수행된다.
제1도의 공작물운반벨트(41)에 의해 초기 공작물(103) 및 마무리 가공이 이루어진 최종 공작물(55)이 운반된다. 제4도에 있어서, 머시닝센터는 스테이션단위별로 개폐문(43)이 개방되며, 즉 개폐문(43)이 완전히 하부위치에 놓여있고, 모터스핀들(3)이 Z축 방향으로 이동할 때 공작물운반벨트(41)상에 놓여있는 초기 공작물(103)는 척(54)에 포착된다. 제5도에서와 같이 모터스핀들(3)은 다음에 Z축 방향으로 이동하기 시작한다.
제6도에 있어서, 모터스핀들(3)이 초기 공작물(103)와 결합된 후, 모터스핀들(3)은 수평방향운동 즉 베드(6)에 구성된 안내레일(24, 25)을 따라 수평방향으로 운동하게 되고, 초기 공작물(103)과 결합된 모터스핀들(3)이 작업영역(34)에 도달할때까지 슬라이드(5)는 수평운동만 할 뿐이다(제7도). 개폐문(43)은 폐쇄위치까지 상향이동 즉 수직상향운동을 완료후, 작업영역(34)내에서 공구(51)에 의해 공작물(42)이 가공된다. 상기 가공작업이 완료될 때, 모터스핀들(3)은 Z축 방향으로 상향 운동한다(제9도).
모터스핀들(3)에 고정된 가공중인 공작물(42)이 터릿유니트(48)에 회전가능하게 부착된 드릴(52)의 가공위치에 도달할때까지(제9도), 슬라이드(5)는 다음에 X축 방향으로 전진한다.
제11도에 있어서, 가공중인 공작물(42)의 가공작업이 완료되면, 모터스핀들(3)은 Z축 방향으로 하향운동을 한다.
제12도를 따르면, 공작물을 가진 및 모터스핀들(3)이 연속적으로 Z축 방향으로 상향 운동을 하고, 검측영역(35)에 대해 개폐문(44)이 완전히 개방되어, 제13도에서와 같이, 모터스핀들(3) 및 최종 공작물(55)과 결합된 슬라이드(5)가 터릿유니트(48)에 끼워맞춰진 검측기기(47)를 향해 이동한다. 검측기능을 위한 몇가지 프로그램이 머시닝센터의 CNC 제어기내에 내장되어 있다. 그러므로 사전에 열 개 또는 열두개 단위로 셋팅이 이루어진 부품도 검측기능이 이루어질 수 있다.
검측완료시, 모터스핀들(3)은 Z축 방향으로 상향운동을 하게 되고(제14도), 슬라이드(5)는 X축 방향으로 즉 머시닝센터의 전면으로 이동한다(제15도). 검측영역(35)과 작업영역(34)을 격리시키는 개폐문(44)이 폐쇄위치에 놓인다(제15도). 모터스핀들(3)은 제16도에서와 같이 Z축 방향으로 하향 운동을 하고, 공작물운반벨트(41)는 최종 공작물(55)과 결합한후에 다음 공정으로 이동한다. 상기 다음 공정위치에서 제17도에서와 같이, 결합이 이루어지지 않은 새로운 초기 공작물(103)를 들어올릴(pick-up)준비가 완료되고, 다음에 가공 싸이클이 반복된다.
작업대(39), 작업영역(34) 및 검측영역(35)은 X축 방향으로 일렬로 구성되기 때문에, 고장이 없는 연속가공작업이 가능해진다. 작업대(39), 작업영역(34) 및 검측영역(35)의 격리된 구성에 의해, 각각의 초기 공작물(103)의 착탈 및 최종 공작물(55)의 검측이 이루어지고, 발생칩에 의한 문제가 방지된다. 결합상태를 이루는 초기 공작물(103)과 최종 공작물(55)에는 최적의 칩배출 흐름이 이루어진다.
상기에서 설명한 제어기능이 이루어지기 위해서, 경로제어용 지멘스 805T가 PLC 제어에 이용된다. 제1도에서 제17도와 관련된 제어기능은 단순 제어판과 생산에 필요로 하는 제어요소를 함께 사용되도록 이루어진다.
새로운 초기 공작물(103)에 대하여 공구를 교체하기 위해, 도면에는 나타나 있지 않지만, 스크린이 달린 이동식 제어판, 키보드 및 소프트키(soft key)가 케이블 및 플러그에 의해 제어장치에 연결되어 사용된다. 상기 기술에 의해 여러대의 기계가 사용될 때 각각의 기계에 대해 제어판을 설치하는 것보다 비용이 더 절감된다. 그리고 기계 설치기사가 아닌 작업자는 생산공정에 관한 제어방법을 배우기가 훨씬 쉬워진다.
제어판에는 12인치 모노스크린이 구성되고, 키보드에 의해 수동입력이 이루어지고, 공작물 윤곽부에서 기동이 이루어지며, 소프트키 메뉴(soft key menu)를 통해 7개의 소프트키에 의해 제어가 기울어진다. 종래기술을 따르고 두 개의 축을 따르는 횡방향 운동기능, 정지위치에 대해 자동전진운동기능, 기계와 별도로 시험되는 프로그램 가동기능, 또는 개별축에 대한 기능, 수치제어요소 프로그램 메모리기능(16킬로바이트), 절삭반경보상기능, 프로그램가동시 프로그램 동시 입력기능, 가공싸이클 및 반경의 직접프로그래밍, 절대 및 증분 프로그래밍, 서브루틴(subroutine)기능, 파라미터기능, 1000R 파라미터기능, 파라미터 연산기능, 파라미터 비교기능, 파라미터에 대한 부하함수, 삼각함수 및 대수연산함수, 0.001밀리미터의 입력정밀도, 회로, 전압,메모리, 리미트스위치와 함께 작동되는 안전루틴(safety routine)기능, 인터페이스 분석, 스크린상에 수치제어장치 및 PLC의 경고기능, 내부 PLC상태의 표시기능, 윤곽 모니터링, 스핀들 모니터링의 기능이 주어진다.
제18도에서 제21도까지의 실시예의 기능 및 도면부호는 제1도에서 제17도의 실시예의 기능 및 도면부호와 동일하다. 제18도에서 제20도까지를 따르는 실시예에 있어서, 머시닝센터의 안내벽으로서 설계된 수직측벽(26, 27)내에는 두 개의 공구대(58, 59)가 구성되고, 이들 상기 공구대들은 모터로 구동되는 터릿축(60)상에서 고정공구(61) 및 회전공구(62)와 함께 사용되고, 서로 평행하게 이격거리를 유지한다.
공구대(58, 59)는 주면부에서 몇 개의 공구를 운반하고, 상기 공구로서 도면에는 고정공구(61) 및 회전공구(62)가 나타나 있다.
제19도 및 제20도를 따르는 실시예에 의하면, 베드(6)는 공구운반벨트(63)에 의해 원형으로 밀폐구조를 이루고, 상기 공구운반벨트(63) 상에는 여러개의 공구(64, 70)가 가공준비상태로 설치되며, 단형의 상기 공구(64, 70)는 상향 또는 하향을 가리킨다. 공구(64, 70)는 공구운반벨트(63)내에 직립상태를 유지하거나 매달리게 구성되고(제26도), 상기 공구운반벨트(63)는 가공시간이 일치되게 소요공구를 운반가능하다. 공구운반벨트(63)는 모터로 구동되고, 머시닝센터내에서 CNC 제어가 이루어진다.
원형의 공구운반벨트(63)는 공작물운반벨트(65)의 내부에 구성되고, 상기 공작물운반벨트(65)는 또한 모터로 구동되고, 머시닝센터내에서 CNC 제어가 이루어지며, 상기 공작물운반벨트(65)상에서 동일하거나 다른 모양으로 초기 공작물(103) 및 최종 공작물(55)이 공작물운반벨트(65)의 모터구동과 작동시간이 일치되게 이동된다. 최종 공작물(55)이 교체장치(도면에 나타나지 않음)에 의해 운반된다.
모터스핀들(3)이 초기 공작물(103)을 공작물운반벨트(65)로부터 포착하는 동시에 수직방향으로 행정이 이루어진다. 초기 공작물(103)을 포착후에, 모터스핀들(3)은 Z축 방향으로 즉 수직상향으로 160밀리미터를 이동한다. 작업영역(34)을 밀폐시키는 개폐문(43)이 수직하향운동에 의해 개방되어, 모터스핀들(3)의 수평행정은 슬라이드(5)의 X축 방향운동에 의해 가능해진다. 실시예에 있어서, 상기 수평행정은 980밀리미터이다.
슬라이드(5)와 결합상태에 있는 모터스핀들(3)은 1차 가공위치에 정지하고, 이때 공구(70)에 의해 드릴링과 같은 기계가공이 이루어진다. 1차 가공위치에서 척에 의한 고정에 의해 기계가공을 완료한 후에, 모터스핀들(3) 및 슬라이드(5)와 결합하고 반정도 마무리가공이 이루어진 공작물(102)은 클램핑장치(69) 위를 통과하는 위치(68)까지 전진한다. 클램핑장치(84)는 공구(64,70)의 금속방출테이퍼부를 들어올릴 수 있다. 상기 공작물(102)이 클램핑장치(69)에 의해 상기 위치(68)에 고정되는 반면에, 클램핑장치(84)에 의해 픽업(pick-up)된 공구(64)로 추가의 기계가공이 이루어진다.
소요공구는 공구운반벨트(63)로부터 공급되고, 작업에 쓰이지 않는 공구들은 공구운반벨트(63)내에 그대로 유지된다.
작업에 쓰이지 않는 클램핑장치를 위한 안전커버(도면에 나타나지 않음)의 운반작업 및 계속적으로 작업에 쓰이는 클램핑장치로부터 안전커버의 분리작업이 모터스핀들(3)에 의해 이루어진다.
최종 가공작업이 완료된 후, 검측영역(35)에 대한 개폐문(44)이 개방되고, 모터스핀들(3) 및 슬라이드(5)는 공구를 검측영역(35)으로 이동시키고, 이동식 아암(71)이 구성된 검측기기(47)가 상기 검측영역(35)내에 구성된다.
다른 구성으로서, 제21도에서와 같이, 공구(51, 73)들이 부착된 터릿유니트(48)에는 자체구동장치(74)가 구성되고, 상기 자체구동장치(74)에 의해 추가의 기계가공이 가능해진다.
제27도에 있어서, 여러대의 기계들(75, 76, 77)을 하나의 공작물 운반라인(transfer line)에 서로 연결시키는 것이 가능하다. 3대의 기계들 이외에 추가의 기계들을 서로 연결시키는 것이 가능하다. 모든 기계들의 기능은 메인프레임컴퓨터(main frame computer)에 의해 제어가능하고, 상기 메인프레임컴퓨터는 공작물 및 공구의 공급을 유연하게 조절한다.
제28도에 있어서, 하나의 공작물운반라인상에 여러대의 기계들(78, 79, 80, 81, 82, 83)가 서로 연결되는 대체가능한 방법이 제시된다. 제28도에 있어서, 서로 다른 기계가 앞서 설명한 가공작업을 각각의 공정에서 완료하여 가공품을 다음 기계에 운반한다. 운반작업은 운반장치에 의해 완전히 자동으로 이루어진다.
공작물 및 공구의 고정장치는 제24도 및 제25도를 따르는 구성으로 이루어질 수 있다. 상기 고정장치는 안내부(89)에 끼워맞춰진 죠(88)와 적합한 공구(64, 70)의 급속방출테이퍼(86)를 수용하기 위한 중앙공구장착부(85)가 구성되어 있다. 필요하다면 인장막대(90)에 의해 죠(88) 뿐만 아니라 중앙공구장착부(85)가 작동가능하다. 죠(88)는 공구장착장치로 쓰일 때 커버가 씌워진다. 특정 방법에 의해 모터스핀들(3)에 의한 안전캡(cap)이 이동 및 작동이 가능해진다.
제18도에서 제21도의 실시예에 있어서, 모터스핀들(3) 및 각각의 공구대(50,58,59)의 제어에 의해, 공간상의 모든 각도에 대한 기계가공이 가능하다. 예를들어, 모든 각도로 운동하는 공작물내에 대한 드릴링 작업이 가능하다.
제22도 및 제23도를 따르는 실시예에 있어서, 모터스핀들(3)은 CNC 제어가 이루어지는 페이싱공구(67)를 장착하고, 추가의 가공작업이 가능하다. 제23도에서와 같이, 인덱싱(indexing)벨트(36)은 베드의 개구부를 통해 가공위치로 공작물(33)을 운반한다. 예를들어, 연속가공을 위해 공구(87)가 장착된 상기 페이싱(facing)공구(67)에 의하여 중앙클램핑장치(32)에 공작물(33)이 고정된다.
제29도에서처럼, 콘테이너(2)는 펌프, 오일탱크 및 호스로 구성된 윤활장치(116), 냉각장치(117), 유압장치(119), 냉각장치(120), 제어기함(121)을 위한 열교환기로 구성될 뿐만 아니라, 필요하다면 즉시 연결이 이루어지는 호스 및 파이프들이 플러그에 연결가능하다. 제29도의 콘테이너(2)는 대략 L자 모양의 구조를 가지고, 적어도 하나의 개폐문(118)으로 구성되며, 상기 개폐문(118)을 통해 L자 모양의 콘테이너 내부는 예를 들어 장치 및 부품이 콘테이너 내부로 접근가능하다. 그러므로 콘테이너는 공간활용도가 높고, 다른 기계조립품에 의한 구속에서 독립적이며, 상기 콘테이너는 전체 유니트로서 다른 기계부품에 부착가능해진다.
제30도에서 제34도까지에서와 같이, 공구대(50)로 구성된 터릿유니트(48)는 작업자가 위치하는 쪽으로 설치된다. 상기 터릿유니트(48)의 구성에 의해 작업자는 절삭날의 관찰이 쉽고, 공구교체가 용이해진다.
모터스핀들(3) 슬라이드(5)의 중앙에 위치하고, 유압식 안내부(114, 115)내에서 수직방향으로 이동한다. 중앙부의 구성에 의해, 고강성 및 온도에 대한 안정성이 얻어진다. 유압식 안내부(114, 115)에 의해 우수한 감쇄효과가 얻어지고, 제품품질이 향상된다.
작업대(39)는 머시닝센터의 내부에서 작업영역(34)뒤에 위치한다. 작업대(39) 및 작업영역(34)의 상기 구성에 의해 가공작업에 소요되는 시간이 감소된다.
공작물운반벨트(41)가 머시닝센터를 구성하는 베드(6)의 뒷부분의 개구부(30)를 통해 설치된다.
최종 공작물(55)의 검측을 위해서, 개폐문(43)가 개방된 후에 검측기기(47)가 작업영역(34)내로 이동한다(제32도, 제33도). 검측영역(35)은 상기 실시예와 같이 작업영역(34)과는 이격된 위치에 있지 않고, 작업영역(34) 및 작업대(39)가 상기 검측영역(35)의 양쪽에 구성된다.
베드(6)와 전기장치(117) 사이에 위치한 빈 공간에는 제어기함(121), 윤활장치(116) 및 유압장치(119)를 설치가능하다. 상기 영역은 개폐문(118)을 통해 접근가능하다.
머시닝센터는 일체로 운반되므로 고객에게 인도하는데 소요되는 시간이 상대적으로 짧다.
본 발명을 따르는 여러 실시예에 있어서, 본 발명을 따르는 사상이 상기 실시예에 국한되지 않으며, 당해업자에 의해 청구항의 범위에 해당되는 여러 가지 수정예가 있을 수 있다.

Claims (19)

  1. 복수개의 축방향으로 이동가능한 슬라이드(5)로 구성되는 주축대, 베드(6), 가공칩 및 냉각수를 수집하기 위한 장치, 작업영역(34) 그리고 금속판제 커버(4)로 구성되는 머시닝센터에 있어서, 수직방향을 향하는 모터스핀들(3)을 가지고 복수개의 축방향으로 이동가능한 슬라이드(5) 위에 모터(10)가 장착되고, 상기 모터스핀들(3)은 공작물 또는 공구의 탈착작업, 고정작업, 구동작업 및 픽업(pick-up)작업에 사용되며, 상기 베드(6)는 상기 슬라이드(5)의 안내운동을 위한 안내레일을 가지며, 콘테이너(2)가 CNC 제어장치 및 동력공급장치를 포함하고, 공작물운반벨트(41) 위에서 공작물 또는 공구의 위치설정이 이루어지고, 상기 공작물 또는 공구를 내려놓거나 들어올리는 작업이 작업대(39)에서 이루어지며, 상기 작업대(39)가 작업영역(34)에 인접하여 있고, 상기 모터스핀들(3)이 CNC 제어되며, 공작물 또는 공구의 구동 및 조정을 위해 사용됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  2. 제 1항에 있어서, 세 개 또는 세 개 이상의 측면에 의해 작업영역(34)이 둘러싸임을 특징으로 하는 머시닝센터.
  3. 제 1항에 있어서, 슬라이드(5)를 위한 안내레일(24, 25)이 상기 베드(6)의 상부면에 위치함을 특징으로 하는 머시닝센터.
  4. 제 1항에 있어서, 씰링(sealing)이 이루어지는 금속판제 커버(4)가 슬라이드(5)에 고정되고, 상기 슬라이드(5)을 통해 모터스핀들(3)이 연장구성됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  5. 제 1, 4, 5항 또는 7항에 있어서, 최종 공작물(55)의 검측을 위해 검측기기(47)가 CNC 제어됨을 특징으로하는 머시닝센터.
  6. 제 1항에 있어서, 베드(6)가 반응성 레진 콘크리트로 주조됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  7. 제 1항에 있어서, 베드(6)가 종방향 축에 대해 수직 종방향 단면이 H자 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  8. 제 1항에 있어서, 베드(6)는 정치식 공구함 및 정치식 터릿(turret)들중의 한 개 이상을 설치가능한 고정유니트로 작용함을 특징으로 하는 머시닝센터.
  9. 제 1항에 있어서, 베드(6)에 의해 둘러싸이는 영역내에 다기능 하부 가공유니트가 구성됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  10. 제 1항에 있어서, 다중터릿의 축이 베드(6)의 측벽에 둘러싸인 영역내에 있게 됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  11. 제 1항에 있어서, 슬라이드(5)를 위한 안내레일(24, 25)들이 가공위치를 지나서까지 연장되어, 슬라이드(5)가 공작물운반벨트(41)로 안내될 수 있도록 함을 특징으로 하는 머시닝센터.
  12. 제 1, 4, 5, 7, 18, 19 또는 20항에 있어서, 주축대가 모터스핀들(3)과 슬라이드(5)로 구성되고, 슬라이드(5)는 X축 방향으로 이동하며, 모터스핀들(3)은 Z축 방향으로 이동하여 CNC 제어에 의해 서로 가로지르도록 배치되며, 모터스핀들(3)이 공작물운반벨트(41)를 가로지르게 됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  13. 제 1항에 있어서, 모터스핀들(3)이 슬라이드(5)내에서 중심에 위치함을 특징으로 하는 머시닝센터.
  14. 제 1항에 있어서, 모터스핀들(3)은 유체정역학적 안내레일(18, 19)에 의해 수직방향으로 이동가능하게 장착됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  15. 제 13항 또는 제 14항 중 한항에 있어서, 작업대(39)는 머시닝센터 내부의 작업영역(34)의 전방에 위치함을 특징으로 하는 머시닝센터.
  16. 제 1항에 있어서, 공작물운반벨트(41)가 머시닝센터의 작업대(39)에 대하여 베드(6)의 후방에 있는 개구부(30)를 통과하도록 설치됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  17. 제 1항에 있어서, 금속판제 커버(4)에는 중심구멍(56)이 있고, 모터스핀들(3)이 중심구멍(56)을 통해 작업영역(34)으로 연장되고, 상기 중심구멍(56)에는 밀폐수단이 더욱더 포함됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
  18. 제 1항에 있어서, 가공칩의 수집 및 배출을 위한 개구부(30)가 베드(6)에 구성되는 것을 특징으로 하는 머시닝센터.
  19. 제 1항에 있어서, 검측기기(47)가 가공된 공작물의 검측을 위해 제어됨을 특징으로 하는 머시닝센터.
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