KR100973182B1 - 현장 가공물 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현장 가공물 가공장치에 관한 것이다.

본 발명의 가공장치는 바닥에 고정되는 베이스와, 상기 베이스 위에 설치되어 상기 베이스를 따라 X축 방향으로 활주하는 몸체와, 상기 몸체의 좌우 양측에 고정되는 고정부재와, 상기 고정부재와 결합되어 상기 고정부재를 따라 Y축 방향으로 활주하는 슬라이드부재와, 상기 슬라이드부재와 결합되어 상기 슬라이드를 따라 Z축 방향으로 활주하는 가공헤드로 구성된다.

본 발명에 의해, 이동과 장착이 어려운 대형 가공물을 현장에서 직접 가공할 수 있다.

밀링머신, 현장 가공물, 가공헤드, 활주

Description

현장 가공물 가공장치{THE APPARATUS FOR PROCESSING THE PROCESSING MATTER ON THE SPOT}

본 발명은 현장 가공물 가공장치에 관한 것으로, 특히 이동과 장착이 어려운 대형 가공물을 현장에서 직접 가공할 수 있도록 한 현장 가공물 가공장치와 그 가공장치를 이용한 현장 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 밀링머신은 밀링커터를 회전시켜 상하, 좌우, 전후의 선형이송운동을 준 가공물을 가공하는 공작기계로서, 밀링커터를 장착하여 회전운동을 하는 가공헤드와 가공물을 장착하여 이송하는 테이블 등을 구비하여, 테이블 등에 의해서 선형이송운동을 하는 가공물을 밀링커터가 가공하도록 되어 있다. 이러한 밀링머신은 적당한 밀링커터를 사용함으로써 평면절삭, 홈절삭, 절단 등 복잡한 가공을 수행한다.

근래에는 대량 생산을 위해서 수치제어수단(NC)을 사용하여 가공물을 자동으로 가공하고 있다. 즉, 가공도면으로부터 가공물의 모양이나 수치, 가공조건으로서의 가공순서, 가공속도, 가공공구의 종류나 크기 등을 특수한 숫자로 된 기호로 번역하고, 이 기호를 기초로 천공 테이프나 자기 테이프를 만들거나 플로피 디스크와 같은 저장매체에 기록한 후, 이를 수치제어수단에 입력하면, 수치제어수단이 밀링커터와 같은 가공공구와 테이블 등과 같은 가공물 이송수단의 작동을 제어함으로써 가공물을 자동으로 가공하고 있다.

그러나 이동이 어렵고 테이블 등에 장착하기 어려운 대형 가공물을 위와 같은 밀링머신을 이동하여 가공하기란 쉽지 않다. 즉 발전소, 정유나 화학플랜트, 철강, 선박 등의 산업시설에서는 대형 관이나 판재 등을 많이 사용하는데, 이러한 가공물은 이동이 어렵고 테이블 등에 장착하기가 용이하지 않아, 기존의 밀링머신으로는 현장에서 가공하는 것이 거의 불가능하다.

본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 밀링머신과는 달리 가공물이 정치(定置)된 상태에서 가공할 수 있도록 하기 위한 현장 가공물 가공장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 바닥에 고정 설치되며, 상면 좌우 양측에는 내측을 향하여 개구되는 제1안내홈이 형성된 베이스; 상기 베이스 위에 안치되며, 하면 좌우 양측에는 상기 제1안내홈에 끼움 결합하는 제1끼움돌기가 형성되고, 하면 중앙에는 내부에 제1나사공을 갖는 제1브라켓이 형성되고, 그 제1브라켓의 제1나사공에는 제1구동모터로 회전하는 제1나사봉부재가 나사 결합되어 상기 제1구동모터의 구동에 의해 상기 제1안내홈을 따라 슬라이드하게 활주하는 몸체; 상기 몸체의 좌우 양측에 고정 설치되며, 상하면에는 제2안내홈이 형성되고, 일측면에는 제1슬라이드홈과 그 제1슬라이드홈의 중앙에 제2브라켓 끼움홈이 형성되어, 2차원 평면상에서 슬라이드부재가 상기 몸체의 활주방향과는 수직방향으로 활주할 수 있도록 그 활주로를 마련하는 고정부재; 상기 고정부재에 설치되며, 상하면에는 상기 제2안내홈에 끼움 결합하는 제2끼움돌기가 형성되고, 그 끼움돌기가 형성되는 일측면에는 상기 슬라이드홈에 끼움 결합하는 슬라이드돌기가 형성되고, 그 슬라이드돌기의 중앙에는 상기 제2브라켓 끼움홈에 끼워지는 내부에 제2나사공을 갖는 제2브라켓이 형성되고, 그 제2브라켓의 제2나사공에는 제2구동모터로 회전하는 제2나사봉부재가 나사 결합되어 상기 제2구동모터의 구동에 의해 상기 제2안내홈을 따라 2차원 평면상에서 상기 몸체의 활주방향과는 수직방향으로 슬라이드하게 활주하며, 타측면에는 3차원 공간상에서 가공헤드가 상기 몸체 및 슬라이드부재의 활주방향과는 수직방향으로 활주할 수 있도록 그 활주로를 마련하기 위한 제2슬라이드홈이 형성되고, 그 제2슬라이드홈의 좌우 양측으로는 제3안내홈이 형성됨과 아울러 그 제2슬라이드홈의 일측으로는 제3브라켓 끼움홈이 형성된 슬라이드부재; 및 중간에 상기 제3안내홈에 끼워지는 제3끼움돌기를 형성하여 상기 슬라이드부재의 제2슬라이드홈에 끼움 설치되며, 일측으로는 상기 제3브라켓 끼움홈에 끼워지는 내부에 제3나사공을 갖는 제3브라켓이 형성되고, 그 제3브라켓의 제3나사공에는 제3구동모터로 회전하는 제3나사봉부재가 나사 결합되어 상기 제3구동모터의 구동에 의해 상기 제3안내홈을 따라 3차원 공간상에서 상기 몸체 및 슬라이드부재의 활주방향과는 수직방향으로 슬라이드하게 활주하는 헤드몸체와, 그 헤드몸체에 장착되어 상기 헤드몸체의 변위에 따라 현장 가공물을 가공하도록 한 가공수단으로 이루어진 가공헤드를 포함하여 구성된다.

상기 해결 수단에 의해서, 이동과 장착이 어려운 대형 가공물을 현장에서 직접 가공할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 현장 가공물 가공장치를 나타낸 정면도, 도 2는 도 1의 평면도, 도 3은 도 1의 측면도이다.

도 4는 도 2를 횡축으로 단면한 후 몸체만을 나타낸 도면, 도 5는 도 2를 종축으로 단면한 후 몸체의 하부만을 나타낸 도면, 도 6은 도 2를 횡축으로 단면한 후 오른쪽의 가공헤드 주위만을 확대하여 나타낸 도면, 도 7은 도 1를 횡축으로 단면한 후 가공수단을 뺀 오른쪽의 가공헤드 주위만을 확대하여 나타낸 도면, 도 8은 가공헤드만을 나타낸 단면도이다.

도 9∼도 11은 본 발명의 현장 가공물 가공장치의 작동방법을 나타낸 도면들이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 현장 가공물 가공장치는 베이스(10), 몸체(20), 고정부재(30), 슬라이드부재(40), 가공헤드(100)로 대별된다.

상기 베이스(10)는 정치되어 있는 현장 가공물(M; 도 9∼도 11 참조)과 인접하는 바닥에 고정 설치되어 그 위에 안치되는 상기 몸체(20)가 슬라이드하게 활주할 수 있도록 그 활주로를 마련한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(10)는 상면 좌우 양측에 내측을 향하여 개구되는 제1안내홈(13)을 형성하고 있고, 상기 몸체(20)는 하면 좌우 양측에 상기 제1안내홈(13)에 끼움 결합하는 제1끼움돌기(21)를 형성하여, 상기 제1안내홈(13)을 따라 슬라이드하게 활주한다.

상기 몸체(20)의 활주는 상기 베이스(10) 위에 안치시 상면과는 소정 거리를 두게 하면 중앙으로부터 돌출 형성한, 내부에 제1나사공(23)을 갖는 제1브라 켓(24))과, 그 제1브라켓(24)의 제1나사공(23)에 나사 결합되는 제1나사봉부재(25)와, 그 제1나사봉부재(25)에 회전력을 부여하는 제1구동모터(미도시)를 구비함으로써 달성된다.

상기 제1구동모터는 상기 몸체(20)의 외부에 위치하여 정역회전하며 상기 제1나사봉부재(25)에 회전력을 부여하고, 이로써 상기 제1나사봉부재(25)가 회전하면, 그와 치합된 상기 제1나사공(23)에 의해 상기 몸체(20)가 상기 제1안내홈(13)을 따라 슬라이드하게 활주한다. 상기 몸체(20)의 활주방향은 3차원 공간에서 X축에 해당한다.

상기 베이스(10)는 볼트부재를 사용하여 바닥에 탈착되게 설치되고, 상기 제1안내홈(13)의 상면을 플래이트부재를 볼트부재로 탈착되게 결합하여 형성함으로써 상기 제1끼움돌기(21)의 끼움 결합이 쉽게 이루어지도록 할 수 있다.

상기 고정부재(30)는 상기 몸체(20)의 좌우 양측에 고정 설치되어 상기 슬라이드부재(40)가 상기 몸체(20)의 활주방향과는 수직방향으로 활주할 수 있도록 그 활주로를 마련한다. 즉 상기 고정부재(30)는 상기 슬라이드부재(40)의 활주방향이 3차원 공간에서 Y축에 해당하도록 그 활주로를 마련한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 상기 고정부재(30)는 용접이나 볼트 체결로 상기 몸체(20)에 고정되며, Y축 활주로를 형성하기 위한 제2안내홈(31)을 상하면에 각각 형성하고 있다. 또한 일측면에는 제1슬라이드홈(33)을 요입 형성하고 있고, 그 제1슬라이드홈(33)의 중앙에는 제2브라켓 끼움홈(35)을 형성하고 있다.

상기 슬라이드부재(40)는 상하면에 제2안내홈(31)에 끼움 결합하는 제2끼움돌기(41)를 돌출 형성함으로써 상기 제2안내홈(31)을 따라 슬라이드하게 활주하며, 상기 제2끼움돌기(41)가 형성되는 일측면에는 상기 슬라이드홈(33)에 끼움 결합하는 슬라이드돌기(43)를 돌출 형성하고 있다. 이때 상기 제2끼움돌기(41)는 상기 슬라이드부재(40)의 성형 제작이 용이하도록 플레이트부재를 볼트부재로 탈착되게 결합하여 형성할 수 있다.

상기 슬라이드부재(40)의 활주는 상기 슬라이드돌기(43)의 중앙에 상기 제2브라켓 끼움홈(35)에 끼워지는 내부에 제2나사공(44)을 갖는 제2브라켓(45)을 돌출 형성하고, 그 제2브라켓(45)의 제2나사공(44)에는 제2나사봉부재(46)를 나사 결합하고, 그 제2나사봉부재(46)에 회전력을 부여하는 제2구동모터(미도시)를 구비함으로써 달성된다.

상기 제2구동모터는 상기 슬라이드부재(40)의 외부에 위치하여 정역회전하며 상기 제2나사봉부재(46)에 회전력을 부여하고, 이로써 상기 제2나사봉부재(46)가 회전하면, 그와 치합된 상기 제2나사공(44)에 의해 상기 슬라이드부재(40)가 상기 제2안내홈(31)을 따라 Y축 방향으로 슬라이드하게 활주한다.

이러한 상기 슬라이드부재(40)는 그 타측면에 상기 가공헤드(100)를 결합하여 상기 가공헤드(100)가 상기 몸체(20) 및 슬라이드부재(40)의 활주방향과는 수직방향으로 활주할 수 있도록 그 활주로를 마련하고 있다. 즉 상기 슬라이드부재(40)는 상기 가공헤드(100)의 활주방향이 3차원 공간에서 Z축에 해당하도록 그 활주로를 마련한다.

이를 위해, 상기 슬라이드부재(40)는 그 타측면에 상하로 가로지르는 제2슬라이드홈(47)을 요입 형성하고, 그 제2슬라이드홈(47)의 좌우 양측에는 제3안내홈(48)을 형성함과 아울러 그 제2슬라이드홈(47)의 일측으로는 제3브라켓 끼움홈(49)을 각각 형성하고 있다. 이때 상기 제3안내홈(48)은 그 일측벽을 플레이트부재를 볼트부재로 탈착되게 결합하여 형성함으로써 상기 가공헤드(100)의 끼움 결합이 쉽게 이루어지도록 할 수 있다.

상기 가공헤드(100)는 헤드몸체(110)와 그 헤드몸체(110)에 장착되어 가공물(M)을 가공하기 위한 가공수단(120)으로 대별되는데, 상기 가공헤드(110)의 활주는 상기 헤드몸체(110)에 의해서 이루어진다. 이러한 상기 헤드몸체(110)는 일측이 상기 제2슬라이드홈(47)의 형태와 동일한 형태로 제작됨으로써 끼움 결합되고, 그 중간에 상기 제3안내홈(48)에 끼워질 수 있는 제3끼움돌기(111)를 돌출 형성함으로써 상기 제3안내홈(48)을 따라 슬라이드하게 활주한다.

상기 헤드몸체(110)의 활주는 그 일측으로 상기 제3브라켓 끼움홈(49)에 끼워지는 내부에 제3나사공(113)을 갖는 제3브라켓(114)을 돌출 형성하고, 그 제3브라켓(114)의 제3나사공(113)에는 제3나사봉부재(115)를 나사 결합하고, 그 제3나사봉부재(115)에 회전력을 부여하는 제3구동모터(미도시)를 구비함으로써 달성된다.

상기 제3구동모터는 상기 헤드몸체(110)의 외부에 위치하여 정역회전하며 상기 제3나사봉부재(115)에 회전력을 부여하고, 이로써 상기 제3나사봉부재(115)가 회전하면, 그와 치합된 상기 제3나사공(113)에 의해 상기 헤드몸체(111)가 상기 제3안내홈(48)을 따라 Z축 방향으로 슬라이드하게 활주한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이와 같은 상기 헤드몸체(111)로 인해서 Z축 방향으로 슬라이드하게 활주하는 상기 가공헤드(100)는 상기 헤드몸체(111)의 내부에 공간(117)을 형성하여 상기 가공수단(120)을 내설하고 있고, 이 때문에 상기 가공수단(120)은 기존의 밀링머신과는 달리 상기 헤드몸체(111)와 일체로서 변위가 가능해져 정치된 가공물(M)의 가공을 가능하게 한다.

상기 가공수단(120)은 가공모터(121)와, 공구탈착모터(122)와 아아버(arbor;123))에 의해서 장착되는 가공공구(124)를 회전시키기 위한 스핀들(125)과, 그 스핀들(125)과 가공모터(121)와의 사이에 설치되어 상기 가공모터(121)의 회전력을 상기 스핀들(125)로 전달하기 위한 축(126)으로 이루어지며, 상기 헤드몸체(111)는 공간(117) 중간 중간에 격벽을 형성하여 상기 요소들의 설치를 가능하게 하고 있다.

상기 가공수단(120)은 상기 공구탈착모터(122)를 통해서 상기 아아버(123)에 상기 가공공구(124)를 자동 고정하고 있는데, 이는 한국 공개특허공보 공개번호 제93-21321호(1993.11.22) 등에서 개시된 바와 같이 잘 알려진 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

참조부호 127a와 127b은 가공모터(121)의 회전력을 상기 축(126)으로 전달하기 위한 풀리와 벨트를 나타낸 것이고, 참조부호 128a와 128b는 상기 축(126)의 회전력을 상기 스핀들(125)로 전달하기 위한 기어들을 나타낸 것이고, 참조부호 129는 베어링들을 나타낸 것이다.

이와 같은 구성요소들(10,20,30,40,100)은 작업자의 조작에 의해서 수동으로 작동할 수 있고, 또는 수치제어수단(NC;200)의 제어에 의해서 자동으로 작동할 수 있다.

예컨대, 상기 모터들의 구동을 제어하는 스위치나 버튼을 조작반에 배열하여 가공물(M)에 가공할 가공형상에 따라 작업자가 스위치나 버튼을 직접 조작함으로써 상기 모터들의 작동을 제어하여 구성요소들(10,20,30,40,100)의 작동을 제어할 수 있다.

또는 종래에서 밝힌 바와 같이 가공도면으로부터 가공물의 모양이나 수치, 가공조건으로서의 가공순서, 가공속도, 가공공구의 종류나 크기 등을 특수한 숫자로 된 기호로 번역하고, 이 기호를 플로피 디스크와 같은 저장매체에 기록한 후, 이를 수치제어수단(200)에 입력함으로써 수치제어수단(200)이 그 입력자료에 따라 상기 구성요들(10,20,30,40,100)들의 작동을 자동으로 제어할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 현장 가공물(M)에 가공할 가공형상에 따라 몸체(20), 슬라이드부재(40) 및 가공헤드(100)의 헤드몸체(110)를 각각 X축, Y축, Z축에 대응해서 이동시키고, 상기 이동에 따라 상기 가공헤드(100)의 가공수단(120)이 가공물(M)에 가공형상을 가공함으로써 상기 가공물(M)을 가공한다.

즉, 본 발명은 가공물(M)에 가공할 가공형상에 따라 도 9에 도시된 바와 같이 제1구동모터를 구동시켜 상기 베이스(10)를 따라 상기 몸체(20)를 X축 방향으로 이동시키고, 도 10에 도시된 바와 같이 제2구동모터를 구동시켜 상기 고정부재(30)를 따라 상기 슬라이드부재(40)를 Y축 방향으로 이동시키고, 도 11에 도시된 바와 같이 제3구동모터를 구동시켜 상기 슬라이드부재(40)를 따라 상기 가공헤드(100)의 헤드몸체(110)를 Z축 방향으로 이동시킴으로써 상기 가공수단(120)를 적소에 위치시켜 현장에서 직접 정치된 상기 가공물(M)을 가공한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이동과 장착이 어려운 대형 가공물을 현장에서 직접 가공할 수 있도록 한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 현장 가공물 가공장치를 나타낸 정면도이다.

도 2는 도 1의 평면도이다.

도 3은 도 1의 측면도이다.

도 4는 도 2를 횡축으로 단면한 후 몸체만을 나타낸 도면이다.

도 5는 도 2를 종축으로 단면한 후 몸체의 하부만을 나타낸 도면이다.

도 6은 도 2를 횡축으로 단면한 후 오른쪽의 가공헤드 주위만을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 7은 도 1를 횡축으로 단면한 후 가공수단을 뺀 오른쪽의 가공헤드 주위만을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 8은 가공헤드만을 나타낸 단면도이다.

도 9∼도 11은 본 발명의 현장 가공물 가공장치의 작동방법을 나타낸 도면들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:베이스 13:제1안내홈

20:몸체 21:제1끼움돌기

23:제1나사공 24:제1브라켓

25:제1나사봉부재 30:고정부재

31:제2안내홈 33:제1슬라이드홈

35:제2브라켓 끼움홈 40:슬라이드부재

41:제2끼움돌기 43:슬라이드돌기

44:제2나사공 45:제2브라켓

46:제2나사봉부재 47:제2슬라이드홈

48:제3안내홈 49:제3브라켓 끼움홈

100:헤드부재 110:헤드몸체

111:제3끼움돌기 113:제3나사공

114:제3브라켓 115:제3나사봉부재

117:공간 120:가공수단

121:가공모터 122:공구탈착모터

123:아아버 124:가공공구

125:스핀들 126:축

Claims (3)

1. 바닥에 고정 설치되며, 상면 좌우 양측에는 내측을 향하여 개구되는 제1안내홈이 형성된 베이스;

   상기 베이스 위에 안치되며, 하면 좌우 양측에는 상기 제1안내홈에 끼움 결합하는 제1끼움돌기가 형성되고, 하면 중앙에는 내부에 제1나사공을 갖는 제1브라켓이 형성되고, 그 제1브라켓의 제1나사공에는 제1구동모터로 회전하는 제1나사봉부재가 나사 결합되어 상기 제1구동모터의 구동에 의해 상기 제1안내홈을 따라 슬라이드하게 활주하는 몸체;

   상기 몸체의 좌우 양측에 고정 설치되며, 상하면에는 제2안내홈이 형성되고, 일측면에는 제1슬라이드홈과 그 제1슬라이드홈의 중앙에 제2브라켓 끼움홈이 형성되어, 2차원 평면상에서 슬라이드부재가 상기 몸체의 활주방향과는 수직방향으로 활주할 수 있도록 그 활주로를 마련하는 고정부재;

   상기 고정부재에 설치되며, 상하면에는 상기 제2안내홈에 끼움 결합하는 제2끼움돌기가 형성되고, 그 끼움돌기가 형성되는 일측면에는 상기 슬라이드홈에 끼움 결합하는 슬라이드돌기가 형성되고, 그 슬라이드돌기의 중앙에는 상기 제2브라켓 끼움홈에 끼워지는 내부에 제2나사공을 갖는 제2브라켓이 형성되고, 그 제2브라켓의 제2나사공에는 제2구동모터로 회전하는 제2나사봉부재가 나사 결합되어 상기 제2구동모터의 구동에 의해 상기 제2안내홈을 따라 2차원 평면상에서 상기 몸체의 활주방향과는 수직방향으로 슬라이드하게 활주하며, 타측면에는 3차원 공간상에서 가공헤드가 상기 몸체 및 슬라이드부재의 활주방향과는 수직방향으로 활주할 수 있도록 그 활주로를 마련하기 위한 제2슬라이드홈이 형성되고, 그 제2슬라이드홈의 좌우 양측으로는 제3안내홈이 형성됨과 아울러 그 제2슬라이드홈의 일측으로는 제3브라켓 끼움홈이 형성된 슬라이드부재; 및

   중간에 상기 제3안내홈에 끼워지는 제3끼움돌기를 형성하여 상기 슬라이드부재의 제2슬라이드홈에 끼움 설치되며, 일측으로는 상기 제3브라켓 끼움홈에 끼워지는 내부에 제3나사공을 갖는 제3브라켓이 형성되고, 그 제3브라켓의 제3나사공에는 제3구동모터로 회전하는 제3나사봉부재가 나사 결합되어 상기 제3구동모터의 구동에 의해 상기 제3안내홈을 따라 3차원 공간상에서 상기 몸체 및 슬라이드부재의 활주방향과는 수직방향으로 슬라이드하게 활주하는 헤드몸체와, 그 헤드몸체에 장착되어 상기 헤드몸체의 변위에 따라 현장 가공물을 가공하도록 한 가공수단으로 이루어진 가공헤드를 포함하여 구성된, 현장 가공물 가공장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가공헤드는 상기 헤드몸체의 내부에 공간을 형성하여 상기 가공수단을 내설하고, 상기 가공수단은 가공모터와, 공구탈착모터와 아아버(arbor)에 의해서 장착되는 가공공구를 회전시키기 위한 스핀들과, 그 스핀들과 가공모터와의 사이에 설치되어 상기 가공모터의 회전력을 상기 스핀들로 전달하기 위한 축으로 이루어짐을 특징으로 하는 현장 가공물 가공장치.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한항의 현장 가공물 가공장치를 이용하여,

   현장 가공물의 가공할 형상에 따라 몸체, 슬라이드부재 및 가공헤드의 헤드몸체를 각각 X축, Y축, Z축에 대응해서 이동시키는 단계; 및

   상기 이동에 따라 상기 가공헤드의 가공수단이 현장 가공물에 가공형상을 가공하는 단계를 포함하여 구성된, 현장 가공물의 가공방법.

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