KR101474857B1 - 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신 - Google Patents

경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신 Download PDF

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KR101474857B1
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박종권
노승국
김병섭
이성철
장성권
김경한
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한국기계연구원
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Abstract

경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신이 개시되어 있다.
개시된 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신은, 주축대, 심압대, 왕복대의 베드 상 지지위치가 공작물의 회전 중심축과 동일선상에 위치되고, 가공모듈이 부착되는 왕복대는 상호간 경사지게 배치된 각 베드유닛의 슬라이드 면을 따라 구동되는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 가공머신으로서, 상기 왕복대는,
상기 주축대 및 심압대의 후방 외측 영역에 배치된 채, 상기 베드유닛에 슬라이딩 가능하게 지지되는 후방 왕복대; 및 상기 주축대 및 심압대의 전방 외측 영역에 배치된 채, 상기 베드유닛에 슬라이딩 가능하게 지지되는 전방 왕복대;를 포함하되,
상기 후방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 슬라이드 면과 상기 전방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 슬라이드 면 간의 경사각도가 30 ~ 45°인 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신{A roll turning type convergence machine with slant bed}
본 발명은 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신에 관한 것이다.
특히, FTS가공, 선반가공, 밀링가공, 레이저가공 및 연삭가공 등 복합 가공이 가능하면서도 한 쌍의 베드를 소정 각도로 경사지게 배치함으로써 넓은 작업 시야를 확보할 수 있는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신에 관한 것이다.
롤 터닝형 융복합 가공머신의 종래기술로서, 본 출원인의 특허출원 제10-2013-0018588호(미공개)가 개시된 바 있다.
상기 종래기술에 개시된 롤 터닝형 융복합 가공머신(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 공작물 단면의 회전 중심축 양쪽에 나란하게 구비된 한 쌍의 베드(12) 상에 주축대(13), 심압대(14) 및 왕복대(15)의 베드 상 지지위치가 공작물의 회전 중심축과 동일 선상에 위치되게 배치되어 있다.
공작물(1)을 지지하기 위한 상기 주축대(13) 및 심압대(14)는 공작물의 회전 중심축 양쪽에 위치된 가이드레일(12) 상에 홀더(13a,14a)로 지지되어 있다.
상기 왕복대(15)는 공작물(1)의 회전 중심축을 사이에 두고 하향 아치형태의 하부 왕복대(15a)와 상향 아치형태의 상부 왕복대(15b)로 구분되게 구성되며, 이들은 양단부가 상호 결속되어 일체화되어 있다.
상기한 종래의 롤 터닝형 가공머신은 공작물의 로딩 및 언로딩이 불편한 구조적 단점을 갖고 있었다.
즉, 상기 왕복대(15)는 상기 주축대(13) 및 심압대(14)와 공통의 가이드레일(12)을 사용하고 있어서, 상·하부 왕복대(15b,15a)가 x축 방향으로 이동할 때 주축대(13) 및 심압대(14)와 충돌되지 않으려면 주축대와 심압대 사이구간에서만 제한적으로 이동할 수밖에 없었다.
또한, 상기 주축대(13) 및 심압대(14) 사이로 공작물(1)을 로딩하기 위해서는 상부 왕복대(15b)를 하부 왕복대(15a)로부터 분리한 상태에서 로딩을 해야 하고, 로딩이 완료되면, 하부 왕복대(15a) 상에 상부 왕복대(15b)를 다시 결속해야 하는 번거로운 과정이 필요하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 주요 목적은, FTS가공, 선삭가공, 밀링가공, 레이저가공 및 연삭가공 등 복합 가공이 가능한 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 왕복대를 주축대 및 심압대와 충돌되지 않도록 교차되게 구성하여, 왕복대가 작업구간의 외부 영역까지 이동되게 함으로써 공작물의 로딩 및 언로딩 작업을 용이하게 할 수 있는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 한 쌍의 베드를 배치함에 있어서 전방의 베드는 낮게 배치하고, 후방의 베드는 상대적으로 높게 배치하여, 이들 사이에 배치되는 주축대, 심압대 및 왕복대 등을 바라보는 작업자의 시야를 넓게 확보할 수 있어서 작성환경을 개선할 수 있는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
1) 주축대, 심압대, 왕복대의 베드 상의 지지위치가 공작물의 회전 중심축과 동일선상에 위치되고, 가공모듈이 부착되는 왕복대는 상호간 경사지게 배치된 각 베드유닛의 슬라이드 면을 따라 구동되는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 가공머신으로서,
상기 왕복대는, 상기 주축대 및 심압대의 후방 외측 영역에 배치된 채, 상기 베드유닛에 슬라이딩 가능하게 지지되는 후방 왕복대; 및 상기 주축대 및 심압대의 전방 외측 영역에 배치된 채, 상기 베드유닛에 슬라이딩 가능하게 지지되는 전방 왕복대;를 포함하되, 상기 후방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 슬라이드 면과 상기 전방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 슬라이드 면 간의 경사각도가 30 ~ 45°인 것을 더 포함하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 가공머신이 제공된다.
2) 본 발명의 상기 후방 왕복대와 전방 왕복대는 가공모듈이 부착된 아치형의 연결 왕복대에 의해 연결된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
3) 본 발명은 상기 베드유닛이 폭방향 양쪽 상면에 안착되는 베이스; 및 상기 베이스가 탄성부재를 매개로 탄력 안착되는 서브 베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
4) 본 발명의 상기 베드유닛은, 상기 베이스 상의 후방 및 전방에 길이방향으로는 나란하며, 전후방향으로는 경사지게 배치되는 후방 및 전방 베드; 상기 각 베드의 상부에 배치되며, 상면 일측에 상기 주축대 및 심압대의 전후방향 단부가 안착되는 안착면을 갖는 한 쌍의 레일 베이스; 및 상기 각 레일 베이스의 안착면을 회피한 상면의 다른 일측에 설치되어, 상기 후방 왕복대 및 전방 왕복대를 슬라이딩 방향으로 안내하는 가이드레일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
5) 본 발명은 상기 후방 및 전방 베드는 치수 및 무게가 동일한 것을 특징으로 한다.
6) 본 발명의 상기 후방 및 전방 베드는 폭방향 단면이 이등변 삼각형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
7) 본 발명은 상기 후방 및 전방 베드의 내부에 보강재가 각각 구비되되, 상기 각 베드의 보강재는 형상, 치수 및 무게가 상호 동일한 것을 특징으로 한다.
8) 본 발명의 상기 후방 왕복대 및 전방 왕복대는, 상기 해당 레일 베이스에 설치되는 유정압 베어링 및 리니어모터에 의해 무마찰 방식으로 슬라이딩 작동되는 것을 특징으로 한다.
9) 본 발명의 상기 각 레일 베이스에는, 상기 유정압 베어링이 수용되는 수용부가 레일 베이스의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 수용부의 바닥 내부에는 상기 수용부와 연통된 채, 상기 유정압 베어링으로부터 배출되는 유체가 도입되는 유체 순환홀이 각 레일 베이스의 길이방향을 따라 형성된 것을 특징한다.
10) 본 발명의 상기 베이스는 화강석(granite)로 구성되어, 금속재인 상기 베드와 볼트 체결되되, 상기 베이스와 베드의 계면부에는 키(key)를 박음 설치한 것을 특징으로 한다.
11) 본 발명의 상기 베이스는 허니컴 형태의 트러스 구조물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
12) 본 발명은 상기 베이스를 폭방향에서 볼 때, 수직축을 중심으로 좌우가 대칭되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
13) 본 발명의 상기 연결 왕복대에는 공작물의 회전 중심축 방향으로 이송 가능한 밀링 가공모듈, 레이저 가공모듈 및 연삭 가공모듈이 탑재된 것을 특징으로 한다.
14) 본 발명의 상기 전방 왕복대에는 공작물의 회전 중심축 방향으로 이송 가능한 FTS 가공모듈 또는 공작물의 회전 중심축 방향으로 이송가능한 터닝 가공모듈이 탑재된 것을 특징으로 한다.
15) 본 발명의 상기 전방 왕복대에는 공작물에 대하여 가공각도를 조절하고, 공작물과의 직각도를 조절하기 위하여 각 공구대를 소정의 회전각도로 변위시키기 위한 각도변위수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
16) 본 발명은 상기 후방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 이송안내면과 상기 전방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 이송안내면 간의 경사각도가 30° 또는 45°인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하나의 가공머신으로 FTS가공, 선삭가공, 밀링가공, 레이저가공 및 연삭가공 등 복합 가공이 가능하여, 공작물의 효율적으로 가공할 수 있고, 작업시간도 단축할 수 있다.
또한, 본 발명은 왕복대의 구조 개선으로 주축대 및 심압대와 충돌되지 않으면서 가이드레일의 길이방향 전 구간을 이동할 수 있으므로 공작물의 로딩 및 언로딩시 용이성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 레일 베이스 내부에 유체 순환홀을 형성하여 유정압 베어링의 구동유체가 유입됨에 따른 베드의 열변형을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 베이스를 허니컴(honeycomb) 형상의 트러스 구조물로 제조함으로써 정적, 동적 및 열적 안정성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 작업자가 위치하는 전방의 베드는 낮게 배치하고, 후방의 베드는 상대적으로 높게 배치하여, 이들 사이에 배치되는 주축대, 심압대 및 왕복대 등을 바라보는 작업자의 시야를 넓게 확보할 수 있어서 작성환경을 개선할 수 있다.
도 1은 종래 롤 터닝형 융복합 가공머신의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신을 폭방향에서 바라본 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신의 일부 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신의 폭방향 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신용 베드의 일부 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신용 베드의 조립상태 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신용 왕복대의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신의 하부 왕복대를 얼라인 하는 상태를 보여주는 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신으로부터 공작물을 언로딩하는 상태도이다.
도 11은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신용 베이스의 다른 실시예를 나타낸 폭방향 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신용 베이스의 또 다른 실시예를 나타낸 폭방향 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는 "의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신을 폭방향에서 바라본 개념도이다.
도 2에 따르면, 본 발명의 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신(100)은, 오프셋 에러(offset error)를 방지할 수 있는 구조를 기반으로 하고 있다.
즉, 도 2에서와 같이, 본 발명의 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신을 폭방향(x 방향)에서 보았을 때, 미 도시된 주축대 및 심압대에 의해 고정된 공작물(1)의 회전 중심축(c)과, 주축대, 심압대 및 왕복대(500)의 지지위치가 구배선(L) 상에 위치되는 구조를 갖는다.
이로써 아베의 원리(Abbe's principle)에 근거하여, 정적, 동적, 열적 안정성을 확보할 수 있어서 가공오차를 줄일 수 있게 된다.
이의 세부적인 설명은 앞서 언급된 특허출원 제10-2013-0018588호에 개시된 바 있으므로 생략한다.
또한, 본 발명은 동 도면에서 보듯이, 베드유닛을 배치함에 있어서 작업자가 위치하는 전방 베드는 낮게 배치하고, 후방 베드는 상대적으로 높게 배치하여, 이들 사이에 배치되는 주축대, 심압대 및 왕복대 등을 바라보는 작업자의 시야를 넓게 확보할 수 있도록 한 것을 기반으로 하고 있다.
이하에서는 경사식 베드구조를 보다 세부적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신의 일부 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신의 폭방향 단면도이다.
상술한 바와 같이, 오프셋 에러 방지구조 및 경사식 베드 구조를 기반으로 하는 본 발명의 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신(100)은, 도 3 내지 5에서와 같이, 베드유닛(200), 주축대(300), 심압대(400) 및 왕복대(500)를 포함한다.
도 6은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신용 베드의 일부 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 롤 터닝형 융복합 가공머신용 베드의 조립상태 단면도이다.
도 6 및 7에서와 같이, 베드유닛(200)은 상기 주축대(300), 심압대(400), 왕복대(500)의 폭방향 양단을 지지하는 것으로, 베드(210), 레일 베이스(220) 및 가이드레일(230)을 포함한다.
상기 베드(210)는 후술될 베이스(600) 상면의 후방에 높게 배치되는 후방 베드(211) 및 상기 베이스(600)의 상면 전방에 상대적으로 낮게 배치되는 전방 베드(211) 한 쌍으로 구성된다.
여기서, 상기 후방 베드(211) 및 전방 베드(212)는 치수와 무게가 동일하게 구성될 수 있으며, 각 베드의 내부에는 형상, 치수 및 무게가 동일한 강도 보강용 보강재로 구성될 수 있다. 이에 따라 각 베드는 구조적 진동특성이 동일한 한 쌍의 특성을 갖게 된다.
또한, 상기 베드(210)는 구조적 안정을 위해 폭 방향 단면이 이등변 삼각형 형태로 이루어진다. 이러한 이등변 삼각형의 형태는 베드(210)에 작용되는 수직하중에 대하여 안정성을 유지할 수 있어 진직도를 유지하는데 유리하다.
상기 레일 베이스(220)는 상기 후방 베드(211)와 전방 베드(212) 각각의 상부에 배치되는 후방 레일 베이스(221) 및 전방 레일 베이스(222) 한 쌍으로 구성된다.
또한, 상기 후방 및 전방 레일 베이스(221,222)의 각 상면 일측(공작물과 가까운 부분)에는 상기 주축대(300) 및 심압대(400)의 폭방향 단부가 안착되는 안착부(221a,222a)가 구비된다.
또한, 상기 후방 및 전방 레일 베이스(221,222)는 후술될 유정압 베어링(b)이 수용되는 수용부(221b,222b)가 각 레일 베이스의 길이방향을 따라 형성된다. 그리고, 상기 수용부(221b,222b)의 바닥 내부에는 수용부의 길이방향 양 단부의 연통부(221c,222c)를 통해 연통된 채 상기 유정압 베어링으로부터 배출되는 유체가 도입되는 유체 순환홀(221d,222d)이 각 레일 베이스의 길이방향을 따라 형성된다.
이로써, 유정압 베어링(b)의 운동열에 의해 고온화된 유체가 수용부(221b,222b) 및 연통부(221c,222c)를 통해 유체 순환홀(221d,222d)로 순환됨에 따라, 각 레일 베이스(221,222) 내외부 구조에는 온도차가 적은 열적 평형상태를 이루게 되므로 레일 베이스의 분위별 온도 편차가 줄어듦에 따른 레일 베이스의 열변이를 방지하게 된다.
한편, 상기 후방 베드(211)와 후방 레일 베이스(221), 전방 베드(212)와 전방 레일 베이스(222) 각각은 비중이 균일하게 유지될 수 있도록 일체형의 금속 주물체로 되는 것이 바람직하다.
상기 가이드레일(230)은 상기 각 후방 및 전방 레일 베이스(221,222)의 안착부(221a,222a)을 회피한 상면에 설치된다.
상기 각 레일 베이스 상의 가이드레일(230)에는 후술될 후방 및 전방 왕복대(510,520)가 슬라이딩 가능하게 안착 된다. 여기서, 상기 가이드레일(230)의 저면은 후방 및 전방 왕복대(510,520)가 안내되는 슬라이딩 면(s)으로서, 이 슬라이딩 면(s)의 하부에 위치하는 유정압 베어링(b)의 중심과 공작물(1)의 회전 중심축(c)은 동일 구배선 상에 놓여져 있다.
상기 가이드레일(230)은 후방 및 전방 왕복대(510,520)를 가이드 하는 것이 주 역할이지만, 상기 각 레일 베이스(221,222)의 수용부(221b,222b)에 수납되는 상기 유정압 베어링(b)으로부터 상향으로 분출되는 유체가 외부로 누출되지 않도록 차단하는 뚜껑 역할도 병행하고 있다.
다시, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 주축대(300)는 공작물(1)의 일측 단부를 고정한 채 회전시키는 역할을 하는 것이다.
상기 주축대(300)는 주축대 홀더(310)에 의해 감싸여져 있으며, 주축대 홀더(310)의 폭방향 양단에는 상기 후방 및 전방 레일 베이스(221,222)의 안착부(221a,222a) 일측에 안착되는 걸림턱(311)을 갖는다.
그리고, 상기 주축대 홀더(310)는 방열핀 형태의 보강재 구조를 가짐에 따라 냉각성능을 개선할 수 있다.
역시, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 심압대(400)는 공작물(1)의 타측 단부, 즉 주축대(300)에 의해 지지된 반대쪽 단부를 회전 가능하게 지지하는 역할을 하는 것이다.
상기 심압대(400)는 심압대 홀더(410)에 의해 감싸여져 있으며, 심압대 홀더(410)의 폭방향 양단에는 상기 후방 및 전방 레일 베이스(221,222)의 안착부(221a,222a) 타측에 안착되는 걸림턱(411)을 갖는다.
여기서, 상기 심압대 홀더(410)는 구동모터(420)에 의해 회전되는 스크류 샤프트(421)에 결합되어, 스크류 샤프트(421)의 회전에 따라 직선 이송된다(도 3 참조).
그리고, 상기 심압대 홀더(410)도 주축대 홀더와 마찬가지로 방열핀 형태의 보강재구조를 가짐에 따라 냉각성능을 개선할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신용 왕복대의 분해사시도이다.
도 8을 참고하면, 왕복대(500)는 본 발명의 중요 부품으로서, 상기 베드유닛(200)의 가이드레일(230)을 따라 슬라이딩 왕복 운동하면서 공작물(1)을 가공하는 역할을 한다.
상기 왕복대(500)는 후방 및 전방 왕복대(510,520) 및 연결 왕복대(530)를 포함한다.
상기 후방 및 전방 왕복대(510,520)는 상기 주축대(300) 및 심압대(400)의 폭 영역(ba:도 4에 표기됨) 외측에 배치된 채 상기 한 쌍의 베드유닛(200)에 각각 지지된다.
여기서, 상기 후방 및 전방 왕복대(510,520)는, 상기 주축대(300) 및 심압대(400)가 안착되는 후방 및 전방 레일 베이스(221,222)의 각 안착부(221a,222a)를 회피한 위치에 배치된 가이드레일(230) 상에 설치되므로 상기 주축대(300) 및 심압대(400)와 간섭됨이 없이 가이드레일(230)의 길이방향 전(全) 구간을 자유롭게 이동할 수 있게 된다.
이로써, 도 10에서와 같이, 주축대(300)와 심압대(400) 사이에 공작물(1)을 로딩하거나 또는 언로딩할 때, 후방 및 전방 왕복대(510,520)를 주축대(300) 또는 심압대(400)와 중첩되는 위치로 이동시켜 작업구간(wa)을 벗어나도록 한 상태에서 공작물(1)을 로딩 또는 언로딩하므로 왕복대(500)의 해체작업 없이 손쉬운 로딩 및 언로딩이 가능하게 되고, 로딩 및 언로딩 시간을 단축함에 따라 작업시간도 단축할 수 있게 된다.
도 3 내지 5를 다시 참조하면, 상기 후방 및 전방 왕복대(510,520)는 상기 후방 및 전방 레일 베이스(221,222)에 설치되는 유정압 베어링(b) 및 리니어모터(M)에 의해 무마찰 방식으로 슬라이딩 작동된다.
부연하면, 상기 유정압 베어링(b)은 상기 후방 및 전방 왕복대(510,520)의 바닥면에 고정된 채 상기 후방 및 전방 레일 베이스(221,222)의 각 수용부(221b,222b)에 내장된다.
여기서, 상기 유정압 베어링(b)은 상방, 측방 및 하방의 3방향으로 유체를 분출하게 되는데, 이 유체의 분출력에 의해 후방 및 전방 왕복대(510,520)를 상기 각 레일 베이스(221,222)의 각 수용부(221b,222b) 바닥면으로부터 부양시켜준다.
한편, 상기에서는 유정압 베어링(b)에 대해서만 설명하였으나, 후방 및 전방 왕복대(510,520)의 슬라이딩 기능을 가능케 하는 여타의 베어링도 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 리니어모터(M)는 부양된 후방 및 전방 왕복대(510,520)를 상기 가이드레일(230)을 따라 이동시켜주는 동력을 제공한다. 따라서, 제1, 2 하부 왕복대(510,520)는 무마찰, 무소음 상태로 직선운동을 하게 된다.
상기 전방 왕복대(520)에는 FTS(fast tool servo)가공을 수행하는 FTS 가공모듈(521) 또는 터닝가공(공작물을 원통형이나 원추형으로 가공하는 작업)을 수행하는 터닝 가공모듈(521)이 탑재될 수 있다.
한편, 후방 및 전방 왕복대(510,520)가 상기 연결 왕복대(530)에 의해 연결되지 않을 경우에는, 후방 및 전방 왕복대에 복수의 가공모듈을 설치하는 것도 가능하다.
또 한편, 상기 전방 왕복대(520)에는 도 9에서와 같이, 공작물(1)에 대하여 가공각도를 조절하고, 공작물(1)과의 직각도를 조절하기 위하여 공구대(520a)를 소정의 회전각도로 변위시키기 위한 각도변위수단(A)이 구비된다.
상기 공구대(520a)의 각도를 공작물(1)과 수직되게 위치시키면 균일한 외경의 원통가공이 가능하고, 상기 공구대(520a)의 각도를 공작물(1)에 대해 비스듬하게 위치시키면 공작물(1)의 외경을 테이퍼 가공할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 연결 왕복대(530)는 상기 후방 및 전방 왕복대(510,520)를 상호 연결하는 역할을 하는 것으로, 상향으로 볼록한 아치(arch) 형상을 갖는다.
상기 연결 왕복대(530)는 상기 후방 왕복대(510)의 상면과 결속되는 제1 결속부(531)와, 상기 전방 왕복대(520)의 상면 양측과 결속되는 한 쌍의 제2 결속부(532)를 갖는다.
아울러, 상기 제2 결속부(532)들 사이에는 상기 각 하부 왕복대의 가공모듈이 공작물을 향해 관통 설치되도록 터널부(533)가 형성되어 있다.
상기 연결 왕복대(530)에는 밀링 가공을 수행하는 밀링 가공모듈(534), 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공모듈(535) 및 연삭 가공을 수행하는 연삭 가공모듈(536)이 탑재될 수 있다.
여기서, 상기 각 가공모듈에 장착되는 공구의 끝단은 도 11에서 보듯이 공작물(1)의 회전 중심축(c)을 지향하는 방사형 구조로 설치하여, 안정적인 융복합 가공이 가능하도록 하였으며, 각 가공모듈에 결합되는 공구는 공작물의 회전 중심축(c) 방향으로 이송 운동 되게 구성된다.
한편, 본 발명의 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신(100)은 도 3 내지 5에서와 같이, 상기 베드유닛(200)이 폭방향 양쪽 상면에 안착되는 베이스(600) 및 상기 베이스(600)가 탄성부재(T)를 매개로 탄력 안착되는 서브 베이스(700)를 더 포함할 수 있다,
상기 베이스(600)는 열변형 억제와 댐핑을 위해 화강암(granite) 소재로 될 수 있다.
이 경우, 상기 베이스(600)와 이 베이스에 안착되는 베드(210)는 볼트에 의해 체결을 하지만, 베이스(600)와 베드(210)가 다른 소재로 제작되는 관계로 열팽창계수 차에 의한 열변형이 발생할 수 있다.
이에, 상기 베이스(600)와 베드(210)의 계면부에 키(key)를 박음 설치하여 양자(베이스와 베드)를 견고하게 고정시켜 줌으로써 열변형이 억제될 수 있도록 하였다.
이와는 달리, 도 11 및 12에서와 같이, 상기 베이스(600)는 금속소재인 주물로서 정삼각형 부재로 연결된 허니컴(honeycomb) 구조의 트러스(truss) 구조물로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 트러스 구조는 원형홀을 중심으로 그 주변에 정삼각형 부재를 방사상으로 육각 배열하여 허니컴 형태의 트러스 구조를 이루도록 함으로써 베드 상에 부가되는 정적, 동적 하중에도 쉽게 변형되지 않고 안정된 형태를 유지할 수 있게 된다.
또한, 도 5 및 도 11의 경우는 전방 왕복대(520)의 슬라이드 면을 지나는 수평선(L1)과, 전방 왕복대(520)의 슬라이드 면 선단과 후방 왕복대(510)의 슬라이드 면 선단을 연결하는 사선(L2)과의 사이각(θ)이 30°를 이루고 있어서 전방 왕복대(520) 앞에 위치한 작업자가 작업공간을 쉽게 볼 수 있게 되므로 작업 조건이 양호하게 된다.
도 12의 경우는 전방 왕복대(520)의 슬라이드 면 선단을 지나는 수평선(L1)과, 전방 왕복대(520)의 슬라이드 면 선단과 후방 왕복대(510)의 슬라이드 면 선단을 연결하는 사선(L2)과의 사이각이 45°를 이루고 있어서, 이 역시 앞의 경우와 마찬가지로 전방 왕복대(520) 앞에 위치한 작업자가 작업공간을 쉽게 볼 수 있다는 장점이 있고, 앞선 실시예와 비교하였을 때 작업공간을 보다 쉽게 볼 수 있다는 상대적 장점이 있다.
특히, 베드유닛(200), 주축대(300), 심압대(400) 및 왕복대(500)가 작업자 방향으로 소정 각도로 비스듬하게 경사지게 설치되어 있어서 작업공간의 가시범위를 확대하는 효과를 가져온다.
이상과 같은 본 발명은, 주축대(300)와 심압대(400)에 의해 공작물(1)이 고정된 상태에서 왕복대(500)에 설치된 가공모듈에 의해 가공을 하고, 가공이 완료되면 왕복대(500)를 주축대(300) 또는 심압대(400)의 외부로 이동시켜서 작업구간(wa)을 벗어나도록 한다.
이후, 작업구간(wa) 내에 수용되어 있는 공작물(1)을 외부로 인출하게 되는데, 이때 왕복대(500)의 위치가 작업영역(wa) 외부에 위치하게 되므로, 왕복대(500)의 해체 작업 없이도 공작물(1)의 인출 및 인입이 가능하게 된다는 것이 핵심적 기술이다.
1 : 공작물
100 : 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신
200 : 베드유닛 210 : 베드
220 : 레일 베이스 230 : 가이드레일
300 : 주축대 310 : 주축대 홀더
400 : 심압대 410 : 심압대 홀더
500 : 왕복대 510 : 후방 왕복대
520 : 전방 왕복대 530 : 연결 왕복대
600 : 베이스 700 : 서브 베이스

Claims (16)

  1. 주축대, 심압대, 왕복대의 베드 상 지지위치가 공작물의 회전 중심축과 동일선상에 위치되고, 가공모듈이 부착되는 왕복대는 상호간 경사지게 배치된 각 베드유닛의 슬라이드 면을 따라 구동되는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 가공머신으로서,
    상기 왕복대는,
    상기 주축대 및 심압대의 후방 외측 영역에 배치된 채, 상기 베드유닛에 슬라이딩 가능하게 지지되는 후방 왕복대; 및
    상기 주축대 및 심압대의 전방 외측 영역에 배치된 채, 상기 베드유닛에 슬라이딩 가능하게 지지되는 전방 왕복대;를 포함하되,
    상기 후방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 슬라이드 면과 상기 전방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 슬라이드 면 간의 경사각도가 30 ~ 45°인 것을 더 포함하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 가공머신.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후방 왕복대와 전방 왕복대는 가공모듈이 부착된 아치형의 연결 왕복대에 의해 연결된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 가공머신.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베드유닛이 폭방향 양쪽 상면에 안착되는 베이스; 및
    상기 베이스가 탄성부재를 매개로 탄력 안착되는 서브 베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 가공머신.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베드유닛은,
    상기 베이스 상의 후방 및 전방에 길이방향으로는 나란하며, 전후방향으로는 경사지게 배치되는 후방 및 전방 베드;
    상기 각 베드의 상부에 배치되며, 상면 일측에 상기 주축대 및 심압대의 전후방향 단부가 안착되는 안착면을 갖는 한 쌍의 레일 베이스; 및
    상기 각 레일 베이스의 안착면을 회피한 상면의 다른 일측에 설치되어, 상기 후방 왕복대 및 전방 왕복대를 슬라이딩 방향으로 안내하는 가이드레일;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 후방 및 전방 베드는 치수 및 무게가 동일한 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 후방 및 전방 베드는 폭방향 단면이 이등변 삼각형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 후방 및 전방 베드의 내부에 보강재가 각각 구비되되, 상기 양 베드의 보강재는 형상, 치수 및 무게가 상호 동일한 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 후방 왕복대 및 전방 왕복대는, 상기 해당 레일 베이스에 설치되는 유정압 베어링 및 리니어모터에 의해 무마찰 방식으로 슬라이딩 작동되는 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각 레일 베이스에는,
    상기 유정압 베어링이 수용되는 수용부가 레일 베이스의 길이방향을 따라 형성되고,
    상기 수용부의 바닥 내부에는 상기 수용부와 연통된 채, 상기 유정압 베어링으로부터 배출되는 유체가 도입되는 유체 순환홀이 각 레일 베이스의 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 베이스는 화강석(granite)로 구성되어, 금속재인 상기 각 베드와 볼트 체결되되, 상기 베이스와 각 베드의 계면부에는 키(key)를 박음 설치한 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 베이스는 허니컴 형태의 트러스 구조물로 이루어진 경사식 베드를 갖는 것을 특징으로 하는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 베이스를 폭방향에서 볼 때, 수직축을 중심으로 좌우가 대칭되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 연결 왕복대에는 공작물의 회전 중심축 방향으로 이송 가능한 밀링 가공모듈, 레이저 가공모듈 및 연삭 가공모듈이 탑재된 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전방 왕복대에는 공작물의 회전 중심축 방향으로 이송 가능한 FTS 가공모듈 또는 공작물의 회전 중심축 방향으로 이송가능한 터닝 가공모듈이 탑재된 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전방 왕복대에는 공작물에 대하여 가공각도를 조절하고, 공작물과의 직각도를 조절하기 위하여 각 공구대를 소정의 회전각도로 변위시키기 위한 각도변위수단이 구비된 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 융복합 가공머신.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 후방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 이송안내면과 상기 전방 왕복대를 지지하는 베드유닛의 이송안내면 간의 경사각도가 30° 또는 45°인 것을 특징으로 하는 경사식 베드를 갖는 롤 터닝형 가공머신.
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