KR101715401B1 - 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치를 개시한다.
상기 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치는, 공작기계의 프레임 상단에 장착되어 좌우 X축으로 이송되는 새들(120); 상기 공작기계와 인접하게 배치되어 상하 Z축으로 이송되는 헤드(130); 상기 헤드(130)에 연결되어 상기 헤드(130)와 함께 동작되는 헤드 커버(140); 상기 헤드커버(140)와 상기 새들(120) 사이에 배치되며, 상기 헤드 커버(140)의 동작에 연동되어 이동되면서 상기 헤드(130)와 상기 새들(120) 영역을 커버링하는 슬라이드 커버(150); 및 상기 슬라이드 커버(140)가 원위치로 복귀되도록 상기 슬라이드 커버(140)와 탄성적으로 연결되는 탄성부재(160);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 한정된 공간 내에서 최대의 구조적인 안정성을 확보하면서도 워크와의 간섭 없이 안정적으로 이송계를 보호할 수 있다.

Description

공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치{Protection cover for feed system of machine tool}
본 발명은, 공작기계의 이송계를 보호하기 위한 커버에 관한 것으로, 특히, 이송계의 동작이나 공작물의 가공에 간섭을 주지 않는 범위 내에서 이송계를 보호할 수 있는 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치에 관한 것이다.
공작기계에는 터닝센터, 머시닝센터, NC보링, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기 등을 비롯하여 다양한 종류가 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 공작기계인 수직 머시닝센터의 이송계 동작을 도시한 도면들이다.
이들 도면을 참조하면, 수직 머시닝센터에는 예컨대, 테이블(10), 새들(20) 및 헤드(30) 등이 마련되며, 이들을 상호작용에 의해 테이블(10) 상의 공작물인 워크(work)를 가공한다.
이들의 동작을 간략하게 살펴보면, 워크가 로딩되는 테이블(10)은 도 1a에 도시된 바와 같이 공작기계의 전후 Y축으로 이송되고, 새들(20)은 도 1b에 도시된 바와 같이 공작기계의 좌우 X축으로 이송되며, 헤드(30)는 도 1c에 도시된 바와 같이 공작기계의 상하 Z축으로 이송되는 구조를 갖는다.
새들(20)의 위치는 워크가 Y축으로 이송될 때 최대 공작물 높이가 간섭이 없을 정도의 높이에서 마련된다.
그리고 헤드(30)는 새들(20)의 가이드면을 따라 Z축으로 이송되는데, 이송계(feed system)인 헤드(30)와 새들(20) 사이의 영역에는 별도의 커버링 장치(cover)가 설치되어 워크의 가공 시 발생되는 작업유체나 파편, 칩 들이 새들(20) 쪽의 기계 부품들로 비산되는 것을 방지하게 된다.
이때, 커버링 장치가 설치되는 공간이 넉넉하다면 별 문제가 되지 않지만, 기계의 정도적인 측면이나 성능적인 측면에서 헤드(30)가 하부로 내려왔을 때, 공간이 협소하기 때문에 커버링 장치를 설치하기가 용이하지 않다.
특히, 커버링 장치를 설치함에 있어 헤드(30)가 상하 Z축으로 이송되는 구성이기 때문에 이러한 동작에 연동되어 커버링 장치가 함께 동작되어야 하므로 설계에 많은 어려움이 따른다.
도 2는 종래 기술의 일 실시예에 따른 이송계 보호용 커버링 장치가 설치된 수직 머시닝센터의 측면 구조도이고, 도 3은 종래 기술의 다른 실시예에 따른 이송계 보호용 커버링 장치가 설치된 수직 머시닝센터의 측면 구조도이다.
도 2는 커버링 장치(1a)를 다단 슬라이드 커버(slide cover) 방식으로 적용한 예이고, 도 3은 커버링 장치(1b)를 롤 커버(roll cover) 방식으로 적용한 예이다.
도 2에 적용되는 다단 슬라이드 커버 방식의 커버링 장치(1a)는, 슬라이드 커버 자체를 많은 단수로 적층 포개어 놓고 헤드(30)가 상하 Z축으로 이송될 때 그에 연동되어 길이가 늘어나거나 축소되는 구조를 갖는다.
그런데, 헤드(30)와 새들(20) 사이의 공간이 협소하기 때문에 이러한 다단 슬라이드 커버를 이 공간에 설치하기 위해 많은 단수의 슬라이드 커버를 적층시키게 되면, 공간 부족으로 말미암아 헤드(30)의 위치를 앞쪽으로 당겨야 하는 문제점이 발생된다.
결과적으로 도 2의 구조는 여유 공간의 확보로 기계의 구조적인 측면에서 불리하게 작용할 뿐만 아니라 많은 단수가 적용되고 또한 이들이 동작됨에 따라 소음이나 진동이 발생되는 추가의 문제점이 발생된다.
이에 비해, 도 3에 적용되는 롤 커버 방식의 커버링 장치(1b)는 천 재질의 커버를 롤 형식으로 말아 놓은 구조를 가지기 때문에 협소한 공간에 적용하는 데에는 도 2보다 상대적으로 유리하다.
하지만, 도 3의 구조는 구조상 천 재질을 사용할 수밖에 없기 때문에 칩, 절삭유, 화재 및 충격 등의 다양한 가공 조건에 대해 내구성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.
특히, 도 3의 커버링 장치(1b)는 헤드(30)가 하강되었을 때 같은 위치까지 내려오기 때문에 워크와의 간섭을 피할 수 없으며, 이에 따라 제한된 형태의 워크만을 가공할 수밖에 없다.
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 한정된 공간 내에서 최대의 구조적인 안정성을 확보하면서도 워크와의 간섭 없이 안정적으로 이송계를 보호할 수 있는 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 공작기계의 프레임 상단에 장착되어 좌우 X축으로 이송되는 새들(120); 상기 공작기계와 인접하게 배치되어 상하 Z축으로 이송되는 헤드(130); 상기 헤드(130)에 연결되어 상기 헤드(130)와 함께 동작되는 헤드 커버(140); 상기 헤드커버(140)와 상기 새들(120) 사이에 배치되며, 상기 헤드 커버(140)의 동작에 연동되어 이동되면서 상기 헤드(130)와 상기 새들(120) 영역을 커버링하는 슬라이드 커버(150); 및 상기 슬라이드 커버(140)가 원위치로 복귀되도록 상기 슬라이드 커버(140)와 탄성적으로 연결되는 탄성부재(160);를 포함하는 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헤드 커버(140)는, 헤드 커버 플레이트(141)와, 상기 헤드 커버 플레이트(141)의 상단에서 상기 헤드 커버 플레이트(141)의 길이 방향에 교차되게 형성되는 헤드 커버 상단 플랜지(142)와, 상기 헤드 커버 플레이트(141)의 하단에서 상기 헤드 커버 상단 플랜지(142)와 나란하게 형성되는 헤드 커버 하단 플랜지(143)를 포함하고, 상기 슬라이드 커버(150)는, 슬라이드 커버 플레이트(151)와, 상기 슬라이드 커버 플레이트(151)의 상단에서 상기 슬라이드 커버 플레이트(151)의 길이 방향에 교차되게 형성되는 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와, 상기 슬라이드 커버 플레이트(151)의 하단에서 상기 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 나란하게 형성되는 슬라이드 커버 하단 플랜지(153)를 포함하며, 상기 헤드(130)가 -Z축으로 이송될 때, 상기 헤드 커버 상단 플랜지(142)가 상기 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 접하여 상기 슬라이드 커버(150)를 -Z축으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 한정된 공간 내에서 최대의 구조적인 안정성을 확보하면서도 워크와의 간섭 없이 안정적으로 이송계를 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 공작기계인 수직 머시닝센터의 이송계 동작을 도시한 도면들.
도 2는 종래 기술의 일 실시예에 따른 이송계 보호용 커버링 장치가 설치된 수직 머시닝센터의 측면 구조도.
도 3은 종래 기술의 다른 실시예에 따른 이송계 보호용 커버링 장치가 설치된 수직 머시닝센터의 측면 구조도.
도 4는 이송계 보호용 커버링 장치가 적용된 공작기계의 측면 구조도.
도 5는 도 4에 도시된 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치 영역의 확대 사시도.
도 6a 및 도 6b는 각각 도 4에 도시된 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치에 대한 정면 및 측면 구조도.
도 7a 내지 7e는 각각 이송계 보호용 커버링 장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치의 실시예를 도 4 내지 도 7e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 이송계 보호용 커버링 장치가 적용된 공작기계의 측면 구조도, 도 5는 도 4에 도시된 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치 영역의 확대 사시도, 도 6a 및 도 6b는 각각 도 4에 도시된 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치에 대한 정면 및 측면 구조도, 그리고 도 7a 내지 7e는 각각 이송계 보호용 커버링 장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면이다.
본 실시예의 이송계 보호용 커버링 장치(100)는 도 4에 도시된 공작기계, 즉 수직 머시닝센터에 적용될 수 있다.물론, 이는 하나의 예일 뿐 다른 공작기계에 적용될 수도 있을 것이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 공작기계를 간략하게 살펴본다.
본 실시예의 공작기계에는 테이블(110), 새들(120) 및 헤드(130) 등의 구조물이 마련되며, 이들의 상호작용에 기초하여 테이블(110) 상의 공작물인 워크(work)를 가공한다.
앞서도 잠시 언급한 바와 같이, 워크가 로딩되는 테이블(110)은 공작기계의 전후 Y축으로 이송되고, 새들(120)은 공작기계의 좌우 X축으로 이송되며, 헤드(130)는 공작기계의 상하 Z축으로 이송되는 구조를 갖는다.
물론, 이들이 해당 방향으로 이송되기 위해서는 이송을 위한 동력을 제공하는 부분과 이송 구조가 있어야 하는데 이들의 세부 구조는 생략하도록 하며, 필요 시 본 출원인에 의해 기출원된 기술들을 인용하도록 한다.
새들(120)의 위치는 워크가 Y축으로 이송될 때 최대 공작물 높이가 간섭이 없을 정도의 높이에서 마련된다.
그리고 헤드(130)는 새들(120)의 가이드면을 따라 Z축으로 이송된다.
헤드(130)의 Z축 이송은 서보모터(131)가 담당한다.
헤드(130)의 하단부 영역에는 워크의 가공을 위한 툴(tool)이 척킹되는 척(132)이 마련된다.
한편, 이송계(feed system)인 헤드(130)와 새들(120) 사이의 영역에는 본 실시예의 커버링 장치(100)가 설치되어 워크의 가공 시 발생되는 작업유체나 파편, 칩 들이 새들(120) 쪽의 기계 부품들로 비산되는 것을 방지한다.
본 실시예의 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치(100)는, 헤드 커버(140), 슬라이드 커버(150) 및 탄성부재(160)를 포함한다.
즉 본 실시예의 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치(100)는 종래와 달리 2단으로 된 구조를 갖는다.
따라서 종래의 일 실시예처럼 헤드(130)의 위치를 앞쪽으로 당겨야 하는 구조 문제를 해결할 수 있다.
또한 본 실시예의 이송계 보호용 커버링 장치(100)는 그 대부분이 금속 재질이거나 아니면 강도 및 내구성, 그리고 난연성을 갖는 플라스틱 재질로 제작되기 때문에 종래의 다른 실시예처럼 칩, 절삭유, 화재 및 충격 등의 다양한 가공 조건에 대해 내구성을 확보할 수 없는 문제를 해결할 수 있다.
헤드 커버(140)는 공작기계의 상하 Z축으로 이송되는 헤드(130)에 연결되어 헤드(130)와 함께 동작되는 부분이다.
헤드 커버(140)는 전반적으로 판형 구조물로 마련된다.
이러한 헤드 커버(140)는 헤드 커버 플레이트(141)와, 헤드 커버 플레이트(141)의 상단에서 헤드 커버 플레이트(141)의 길이 방향에 교차되게 형성되는 헤드 커버 상단 플랜지(142)와, 헤드 커버 플레이트(141)의 하단에서 헤드 커버 상단 플랜지(142)와 나란하게 형성되는 헤드 커버 하단 플랜지(143)를 구비한다.
슬라이드 커버(150)는 헤드(130)와 새들(120) 사이에 배치되며, 헤드 커버(140)의 동작에 연동되어 이동되면서 헤드(130)와 새들(120) 영역을 커버링하는 역할을 한다.
슬라이드 커버(150)는 헤드 커버(140)와 마찬가지로 판형 구조물로 마련될 수 있다.
이러한 슬라이드 커버(150)는 슬라이드 커버 플레이트(151)와, 슬라이드 커버 플레이트(151)의 상단에서 슬라이드 커버 플레이트(151)의 길이 방향에 교차되게 형성되는 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와, 슬라이드 커버 플레이트(151)의 하단에서 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 나란하게 형성되는 슬라이드 커버 하단 플랜지(153)를 포함한다.
이러한 구조에서, 헤드(130)가 -Z축으로 이송될 때, 헤드 커버 상단 플랜지(142)가 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 접하여 슬라이드 커버(150)를 -Z축으로 이동시키게 되는데, 이의 동작은 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 한번에 후술하도록 한다.
탄성부재(160)는 슬라이드 커버(140)가 원위치로 복귀되도록 슬라이드 커버(140)와 탄성적으로 연결된다.
이러한 탄성부재(160)는 하단부가 슬라이드 커버(150)의 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 연결되고 상단부는 새들(120) 쪽에 고정되는 비틀림 코일 압축스프링으로 적용된다.
이러한 구성을 갖는 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치(100)의 동작에 대해 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 일련적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7a처럼 헤드(130)가 초기위치에 있을 때, 커버링 장치(100) 역시 초기위치를 고수한다.
즉 헤드 커버(140)가 슬라이드 커버(150)의 상부에 위치되고, 도 5처럼 슬라이드 커버(150)가 새들(120) 영역을 일부 가려 보호하는 형태를 갖는다.
이때, 슬라이드 커버(150)의 슬라이드 커버 하단 플랜지(153)는 새들(120)의 하단부(120a) 영역에 접촉 지지됨으로써 슬라이드 커버(150)가 무작정 상승되는 현상이 저지된다.
도 7a에서 도 7b처럼 헤드(130)가 -Z1 방향으로 하강된다.
그러면, 헤드(130)와 연결된 헤드 커버(140)가 헤드(130)와 마찬가지로 -Z1 방향으로 하강된다.
이때는 헤드 커버 상단 플랜지(142)가 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 접하거나 근접된 상태로서 헤드 커버(140)가 슬라이드 커버(150)를 하방으로 가압하지 않은 상태이다.
도 7b에서 도 7c처럼 헤드(130)가 -Z2 방향으로 더 하강된다.
그러면, 헤드 커버 상단 플랜지(142)가 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 접하여 슬라이드 커버(150)를 강제로 하강시킨다.
이때, 탄성부재(160)는 슬라이드 커버(150)가 이동되는 거리만큼 늘어난다.
도 7c처럼 헤드(130)가 워크의 가공 위치인 -Z2 방향으로 더 이송되더라도 슬라이드 커버(150)가 함께 내려와 후방을 커버링하기 때문에, 워크의 가공 시 발생되는 작업유체나 파편, 칩 들이 새들(120) 쪽의 기계 부품들로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
다음, 워크의 가공이 완료되어 도 7d처럼 헤드(130)가 +Z1 방향으로 상승된다.
그러면 헤드(130)와 연결된 헤드 커버(140) 역시 상승되는데, 이때는 슬라이드 커버(150)를 가압했던 힘이 사라지기 때문에 탄성부재(160)의 복원력에 기초하여 슬라이드 커버(150) 역시 상승된다.
이때, 슬라이드 커버(150)의 슬라이드 커버 하단 플랜지(153)는 새들(120)의 하단부(120a) 영역에 접촉 지지됨으로써 슬라이드 커버(150)가 무작정 상승되는 현상이 저지된다.
도 7e처럼 헤드(130)가 +Z1 방향으로 더 상승되어 초기위치로 복귀되면 헤드 커버(140) 및 슬라이드 커버(150) 역시 초기위치로 복귀될 수 있다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예에 따르면, 한정된 공간 내에서 최대의 구조적인 안정성을 확보하면서도 워크와의 간섭 없이 안정적으로 이송계를 보호할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 이송계 보호용 커버링 장치
110: 테이블 120: 새들
130: 헤드 140: 헤드 커버
141: 헤드 커버 플레이트 142: 헤드 커버 상단 플랜지
143: 헤드 커버 하단 플랜지 150: 슬라이드 커버
151: 슬라이드 커버 플레이트 152: 슬라이드 커버 상단 플랜지
153: 슬라이드 커버 하단 플랜지 160: 탄성부재

Claims (2)

  1. 공작기계의 프레임 상단에 장착되어 좌, 우 X축으로 이송되는 새들(120);
    상기 공작기계와 인접하게 배치되어 상, 하 Z축으로 이송되는 헤드(130);
    상기 헤드(130)에 연결되어 상기 헤드(130)와 함께 상, 하 Z축으로 동작되는 헤드 커버(140);
    상기 헤드커버(140)와 상기 새들(120) 사이에 배치되며, 상기 헤드 커버(140)가 하측 Z축 방향으로 이동될 때 상기 헤드 커버(140)의 가압에 의해 하측 Z축 방향으로 이동되면서 상기 헤드(130)와 상기 새들(120) 영역을 커버링하는 슬라이드 커버(150); 및
    상기 슬라이드 커버(150)가 원위치로 복귀되도록 일단이 상기 새들(120)에 배치되고 타단이 상기 슬라이드 커버(150)의 상측과 탄성적으로 연결되는 탄성부재(160);를
    포함하는 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤드 커버(140)는, 헤드 커버 플레이트(141)와, 상기 헤드 커버 플레이트(141)의 상단에서 상기 헤드 커버 플레이트(141)의 길이 방향에 교차되게 형성되는 헤드 커버 상단 플랜지(142)와, 상기 헤드 커버 플레이트(141)의 하단에서 상기 헤드 커버 상단 플랜지(142)와 나란하게 형성되는 헤드 커버 하단 플랜지(143)를 포함하고,
    상기 슬라이드 커버(150)는, 슬라이드 커버 플레이트(151)와, 상기 슬라이드 커버 플레이트(151)의 상단에서 상기 슬라이드 커버 플레이트(151)의 길이 방향에 교차되게 형성되는 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와, 상기 슬라이드 커버 플레이트(151)의 하단에서 상기 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 나란하게 형성되는 슬라이드 커버 하단 플랜지(153)를 포함하며,
    상기 헤드(130)가 -Z축으로 이송될 때, 상기 헤드 커버 상단 플랜지(142)가 상기 슬라이드 커버 상단 플랜지(152)와 접하여 상기 슬라이드 커버(150)를 -Z축으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 공작기계의 이송계 보호용 커버링 장치.
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