KR19990030261A - 횡형공작기계 - Google Patents

Abstract

수평한 공구주축(工具主軸)(25)을 지지하는 주축헤드(20)를 베이스(10)의 상면부(10a)에서 수평면 내에서 직교하는 2방향(X,Z)으로 안내하는 동시에, 워크(W)를 상단(上端)에 지지하는 워크서포트본체(37)를 베이스(10)의 수직전면부(垂直前面部)(10b)에서 상하방향(Y)으로 안내한다. 주축헤드(20)가 좌우(X)방향의 중앙의 가공위치에 있는 상태에서는, 주축헤드(20)의 전후(Z)안내기구(18) 및 워크서포트본체(37)의 상하(Y)안내기구(36)의 각각의 한 쌍의 가이드부가 공구주축(25)의 축선을 포함하는 수직면에 관하여 대상위치를 취하도록 한다. 워크서포트본체(37) 상에는 제1 인덱스체(割出體)(45) 및 워크(W)를 지지하는 제2 인덱스체(53)를 설치하고, 워크(W)의 장착면 이외의 모든 부위를 공구주축(25) 상의 공구(T)를 향하여 가공가능하게 한다.

또 암구동기구(87)를 내장하는 하우징(82)의 일단으로부터 돌출하는 암축(81)에 교환암(83)을 고정하는 형식의 교환암장치(80)를 사용하고, 하우징(82)을 주축헤드(20) 상의 공구주축(25)에 대하여 그 축선방향의 전방에 위치시키도록 교환암장치(80)를 배치고정한다. 상하이송되는 워크서포트(37,45)의 일측에서 공작기계의 전면측(前面側)으로부터 공구(T)를 세트할 수 있는 공구매거진(90)과 교환암장치(80)의 하우징(82)과를 공구주축(25)의 전방위치에서 병행배치한다. 중간반송장치(100)가 공구매거진(90)의 배면으로부터 공구를 취출(取出) 또는 복귀시킬 수 있도록 구성한다. 교환암장치(80), 공구매거진(90) 및 중간반송장치(100)를 공통의 기판(71)에 장착하고, 이들을 단일의 유닛으로서 공작기계에 조립한다.

또한 워크서포트본체(37)의 주위에 칩회수공간(CP)을 설치하고, 이 칩회수공간(CP)의 저부와 베이스(10)의 전면에 개구된 칩반송통로(63)와를 접속하고, 칩반송통로(63)에 에어에 의하여 칩을 흡인하는 칩흡인장치(64)를 설치하는 동시에 공구주축(15)에 삽입장착된 공구(T)의 주위를 포위하고, 주축헤드(20)의 진퇴운동에 따라 가동하는 가동커버(28)를 설치하고, 이 가동커버(28) 내의 칩을 흡인하는 칩흡인장치(30)를 설치하였다.

Description

횡형공작기계

본 발명은 회전가능한 공구주축을 수평으로 지지하는 주축헤드 및 워크서포트를 1개의 베이스의 인접하는 직교면 상에서 각각 안내하는 형식의 횡형(橫形)공작기계 및 이 횡형공작기계에 적합한 워크서포트이송기구에 관한 것이다. 또 본 발명은 상기와 같이 구성된 횡형공작기계에 적합한 자동공구교환장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기와 같이 구성된 횡형공작기계에 적합한 칩회수장치에 관한 것이다.

이 형식의 횡형공작기계로서는, 일본국 특개소 58－132432호 공보에 개시(開示)되어 있는 바와 같이, 수평공구주축을 지지하는 주축헤드가 베이스로서의 칼럼의 일측면에서 상기 공구주축의 축선방향에 이동가능하게 안내되고, 한편 상기 칼럼의 일측면과 직각으로 수평방향으로 인접하는 다른 일측면에서 워크서포트가 상하방향 및 상기 공구주축과 직교하는 수평방향으로 이동가능하게 안내되어 있다.

또 일본국 실공평 2－26580호 공보에 기재된 다른 종래의 공작기계에서는 수평의 공구주축을 지지하는 주축헤드가 베이스상면에서 주축 축선방향 및 이것과 직교하는 상하방향으로 이동가능하게 안내되고, 한편 워크를 상단에 지지하는 워크서포트가 상기 베이스의 전면에서 상기 주축과 직각인 수평방향으로 이동가능하게 안내되어 있다.

앞에 설명한 종래의 공작기계는, 주축헤드가 칼럼의 일측면 상에 오버행상태로 안내되어 있으므로 이 일측면과 이것과 반대측면과의 사이에 큰 열분포차가 생기고, 그 결과 칼럼의 기울어짐을 초래한다. 또 워크서포트가 칼럼의 일측면과 직각인 다른 측면에서 상하방향으로 안내되어 있으므로 공구주축과 직교하는 면 내에서의 칼럼의 기울어짐에 대하여 워크서포트의 한 쌍의 상하방향 가이드웨이에 기울어진 양의 불균일이 생긴다.

뒤에 설명한 종래의 공작기계는, 베이스 상에 칼럼을 더 설치하고, 이 칼럼 상에서 주축헤드를 상하방향으로 안내하고 있으므로 전체적으로 기계의 신장이 높아져 고강성(高剛性) 공작기계의 제작에는 불리하게 된다. 또 베이스의 수직 전면(前面)에서 공구주축과 직각인 수평방향으로 워크서포트를 안내하고 있으므로 이 워크서포트를 안내하는 가이드웨이를 칩으로부터 보호하는 커버장치가 칩의 낙하방향과 직교하여 가로놓이게 되고, 이로 인하여 칩의 배출이 저해되는 것에 더하여, 가이드웨이의 보호장치로서 이동체의 고속이송에 반드시 적합하다고는 할 수 없는 텔레스코픽 커버장치 등을 필요로 한다.

또 공작기계에 사용되는 자동공구교환장치는, 교환시간을 단축하기 위하여 이제까지 수많은 개량이 이루어져 왔다. 이 목적에 따른 개량에서는, 교환암을 구동하는 구동기구를 예를 들면 일본국 특개평 5－104377호 공보에 기재된 바와 같은 캠기구를 채용함으로써, 교환암의 진퇴동작과 선회동작을 끊임없는 연속운동으로서 부여하도록 하여 고속화를 도모하고 있다.

전술한 목적에 따른 개량의 다른 접근법은, 선회동작을 고속화하기 위하여 교환암을 짧게 함으로써 이루어지고, 일본국 특개평 8－39381호 공보에 상세하게 기술되어 있다. 이 종래기술에서는, 공구교환이 이루어질 때의 새 공구를 지지하는 소켓과 공구주축과의 축심간 거리를 접근시킴으로써 교환암의 단축을 가능하게 하고 있다. 축심간 거리를 접근시키기 위하여 상기 공보에 개시된 종래기술에서는, 교환암을 지지하는 암지지축과 캠식 구동기구에 의하여 회전 및 축방향이동되어 이들의 운동을 암지지축에 전달하는 암구동축을 상하방향으로 이간된 위치에서 평행하게 배치하고, 공구교환시에 주축헤드와 공구매거진과의 사이에 위치하는 암지지축의 서포트부의 공구주축과 매거진을 연결하는 방향의 폭을 좁게 하고, 이에 따라서 상기 암구동축 및 캠식 구동기구를 내장하는 하우징부가 상기 서포트부보다 넓은 종래대로의 폭을 취할 수 있도록 하고 있다.

또 종래의 일반적인 자동공구교환장치에서는, 공구매거진은 복수의 공구를 공구주축과 평행 또는 직각방향을 향한 상태에서 기계 후방의 공구교환위치에 있는 주축헤드의 일측에 병행배치되어 있다.

전술한 일본국 특개평 8－39381호 공보에 기재되는 종래의 공구교환장치에서는 암지지축을 지지하는 폭이 좁은 서포트부와 암구동축 및 캠식 구동기구를 내장하는 폭이 넓은 구동부와를 상하방향으로 이간할 필요가 있고, 그 결과 교환암장치의 구성이 복잡하게 되어 제조코스트가 상승한다.

또한 횡형공작기계에서는 종래의 칩콘베이어를 사용한 칩회수장치가 사용되고 있다.

이 종류의 칩회수장치는 예를 들면 일본국 특개평 6－247523호에 도시된 바와 같이, 공작기계테이블 및 주축을 위에 배치한 베드에 칩회수용의 칩입구부를 형성하고, 이 칩입구부의 아래에 칩콘베이어가 배치되어 있다.

이 칩콘베이어는 한 쌍의 스프로켓의 사이에 엔드리스체인이 걸리고, 한 쪽의 스프로켓에 장착된 모터에 의하여 엔드리스체인이 회전하고, 칩입구부로부터 낙하해 온 칩을 베드 후방에 설치된 칩회수대차(臺車)에 배출하는 구성으로 되어 있다.

그러나 칩콘베이어를 사용한 칩회수장치는 엔드리스체인이나 스프로켓 등 구성부품이 많고, 또 베드의 내부에 내장하거나 또는 베드의 아래에 삽입하여 사용하므로 베드의 높이가 높아지는 동시에 보수관리 등도 곤란하게 되어 있다.

따라서 본 발명의 주된 목적은, 워크서포트의 안내기구가 칩의 하방으로의 자연낙하를 저해하지 않고 또한 전체의 신장이 낮은 고강성의 횡형공작기계를 제공하는 것이다.

또 본 발명의 다른 목적은, 공구주축을 지지하는 주축헤드 및 워크서포트를 안내하는 각각의 안내기구의 정밀도가 베이스의 열변형에 의한 악영향을 받지 않도록 한 고정밀도의 횡형공작기계를 제공하는 것이다.

본 발명의 그 외의 목적은, 워크의 장착면 이외의 모든 부위를 공구에 의하여 가공할 수 있고, 또 상기 워크의 공구에 대한 방향을 조절하는 기구로의 급전선(給電線)이나 유체압 배관이 손상되지 않도록 한 공작기계를 제공하는 것이다.

본 발명의 별개의 목적은, 칩을 자연낙하에 의하여 비교적 좁은 영역으로 수집할 수 있고, 이에 따라서 기(機) 외로의 배출을 촉진할 수 있도록 한 공작기계를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 워크서포트의 안내기구 및 이송기구로의 칩진입을 간단한 시일구조에 의하여 확실하게 저지할 수 있는 횡형공작기계를 제공하는 것이다.

따라서 본 발명의 또한 별개의 목적은, 구조가 간단한 교환암장치라도 교환암을 짧게 할 수 있고, 이에 따라서 공구교환시간을 단축가능하게 하는 것이다.

또 전술한 바와 같이 공구매거진을 기계의 후방의 교환위치로 복귀한 주축헤드와 병행배치함에 있어서는, 오퍼레이터는 공구매거진에 저장하는 공구를 변경하는 경우, 기계의 전면으로부터 기계의 측면으로 이동해야 한다. 이 결점은 다수의 공작기계가 좁은 간격으로 배치되는 자동가공시스템에서는 공구매거진 상의 공구를 변경하는 경우, 오퍼레이터가 인접하는 기계 사이에 들어가야 해서 위험을 수반한다. 또 이와 같은 자동가공시스템에서 각 공작기계의 공구매거진으로 공구를 공급하는 기구를 가지는 자주대차(自走臺車)가 다수의 기계의 전면을 주행하도록 되는 경우에서는, 자주대차의 주행경로가 복잡하게 될 뿐 아니라 공구공급기구의 구성도 복잡하게 된다.

따라서 본 발명의 다른 목적은, 기계의 전면측으로부터 오퍼레이터 또는 자주대차 상의 공구공급기구가 공구매거진으로 공구를 장착 또는 분리할 수 있도록 한 공구교환장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태인 공작기계의 평면도.

도 2는 상기 공작기계의 개략적인 우측면 및 칩회수장치를 나타낸 도면.

도 3은 상기 공작기계의 정면도.

도 4는 상기 공작기계의 우측면도.

도 5는 주축헤드의 요부확대 및 제어관계를 나타낸 도면.

도 6은 도 1에서의 A－A선 화살표방향의 요부종단면의 확대도.

도 7은 주축헤드의 정면도.

도 8은 도 1에서의 공구교환유닛의 일부를 파단(破斷)하여 나타낸 확대평면도.

도 9는 제어상자에 있어서의 에어순환을 설명한 도면.

도 10은 공구매거진의 일부 정면을 확대하여 나타낸 확대정면도.

도 11은 도 10에서의 B－B선 단면도.

도 12는 칩회수장치를 상세하게 나타낸 도면.

도 13은 다른 실시양태에서의 공구매거진의 일부확대정면도.

도 14는 수치제어장치에서의 처리를 나타낸 플로챠트.

도 15는 수치제어장치에서의 처리를 나타낸 플로챠트.

간단히 말하면, 본 발명에 관한 횡형공작기계에 있어서는, 수평의 축선 주위에서 공구주축을 회전가능하게 지지하는 주축헤드를 베이스의 상면부에 있어서 상기 주축의 축선방향과 직각인 제1 수평방향 및 상기 주축의 축선과 평행한 제2 수평방향으로 이동가능하게 안내하고, 또한 상기 베이스의 상면부보다 상방위치에 워크장착부를 가지는 워크서포트를 상기 베이스의 전측(前側)과 상기 상면부보다 하방으로 신장하는 수직전면부에서 상하방향으로 안내하는 구성으로 한다.

이 구성에 따르면, 워크서포트를 상하안내하는 안내기구의 수평방향의 폭을 좁게 할 수 있고, 워크서포트의 양측에는 칩의 자연낙하를 저해하지 않는 공간을 확보할 수 있다. 또 주축헤드를 수평방향의 2방향으로 안내하는 공통의 베이스의 수직전면부에서 워크서포트를 지지함에 따른 기계강성의 향상에 더하여, 기계 전체의 신장을 낮게 할 수 있음으로써 기계강성의 향상도 도모할 수 있다.

또 상기 주축헤드를 제1 및 제2 수평방향으로 안내하는 제1 및 제2 안내기구와 상기 워크서포트를 상하방향으로 안내하는 제3 안내기구를, 상기 주축헤드가 상기 제1 안내기구의 길이방향의 대략 중앙에 위치할 때 공구주축의 축선을 포함하는 수직면에 관하여 대칭배치되도록 구성한다. 이 구성에 따라서 베이스의 열변형이 워크의 가공정밀도에 미치는 악영향을 작게 할 수 있다.

또한 워크서포트를, 상기 제3 이송기구에 의하여 상하이송되는 서포트본체와, 이 상부에서 수직축선의 주위에 회전인덱스가능한 제1 인덱스체와, 이 제1 인덱스체 상에서 상기 수직축선과 직교하는 수평축선의 주위에서 회전인덱스가능한 제2 인덱스체로 구성한다.

이 구성에 따라서, 장착면을 제외한 워크의 5면을 공구주축 선단의 공구를 향하여 5면가공이 가능하게 된다. 또한 제1 및 제2 인덱스체를 상하방향만 이동하는 서포트본체 상에 설치하였으므로 제1 및 제2 인덱스체를 구동하는 액튜에이터로의 배선 등은 중력에 의하여 상하방향으로 수하(垂下)됨으로써 서포트본체의 상하운동시에 다른 고정부와 슬라이딩 접속하는 일이 거의 없고, 종래와 같이 수평이동부재 상에 인덱스체를 설치한 구성에 있어서 수평이동부재를 반복운동할 때 종종 발생하는 배선의 손상을 피할 수 있다.

또 베이스의 전면에 프론트부재를 설치하고, 이 베이스와 프론트부재로 상기 워크서포트의 최소한 일측에 있어서 하방이 좁아지는 V형의 칩수집공간을 형성한다.

이 구성에 따르면 가공 중에 발생되는 칩은 자연낙하하여 워크서포트의 최소한 일측에 형성되는 V형 공간의 좁은 저부에 모여지므로, 이 저부에 칩의 강제배출장치를 설치하면 칩의 기 외로의 배출을 고효율로 행하는 것이 가능하게 된다. 또한 워크서포트이송기구에 있어서는, 베이스 전면수직부에 있어서 최소한 한 쌍의 블록을 횡방향으로 이간하여 고정하고, 한 쌍의 직선레일을 이 베어링블록에 의하여 상하방향으로 안내하고, 상기 직선레일의 장착면을 포함하는 수직면이 대략 중심을 가로지르는 원통부를 상단에 가지는 워크서포트본체를 상기 직선레일에 고정하고, 또한 상기 워크서포트본체에 관하여 상기 베어링블록측과 반대측에서 수직으로 신장하는 이송나사에 의하여 상기 워크서포트본체를 상하이송하는 상하이송기구를 구성한다.

이 구성에 따르면, 상기 원통부에 슬라이딩 접속하는 링형의 시일부재에 의하여 워크서포트본체의 상하안내기구 및 구동기구를 칩수집공간으로부터 확실하게 격절(隔絶)할 수 있다. 또 상하이송기구를 상하가이드기구와 반대측에 있는 기계의 전면측에 배치하였으므로 조립 및 보수작업이 용이하게 된다.

상기한 종래 장치의 과제 및 본 발명의 목적은 하기와 같이 구성되는 수단에 의하여 해결된다.

본 발명에 관한 횡형공작기계에 적합한 자동공구교환장치에 있어서는, 공구매거진으로부터 중간반송장치에 의하여 취출된 공구와 공구주축 상의 공구를 교환하는 교환암장치로서, 양단에 한 쌍의 공구파지부(工具把持部)를 가지는 교환암이 고정된 암축을 하우징의 일단으로부터 돌출시키는 동시에 이 하우징 내에 상기 암축을 회전 및 축방향이동시키는 구동기구를 내장하는 형식의 것을 사용하고, 상기 암축을 상기 공구주축과 평행하게 하고 또한 상기 하우징을 상기 교환위치에 있는 상기 주축헤드 상의 상기 공구주축에 대하여 그 축선방향의 전방에 위치시키도록 상기 교환암장치를 고정배치한다.

이 구성에 따르면, 구동기구를 내장하는 폭이 넓은 하우징이 교환위치에 있는 공구주축의 전방에 위치하게 되므로 교환위치에 있는 공구주축 상의 공구와 상기 중간반송장치 상의 공구와의 축심간 거리를 단축할 수 있고, 그 결과 고속선회할 수 있는 짧은 교환암의 사용이 가능하게 된다.

또한 본 발명에 관한 자동공구교환장치에 있어서는, 주축헤드의 상기 이동방향과 직각이고 또한 공구주축의 축선과도 직각인 방향으로 이동가능한 워크서포트와 그 하우징이 병행관계로 되도록 교환암장치를 베이스상에 고정배치한다. 이 구성에 따라서 워크서포트와 교환암장치와의 사이에는 항상 가공동작의 방해가 되지 않는 소정의 간격이 유지되고, 워크서포트 상에 교환암장치를 설치하는 경우의 폐해가 배제된다.

또 공작기계를 주축헤드가 공구주축을 수평으로 지지한 상태에서 이 축선과 직각인 수평의 제1 방향 및 이 축선방향과 일치하는 수평의 제2 방향으로 이동가능하게 베이스의 상면부에 안내되는 동시에, 워크서포트가 상기 제1 및 제2 방향 어느 쪽으로도 직각인 제3 방향에서 상하이동가능하게 베이스의 수직전면부에 안내되는 형식인 것으로 하고, 교환암장치의 하우징과 공구매거진을 공구주축의 전방에서 또한 제1 방향에 있어서의 공구서포트의 일측에서 병행배치한다.

이 구성에 따르면 전술한 구성에 의한 작용에 더하여, 자동공구교환장치를 포함한 기계 전체의 신장이 낮아지고, 대량생산공장 현장에서의 양호한 배치전망을 확보할 수 있다. 또 공구매거진이 워크서포트와 병행으로 공작기계의 전면측에 배치되므로 공구매거진에 새롭게 저장하는 공구의 공급 및 사용완료공구의 취출은 공작기계의 전면측으로부터 행할 수 있다.

또한 공구매거진에는 복수의 공구를 공구주축의 전단에 장착되어 있는 공구와 평행하게 또한 동일한 방향으로 지지시키고, 공구매거진의 배면측으로부터 공구를 취출 또는 반각(返却)할 수 있도록 중간반송장치를 구성한다. 이 구성에 따라 종래 장치와 같이 공구매거진의 전면측으로부터 공구를 취출／반각시키도록 중간반송장치를 구성하지 않아도 되므로, 기계의 전면측에 설치한 공구매거진과 반송암이 선회하는 면 내에 있는 기계의 후방의 교환위치와의 사이에서 공구를 반송하는 중간반송장치의 구성이 간소화된다.

또 공구를 공구주축으로의 장착형태와 동일형태로 착탈가능하게 지지할 수 있는 소켓을 중간반송장치에 설치하고, 기계의 좌우방향으로 소켓을 이동하는 좌우위치결정기구 상에 소켓을 상하이동하는 상하위치결정기구를 적층하고, 또한 공구매거진측의 위치와 기계의 후방의 교환암의 선회면 내에 있는 교환위치와의 사이에서 소켓을 전후이동하는 전후위치결정기구를 상기 상하위치결정기구 상에 적층하여 중간반송장치를 구성한다.

이 구성에 따르면 중간반송장치의 장착은 좌우위치결정기구만을 그 지지부재에 장착함으로써 행할 수 있으므로 간단하게 되고, 또 기계의 좌우방향으로 폭이 좁은 공구매거진에 조합하여 중간반송장치를 사용하는 경우, 소켓을 이동하는 거리가 짧은 위치결정기구의 순으로 적층되도록 하였으므로, 각 위치결정기구의 운동이 원활하게 된다.

또한 이 교환장치를 구성하는 교환암장치, 공구매거진 및 중간반송장치를 단일의 기판에 고정하여 교환장치 전체를 단일의 유닛으로 구성한다. 이에 따라서 조립시에 있어서의 공작기계본체와 공구교환장치와의 상대적 위치맞춤은 공작기계본체에 대하여 기판을 위치맞춤하는 것만으로 간단하게 된다.

본 발명은 상기 워크서포트를 포위하여 하방을 향하여 경사수속(傾斜收束)하는 칩회수공간의 저부 근방에 칩흡인구(吸引口)를 형성하고, 이 칩흡인구에 에어에 의하여 칩을 흡인하는 칩흡인장치를 설치하고, 상기 칩흡인장치에서 흡인된 칩을 회수하는 칩회수상자를 설치한 것이다.

이 구성에 따라서, 베이스 내부에 대폭적인 가공을 실시하지 않고 칩의 회수를 행할 수 있고, 칩의 회수를 위한 장치를 간소화하여 베이스의 높이를 억제하여 가공장치를 작게 할 수있다.

또 주축헤드에 상기 공구주축을 포위하는 동시에 상기 주축헤드의 진퇴방향으로 이동가능한 가동커버를 장착하고, 상기 주축헤드의 진퇴방향의 이동량에 따라 상기 가동커버의 이동제어를 행하는 가동커버이동제어수단을 설치하고, 상기 커버 내의 칩을 흡인하는 칩흡인장치를 구비한 것이다.

상기 구성에 따라서 공구의 외주에 설치한 가동커버를 주축헤드와 워크서포트의 진퇴방향의 상대이동에 따라 가동하는 가동커버로 함으로써, 항상 공작물의 외주와 가동커버의 거리를 일정하게 유지할 수 있고, 공구 및 공작물에 가동커버를 간섭되게 하지 않고 최적의 칩의 회수를 행할 수 있다.

또 상기 가동커버제어수단은 상기 공작물의 가공시에 있어서 상기 주축에 지지된 공구의 길이와 주축헤드의 진퇴방향의 이동에 관계없이 상기 가동커버가 상기 공작물의 전면과 소정 간격을 가지도록 이 가동커버의 이동제어를 행하므로, 공구교환시에 있어서 퇴피(退避)위치에 가동커버의 이동제어를 가능하게 하고 있다.

또 주축에 장착되는 공구의 길이에 따라서도 가동커버의 이동을 제어하도록 하였으므로, 여러 종류의 공구를 삽입장착가능한 가공장치에 있어서도 공구 및 공작물에 가동커버를 간섭되게 하지 않고 최적의 칩의 회수를 행할 수 있다.

또 제어상자의 외주에 열교환부재를 형성하므로 이 열교환부재에 칩을 흡인에 사용한 에어를 블로잉함으로써 제어상자의 냉각을 행하면 제어상자를 냉각하는 냉각팬을 불필요하게 하거나 또는 감소시킬 수 있다.

다음에 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 횡형공작기계의 실시형태의 평면도, 정면도 및 우측면도를 각각 나타내는 도 1∼도 4에 있어서, 10은 기계본체(MTB)의 베이스를 나타내고, 이 베이스(10)는 후술하는 가동체를 안내하는 전후방향으로 약간 긴 직육면체형의 블록부와, 공작기계에 부속되는 보조기기를 위에 배치하기 위하여 상기 블록부의 도 1에 있어서의 우측에 일체로 형성되고 도 4에서 가장 잘 이해할 수 있도록 후부로부터 전부에 걸쳐 계단형으로 순차로 높이가 낮아지는 보조기기장착부(10c)로 이루어진다. 보조기기를 바닥면설치로 하는 별치형태의 경우에는, 보조기기장착부(10c)는 불필요하다. 따라서 다음의 설명에서는 특히 보조기기장착부(10c)로 언급하지 않은 한, 상기 블록부를 단순히 베이스(10)로 칭한다.

상기 베이스(10)의 상면부(10a)에는, 기계의 전후방향인 Z방향으로 이간된 위치에서 이 Z방향과 직교하는 수평의 X방향으로 신장하는 한 쌍의 가이드레일(11)이 고정되어 있다. X축슬라이드(12)는 상기 가이드레일(11) 상을 주행하는 베어링블록(13a∼13d)을 하면에 고정하고, 상기 가이드레일(11)을 따라서 X방향으로 이동가능하게 안내되어 있다. 베이스(10) 상에 고정하여 설치한 서보모터(14)는 이송나사(15) 및 X축슬라이드(12)의 하면에 고착한 너트(15a)(도 6 참조)를 통하여 X축슬라이드(12)를 수평의 X축 방향으로 이동시킨다.

X축용 서보모터(14)의 후단에는 엔코더(152)가 접속되어 있고, 이 엔코더(152)는 도시하지 않은 서보앰프를 통하여 수치제어장치(NC)에 접속된다.

X축슬라이드(12) 상에는 가이드레일(11)과 직교하는 수평의 Z방향으로 신장하는 한 쌍의 가이드레일(18)이 X방향으로 이간되어 고정되고, 주축헤드(20)는 그 하면의 4코너에 고착한 베어링블록(19a∼19d)을 통하여 가이드레일(18) 상을 주행가능하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 서보모터(21)는 가이드레일(18)의 사이에서 X축슬라이드(12) 상에 고정되고, 도시하지 않은 이송나사 및 주축헤드(20)의 하면에 고정된 너트(23)를 통하여 주축헤드(20)를 Z방향으로 이동시킨다. 또 서보모터(21)의 후단에는 엔코더(151)가 접속되고, Z축용 서보앰프(153)를 통하여 수치제어장치(NC)에 접속된다. Z축용 서보앰프(153)는 수치제어장치(NC)에 기억되어 있는 NC프로그램의 목표위치지령과 엔코더(151)로부터의 현재위치신호와의 편차에 따라 Z축용 서보모터(21)의 회전을 제어하고 주축헤드(20)를 목표위치에 위치결정제어한다(도 5 참조).

수치제어장치(NC)에는 엔코더(138)가 서보앰프(155)를 통하여 접속된다. 또 수치제어장치(NC)에는 시퀀스콘트롤러(158)가 접속되고, 이 시퀀스콘트롤러(158)는 전자(電磁)밸브(144) 등의 온, 오프를 제어한다. 또한 수치제어장치(NC)에는 NC프로그램과, 후술하는 공구매거진(90)에 수납된 공구(T)의 공구길이 등의 공구데이터가 기억되어 있다.

주축헤드(20)는 한 쌍의 가이드레일(18)의 중간위치에서 공구주축(25)을 Z방향으로 신장하는 수평축선의 주위로 회전가능하게 지지하고 있다. 공구주축(25)의 선단에는 도 11에 도시되는 공구(T)의 테이퍼형의 섕크(shank)(Ts)를 착탈가능하게 수용하여 고정하는 도시하지 않은 공구수용공 및 클램프기구가 설치되어 있다. 공구주축(25)의 선단부를 포위 및 축을 받는 주축하우징(26)은 대략 원통형의 외주형상을 이루고, 이 하우징(26)의 외주를 소정의 환형공간을 가지고 포위하는 칩회수용의 고정커버(27)가 주축헤드(20)에 고정되어 있다. 고정커버(27) 내에는 이것에 대하여 텔레스코픽하게 신축하는 가동커버(28)가 설치되고, 주축헤드(20) 상에 배치하여 고정한 서보모터(29)에 의하여 이송나사(135) 및 너트기구(133)를 통하여 가동커버(28)의 신축위치를 제어가능하다. 상세하게 설명하면, 가동커버(28)는 주축헤드(20) 내에 공구주축(25)을 따라 형성된 한 쌍의 관통공(130)을 진퇴하는 로드(131)에 고정지지되어 있다.

로드(131)의 외주의 일부는 V자형의 브라켓(132)의 양단에 고정되고, 이 브라켓(132)은 중앙부에서 볼너트(133)에 결합되어 있다. 볼너트(133)는 주축헤드(20)의 공간부(134)에서, 볼나사(135)와 나사결합하고 이 볼나사(135)는 플로팅너트(136)를 통하여 서보모터(29)의 모터축에 연결되어 있다.

이 서보모터(29)를 구동함으로써 볼나사(135)는 플로팅너트(136)를 통하여 회전되고, 이 볼나사(135)의 회전에 따라 나사결합하는 볼너트(133)를 통하여 로드(131)가 이동된다. 이에 따라서 로드(131)에 고정되어 있는 브라켓(132)이 이동함으로써 가동커버(28)가 진퇴가능하게 된다. 또한 상기 서보모터(29)에는 그 후단에서 주축헤드(20)의 상면에 고정된 엔코더(138)가 접속된다.

칩흡인장치(30)는 커버(27,28) 내에 부압(負壓)을 발생시켜 칩을 흡인하고, 플랙서블관로(31)를 통하여 공작기계의 후부에 설치한 집진기(32)에 급송하기 위하여, 주축헤드(20) 상에 설치되어 있다. 상세하게 설명하면 칩흡인장치는 칩흡입구(140), 칩배출구(141) 및 에어흡입구(142)로 이루어지고, 칩흡입구(140)는 주축헤드(20) 내에 형성된 흡입통로(143)를 통하여 가동커버(28) 내와 연통하고 있다.

또 에어흡입구(142)는 전자밸브(144)를 통하여 에어펌프(145)에 접속되고, 칩배출구(141)는 도 2에서 나타낸 바와 같이, 주축헤드(20)의 후방에 배치된 집진기(32)에 플랙서블관로(31)를 통하여 접속되어 있다. 칩흡인장치(30)는 에어흡입구(142)로부터 공급된 에어가 칩배출구(141)로 빠질 때에 칩흡입구(140) 부근에서 발생하는 부압에 의하여 칩흡입구(140)로부터 에어의 흡입을 행하는 것이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 베이스(10)는 그 횡방향(X방향)의 중앙부에서 상면과 직각인 수직전면부(10b)가 형성되어 있다. 이 수직전면부(10b)에는 X방향으로 이간된 좌우위치에서 상하 한 쌍을 이루는 합계 4개의 베어링블록(35a∼35d)이 고정되어 설치되고, 이에 따라서 좌우 한 쌍의 가이드레일(36)이 상하방향인 Y방향으로 안내되어 있다. 좌우 한 쌍의 가이드레일(36)은 워크서포트본체(37)의 상기 수직전면부(10b)와 대향하는 면에 고착되어 있다. 한 쌍의 가이드레일(36)은 베이스(10)의 열변형에 의한 영향을 최소로 하기 위하여 주축헤드(20)가 베이스(10)의 상면부(10a)에서의 좌우(X)방향의 중앙위치에 위치결정되는 상태에서, 공구주축(25)의 수평축선으 포함하는 수직면에 관하여 대칭위치로 되도록 배치되어 있다.

워크서포트본체(37)의 상기 가이드레일(36) 장착면과 반대의 전면부에는, 너트(38)가 고정되고, 이것에 나사결합하는 이송나사(39)가 감속기를 가지는 서보모터(40)에 의하여 회전된다. 이 모터(40)는 아치형의 브라켓(41)의 톱부에 고정되고, 이 브라켓(41)의 양단 다리부가 베이스(10)의 수직전면부(10b)에 고정되어 있다. 모터(40)가 구동될 때 워크서포트본체(37)가 Y방향으로 이동되고, 이 워크서포트본체(37)와 함께 상하이동하는 워크(W)는 베이스(10)의 상면부(10b)에서 직교하는 X 및 Z방향으로 수평이동하는 공구주축(25) 상의 공구(T)에 대하여 상대적으로 직교 3차원방향으로 위치결정된다.

워크서포트본체(37)의 상단부는 외주원통형의 컵부(37a)가 형성되고, 그 원통공간 내에 제1 인덱스기구(44)가 내장되어 있다. 이 인덱스기구(44)는 원통공간 내에 이것과 동심(同心)으로 L자형의 제1 인덱스체(45)의 하면으로부터 수하되는 중공축(45a)과, 중공축(45a)을 수직축선(47)의 주위에 선회인덱스가능하게 지지하는 베어링(46)과, 이 베어링(46)의 하방에서 컵부(37a) 내면에 고정의 스테이터코일 및 중공축(45a) 외주에 고정의 로터로 이루어지는 인덱스용의 빌트인서보모터(48)와를 포함한다. 베어링(46)의 상위에서 중공축(45a)의 외주에 조임삽입상태(常態)에 있는 조임링(49)은 액압(液壓)이 도입될 때만 그 내주를 직경을 확대하여 모터(48)에 의한 제1 인덱스체(45)의 선회인덱스동작을 허용하도록 구성되어 있다.

L자형 제1인덱스체(45)의 편심수직부(偏心垂直部)(45b)는 제1 인덱스체(45)의 수직선회축선(47)과 동일한 수직면 내에서 직교하는 수평축선(52)의 주위에서 선회인덱스가능한 원반형의 제2 인덱스체(53)를 내장하고 있다. 또 수직부(45b)는 제2 인덱스체(53)를 선회인덱스 및 위치결정하기 위하여 제1 인덱스기구(44)와 유사한 구성의 제2 인덱스기구(54)를 내장하고 있다. T자형의 클램퍼(55)는 그 중심의 수평축부가 제2 인덱스체(53)의 원통축부에 내장한 액압실린더(56)와 결합되고, 이 실린더(56)에 의하여 클램프위치와 언클램프위치로 위치결정된다.

워크(W)를 장착하는 팔렛(P)은 클램퍼(55)가 그 길이방향을 X방향으로 수평하게 한 상태에서 언클램프위치에 있을 때 그 T슬롯 내에 클램퍼(55)를 삽입하여 클램퍼(55)에 지지되고, 클램퍼(55)의 클램프위치에서는 그 저면이 제2 선회체(53) 상의 도시하지 않은 시트편에 착좌(着座)되어 클램프된다. 따라서 제1 인덱스기구(44) 및 제2 인덱스기구(54)의 동작을 적당하게 조합함으로써 팔렛(P)으로의 장착면을 제외한 워크(W)의 모든 면 및 개소(個所)를 공구주축(25)에 장착한 공구(T)를 향하여 가공할 수 있다.

제1 인덱스기구(44)의 중공축(45a) 내의 축방향 원통공간에는 제2 인덱스기구(54)의 빌트인모터로의 급전선(미도시)이나 제1 및 제2 인덱스기구(44,54)의 조임링(49)의 확경액압실(擴徑液壓室)(미도시)로의 공급관로(미도시), 또한 클램퍼(55)동작용의 액압실린더(56)로의 공배관로(미도시)가 통과하고 있다. 이들 급전선 및 관로는 워크서포트본체(37)의 측면에 개구되는 도시하지 않은 취출구로부터 외부로 취출되어 수하되지만, 서포트본체(37)가 상하운동만 수행하므로 수평이동부재로부터 급전선 및 관로를 취출하는 경우에 종종 일어날 수 있는 고정부와의 슬라이딩 접속에 의한 급전선 및 관로의 손상을 해소할 수 있는 이점이 있다.

베이스(10)의 상기 수직전면부(10b)의 좌우방향 양측은 좌측단면부(10g)를 제외하고 베이스(10)의 상면으로부터 하면을 향하여 경사면(10s)이 형성되어 있다. 또 베이스(10)의 전측 상부에서 수직전면부(10b)의 중앙을 전후방향으로 통과하는 브릿지부(10j)의 양측면은 상부로부터 하방을 향할수록 좌우방향으로 확대되도록 경사져 상기 경사면(10s)에 상관접합하고 있다.

상기 베이스(10)의 전면은, 도 1에서 이해되는 바와 같이, 상기 워크서포트본체(37)의 컵부(37a)의 중심을 통하여 좌우방향으로 가로지르는 접합면(10t)이 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 이 접합면(10t)은 컵부(37)의 좌측에서는 좌측단면부(10g), 컵부(37a)의 좌측에 있는 상기 브릿지부(10j)의 사면 및 이들 사이에 있는 베이스(10)의 수평저부(10u)의 각 최전면을 포함하고, 또 컵부(37a)의 우측에서는 컵부(37a)의 우측에 있는 브릿지부(10j)의 최전단면(最前斷面) 및 경사부(10s)의 하단에 있는 수평저부(10u)의 각 최전단면을 포함한다.

베이스(10)에는 프론트부재(60)가 상기 접합면(10t)과 맞붙인 형태로 접합되도록 도시하지 않은 복수의 볼트에 의하여 착탈가능하게 고정되어 있다. 상세하게 설명하면 프론트부재(60)는 베이스(10)의 좌측단면부(10g), 좌측의 경사부(10s), 이 경사부의 하단으로 신장하는 수평저부(10u), 중앙브릿지부(10j), 우측경사부, 이 경사부의 하단으로 신장하는 수평저부(10u)에 각각 대응하여 면(面) 접하는 부분을 가진다. 이에 따라서 중앙브릿지부(10j)의 좌우 양측의 각각에는 도 6에서 볼 때 V자형을 이루는 칩수집공간(CP)이 형성되어 있다.

집진기(32)는 흡입한 에어와 칩을 분리하는 것이고, 도 12에 나타낸 바와 같이 상면에 에어만을 통과시켜 칩을 집진기(32) 내부에 잔류시키는 필터(190)를 가지고, 측면에 도입구(148,149)가 형성되고, 하면에 칩집합소(162)를 가지고 있다.

도입구(148)는 칩흡인장치(30)에 접속되고, 도입구(149)는 후술하는 칩흡입장치(64)와 접속되고, 각 도입구(148,149)에는 덮개재(162)가 설치되어 있다.

이 덮개재(162)는 판형의 직사각형부재의 일변의 양단을 선회가능하게 각 도입구(148,149)의 상부에서 지지하고, 각 도입구(148,149)로부터의 에어의 흡입력에 의하여 개폐하고, 각 도입구(148,149) 중의 1개 또는 2개만이 에어를 흡입할 때 다른 에어를 흡입하지 않는 도입구(148,149) 중의 1개 또는 2개에 에어가 역류하지 않도록 차폐하는 것이다.

상기 칩집합소(161)는 집진기(32)의 하부에 형성된 칩낙하구(163), 이 칩낙하구(163)를 차폐하는 차폐판(164) 및 차폐판(164)의 개폐를 행하는 개폐실린더(165)로 구성되어 있다.

개폐실린더(165)는 도입구(148,149)로부터 에어가 흡입되어 있을 때 차폐판(164)에 의하여 칩낙하구(163)를 차폐하고, 도입구(148,149)로부터 에어가 흡입되어 있지 않을 때 차폐판(164)을 이동시켜 칩낙하구(163)를 개구시킨다.

이 개폐실린더(165)는 도 12에 나타낸 바와 같이 차폐판(164)에 연결된 실린더로드(165a)의 일단에 피스톤(165b)이 개폐실린더(165) 내부를 2개의 실린더실(165c,165d)로 구획하고 있다.

이들 2개의 실린더실(165c,165d)의 실린더로드(165a)가 돌출되어 있는 단면과 반대측에 형성된 한 쪽의 실린더실(165c)은 에어펌프(145)에 접속되고, 다른 쪽의 실린더실(165d)에는 스프링(165e)이 수납되어 있다.

상기 에어펌프(145)와 개폐실린더(165)의 에어공급로에는 에어를 대기에 개방하는 전자릴리프밸브(166)가 설치되어 있다. 이 전자릴리프밸브(166)는 시퀀스콘트롤러(158)에 의하여 제어되고, 개폐실린더(165)에 의하여 칩낙하구(163)를 닫을 때는 전자릴리프밸브(166)를 닫아 개폐실린더(165)에 에어를 공급하고, 칩낙하구(163)를 열 때는 전자릴리프밸브(166)를 열어 에어를 개방하고, 스프링(165e)의 작용에 의하여 피스톤(165b)을 이동시킨다.

상기 칩낙하구(163)의 아래에는 칩회수대차(170)가 배치되고, 이 칩회수대차(170)는 하면에 차륜(171)이 장착되고, 이 차륜(171)에 의하여 칩회수대차(170)는 이동가능하게 되어 있다.

상기 집진기(32)의 배면에는 제어상자(173)가 배치되어 있다. 이 제어상자(173)는 내부에 Z축서보앰프(153), 서보앰프(155) 및 시퀀스콘트롤러(158) 등을 수납하고, 이 제어상자(173) 내부에는 팬(174)이 장착되어 있고, 팬(174)은 제어상자(173) 내부의 공기를 순환시키고 있다.

제어상자(173)의 상면에는 집진기(32)의 필터(190)로부터 배출된 에어가 통과하는 통풍로(176)가 형성되고, 통풍로(176)의 일단은 대기에 개방되어 있다.

통풍로(176)와 제어상자(173)의 사이에는 도 9에 나타낸 바와 같이 핀(fin)(177)이 장착되어 통풍로(176)와 제어상자(173)를 구획하고 있다.

이 핀(177)은 제어상자(173)의 내부와 통풍로(176)와의 열교환을 행하는 것으로, 제어상자(173)에 수납된 Z축서보앰프(153), 서보앰프(155) 및 시퀀스콘트롤러(158) 등에서 발생한 열풍이 팬(174)에 의하여 핀(177) 부근으로 보내지고, 핀(177)에서 열교환이 행해져 통풍로(176)에 방출된다. 그리고 본 실시예에서는 열교환부재로서 핀(177)을 사용하였지만, 이에 한정되지 않고 열전도율이 양호한 재질(예를 들면 동, 알루미늄 등의 금속)의 판재를 그대로 사용해도 된다.

각 칩수집공간(CP)의 베이스(10)측의 좁은 저부에는 칩흡입구(62)가 개구되어 있고, 이 칩흡입구(62)는 베이스(10) 내의 하부에서 전후방향으로 신장하는 칩반송통로(63)로 통하고 있다. 이 반송통로(63)는 베이스(10)의 후부로 유도되고, 이것으로부터 도시하지 않은 관로를 통하여 집진기(32)에 통하고 있다. 각 반송통로(63)의 상기 흡입구(62)의 부근에는 칩흡인장치(64)가 설치되고, 이 급송기(給送器)(64)는 압축공기를 후부측에 분출함으로써 칩수집공간(CP)의 저부에 낙하하는 칩을 반송통로(63) 내로 흡인하도록 되어 있다.

칩흡인장치(64)에는 칩흡인장치(30)와 동일하게 각각 전자밸브(147)를 통하여 에어펌프(145)에 접속되고, 전자밸브(147)는 시퀀스콘트롤러(158)에 접속된다.

그리고 칩흡인장치(64)에는 칩흡인장치(30)에 에어를 공급하는 에어펌프(145)를 공통으로 또는 각각 설치해도 된다. 또 에어펌프(145)의 설치위치는 가공장치의 어느 장소에 설치해도 되고, 칩흡인장치(30,64)와 에어펌프(145)는 별개로 설치되어 있으므로 베드(10) 내부에는 칩흡인장치(30,64)를 설치할 수 있을 정도의 스페이스를 취하면 된다.

도 6에 나타낸 바와 같이 베이스(10)의 중앙브릿지부(10j) 및 이것에 대응하는 프론트부재(60)의 중앙브릿지부(60j)는 워크서포트본체(37)의 컵부(37a) 외주를 미소간격을 가지고 포위하고 있고, 이들의 상단 원주부에는 링형의 시일지지서클(67)이 고착되고, 이 지지서클(67)의 상단 내주부에 컵부(37a)의 외주에 그 립(lip)부가 슬라이딩접속하는 고무 등의 탄성재료로 이루어지는 시일부재(부호생략)가 지지되어 있다. 이와 같이 시일부를 원형으로 함으로써 워크서포트본체(37)의 안내기구부 및 이송기구부로의 칩의 진입을 확실하게 하고 있다.

다음에 도 4, 8, 10 및 11을 참조하여 자동공구교환장치(ATC)에 대하여 설명한다. 공구교환장치(ATC)는 주로 교환암장치(80), 공구매거진(90) 및 중간반송장치(100)로 구성되고, 이들은 전술한 구성의 기계본체(MTB)와는 별개로 유닛기판(71)에 장착하여 조립되어 단일유닛으로서 완성된다. 교환장치(ATC)는 유닛기판(71)을 베이스(10) 및 프론트부재(60)의 우측면에 복수의 볼트(72)에 의하여 고정함으로써 기계본체(MTB)와 결합된다. 첨부도면은 교환장치(ATC)를 기계본체(MTB)에 조립한 상태를 나타내며, 다음에 이 조립상태에서 교환장치(ATC)를 상세하게 설명한다.

유닛기판(71)은 전술한 중앙브릿지부(10j,60j)의 우측에 형성되는 칩수집용의 V자형 공간(CP)의 우측단면을 정의하는 부재로서도 기능한다.

도 8에 나타낸 바와 같이 유닛기판(71)의 좌측면에는 교환암장치(80)가 그 암축(81)을 공구주축(25)과 평행하게 하여 고정되어 설치되어 있다. 암축(81)은 교환암장치(80)의 하우징(82) 내에서 선회 및 축방향이동가능하게 지지되고, 하우징(82)의 전단에 고정된 서보모터(85)에 의하여 구동되는 하우징(82) 내장의 캠식 구동기구(87)에 의하여 선회 및 축방향이동된다. 암축(81)의 하우징(82) 후단면으로부터 돌출하는 선단에는, 직경방향의 양 단부에 한 쌍의 공구파지부(83a)(도 3 참조)를 가지는 교환암(83)의 중앙부가 고착되어 있다.

상기 캠식 구동기구(87)는 예를 들면 전술한 일본국 특개평 5－104377호 공보에 개시된 바와 같은 공지된 것으로, 모터(85)에 의하여 회전되는 글로보이달캠(87a)과, 그 캠의 외주캠홈에 결합하여 선회되고 암축(81)과 스플라인결합하여 직접 회전을 전달하는 스파이더부재(87b)와, 글로보이달캠(87a)의 측면에 형성된 캠웨이에 결합하여 요동되고 암축(81)을 회전에 동조하여 축방향이동하는 한 쌍의 링크요소(87c)와로 이루어진다.

캠기구에 의하여 구동되는 교환암(83)의 교환동작은 도 8에 나타낸 원위치의 기립상태에서 공구교환지령이 수치제어장치(NC)(도 4 참조)로부터 부여될 때, 암(83)이 도 3에서 약 60° 반시계방향으로 선회하고, 공구주축(25) 상의 사용완료공구(T)와 도 8의 교환위치에 있는 중간반송소켓(101) 상의 차기사용공구(T)와를 동시에 파지하고, 암축(81)의 전진에 의하여 양 공구를 공구주축(25), 소켓(101)으로부터 빼내고, 그 후 180° 더 선회하여 양 공구(T)의 위치를 교체하고나서 양 공구를 공구주축(25), 소켓(101)에 삽입하고 그 후 약 60° 시계방향(도 3)으로 역전시켜 도시한 원위치로 복귀시킴으로써 이루어진다.

여기에서 암(83)의 교환동작 자체는 주지된 것이지만, 이 교환장치(80)에서는 원위치상태에서 암축(81)이 하우징(82)으로부터 공작기계의 후방으로 진출시키고 있다. 텔레스코픽한 커버장치(84)는 하우징(82)에 고정한 고정커버(84a)와 암축(81)과 함께 진퇴하는 가동커버(84b)를 포함하고, 암축(81)이 칩에 의하여 오염되는 것을 방지하도록 암축(81)의 하우징(82)의 후단으로부터 돌출하는 부분을 포위하고 있다.

암축(81)구동용 캠기구(87)를 내장하는 하우징(82)을 주축헤드(20)의 전방에 고정배치함으로써 좌우방향(X방향)에서 주축헤드(20)를 교환암장치(80)로 더 접근시킬 수 있다. 즉 주축헤드(20)가 도면에 나타낸 교환위치에 위치결정된 상태에서의 공구주축(25)과 암축(81) 간의 거리(L)를 짧게 할 수 있고, 그 결과 교환암장치(80)를 주축헤드(20)와 병행배치하는 경우에 비하여 교환암(83)의 길이를 단축할 수 있다. 이것은 교환암(83)의 회전속도를 높여 공구교환시간을 단축하는 데에 기여한다.

공구매거진(90) 및 중간반송장치(100)는 유닛기판(71)의 우측면에서는 상하로 이간되어 고정된 한 쌍의 케이스체(91a,91b)를 공통의 장착베이스로 하고, 그 사이에 공구지지판(91)이 설치되어 있다. 교환암장치(80)이 장착면과 반대의 유닛기판(71)의 면에서 공구매거진(90) 및 중간반송장치(100)를 장착함으로써 한 쪽에서 교환암장치(80)를 주축헤드(20)측에 접근시킬 수 있고, 다른 쪽에서 공구매거진(90) 및 중간반송장치(100)를 칩으로부터 격절할 수 있는 이점이 달성된다. 공구매거진(90)은 유닛기판(71)의 우측단면과 직교상태에서 그 상하단부가 케이스체(91a,91b)에 볼트(92)조임된 판부재(93)로 구성된다.

도 3과 같이, 판부재(93)는 복수의 공구(T)를 전술한 암축(81)과 병행으로 각각 저장하는 좌우 2열의 복수의 공구지지공(94)을 가진다. 각 지지공(94)은 도 10 및 도 11에 확대도시된 바와 같이, 거꾸로 된 오뚝이모양의 공(孔)으로 형성되고, 상위의 대공부(大孔部)(94a)의 직경은 전술한 공작기계에서 사용되는 모든 공구(T)의 최대직경보다 약간 크게 설정되어 있고, 한편 하위의 소공부(小孔部)(94b)의 직경은 각 공구(T)의 홀더부의 공구파지홈부(Tm)의 치수에 대응하여 설정되어 있다.

소공부(94b)의 최하방위치에는 매거진(90)의 후면측으로부터 슬롯이 형성되고, 이것에 키(95)가 끼워져 있다. 이 키(95)는 매거진(90)의 전면으로부터 삽통(揷通)된 비스(96)에 의하여 움직이지 않게 고정되어 있다. 키(95)는 각 공구(T)의 파지부에 직경방향으로 대조적으로 설치한 키웨이(Tk)와 결합하여 매거진(90)에 저장되는 공구(T)를 소정의 각도위상으로 지지한다.

각 공구지지공(94)의 대공부(94a)는 공구(T)를 축방향으로 삽통할 수 있도록 하고 있다. 이에 따라서 각 공구(T)는 기계의 전면(도 4에서의 좌측)으로부터 삽입되어 지지공(94)에 지지되고, 중간반송장치(100)에 의하여 파지되어 매거진(90)의 배면측으로 빼내어지고, 반대로 중간반송장치(100)에 의하여 매거진(90)의 배면측으로부터 지지공(94)에 복귀된 공구를 매거진(90)의 전면측으로부터 빼내는 것이 가능하다.

공작기계의 전면측으로부터 매거진(90)에 공구(T)를 저장하거나 또는 분리할 수 있는 이점은, 전술한 공작기계를 도 1의 좌우방향으로 복수 인접하여 배치하고 이에 따라서 각 공작기계의 좌우 양측으로의 작업자의 접근성이 손상되는 경우나, 복수의 공작기계의 전면측을 따라 공구배급용의 자주차(自走車)가 주행하는 자동공구공급시스템을 채용하는 경우에 특히 유리하게 된다.

중간반송장치(100)는 중간소켓(101)을 X,Y 및 Z방향으로 각각 위치결정하는 좌우위치결정기구(102), 상하위치결정기구(103) 및 전후위치결정기구(104)에 의하여 주로 구성된다. 좌우위치결정기구(102)는 상하의 케이스체(91a,91b)의 배면에서 매거진(90)과 평행하게 수평으로 고정된 상하의 가이드레일(106a,106b)을 포함하고, 이들 레일(106a,106b) 상을 주행하는 가이드블록(107a,107b)은, 수직방향으로 신장하는 상하가이드간(桿)(108)의 상하단을 고정지지하는 상하브라켓(109a,109b)을 일체로 고정하고 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 상부케이스체(91a)는 가이드레일(106a)과 평행하게 서보모터(111)를 설치하는 동시에 이송나사(112)의 양 단부를 회전만 가능하게 지지하고 있다. 모터(111)와 이송나사(112)는 풀리에 타이밍벨트를 감은 회전전달기구(113)에 의하여 연락되어 있고, 이송나사(112)는 상부브라켓(109a)을 고착한 너트(114)를 나사결합하고 있다. 따라서 서보모터(111)를 제어함으로써 상하가이드간(108)을 좌우방향으로 인덱스하고, 이 가이드간(108)과 좌우방향은 일체적으로 이동하는 중간반송소켓(101)을 매거진(90) 상의 공구지지공(94)의 어느 하나의 열(列)에 정합(整合)할 수 있다.

상하가이드간(108)은 상하위치결정기구(103)를 구성하고, 브라켓(109a,109b)에 양단이 고정지지된 C자형 단면의 틀부재와, 이 틀부재 내에서 활주(滑走)가능한 활주피스와, 틀부재의 상단에서 회전만 가능하게 지지되고 활주피스의 중심에 나사결합하는 이송나사와로 이루어진다. 틀부재의 상단에는 하우징(115)의 일단부가 고착되고, 이 하우징(115)의 오버행되는 타단부의 하면에 서보모터(116)가 장착되어 있다. 하우징(115)은 타이밍벨트와 한 쌍의 풀리로 이루어지는 회전전달기구(117)를 내장하고 있다. 암축(81)과의 사이의 거리, 즉 교환암(83)의 길이를 단축할 수 있고, 그 결과 암축(81)의 회전속도를 증가시켜 공구교환시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.

상하가이드간(108)의 활주피스는 전후위치결정기구(104)를 구성하는 전후가이드간(120)을 암축(81)과 평행한 수평상태에서 고정하고 있다. 이 전후가이드간(120)은 그 일부를 파단하여 명시한 바와 같이, 전술한 상하가이드간(108)과 동일하게 단면이 C자형 틀부재(120a), 활주피스(120b) 및 이송나사(120c)로 이루어진다. 틀부재(120a)의 후단에 이송나사(120c)를 회전시키는 서보모터(121)가 장착되어 있다.

활주피스(120b)는 소켓홀더(122)를 고착하고 있고, 이 홀더(122)에는 중간반송소켓(101)이 교환암축(81)과 평행한 축선의 주위에서 선회가능하게 지지되어 있다. 중간반송소켓(101)은 공구(T)의 테이퍼부(Ts)(도 11 참조)를 수용하는 도시하지 않은 테이퍼공이 형성되는 동시에 도시하지 않은 볼디텐트기구를 내장하고, 테이퍼부(Ts)에서 내외면을 관통하는 장창(Tw)에 볼디텐트기구를 결합하여 공구(T)를 확실하게 지지할 수 있다.

전후가이드간(120)은 서보모터(116)의 동작에 의하여 상하이동되고, 중간반송소켓(101)을 공구매거진(90)의 원하는 1개의 공구지지공(94)의 소공부(94b) 또는 대공부(94a)와 동심의 높이위치에 위치결정할 수 있다. 또 전후가이드간(120)은 서보모터(121)의 동작에 의하여 중간반송소켓(101)을 도 8에 나타낸 교환위치, 공구매거진(90)에 지지되는 공구(T)의 테이퍼부(Ts)에 감합하는 취출위치 및 이 취출위치로부터 상기 테이퍼부(Ts)의 길이보다 약간 더 후퇴한 인덱스위치의 3위치로 위치결정할 수 있다.

전후가이드간(120)의 틀부재(120c)의 상면에는 이것과 평행하게 가로로 긴 캠플레이트(125)가 멈춤쇠(126)에 의하여 장착되어 있다. 캠플레이트(125)는 도 4에 나타낸 바와 같이 캠홈(125a)이 개구되어 있고, 이 캠홈(125a)은 그 길이방향위치가 올라감에 따라 높이위치가 변화하고 있다. 이 캠홈(125a)에는 중간반송소켓(101)으로부터 직경방향 외방으로 돌출하는 레버(128)의 구형 보스가 안내되어 있다. 중간반송소켓(101)은 전술한 취출위치와 교환위치와의 사이에서 이동되는 동안, 캠홈(125a)을 따라 레버(128)를 요동시키고, 자신이 지지한 공구(T)의 키웨이(Tk)의 회전각도위상을 변경한다.

다음에 상기와 같이 구성된 실시형태의 동작을 설명한다.

도시한 원위치상태에서는, 주축헤드(20)는 X방향의 우측단에 정의되는 교환위치에 있고, 교환암장치(80)에 의하여 장착된 새 공구(T)를 공구주축(25)의 선단에 지지고정하고 있다. 워크서포트본체(37)는 상승단위치에 있고, 제1 인덱스체(45)는 클램퍼(55)를 공구주축(25)측으로 향하고 있고, 또한 제2 인덱스체(53)는 클램퍼(55)를 언클램프상태에서 그 길이방향을 X방향으로 향하고 있다,

이제 가공할 워크(W)를 장착한 팔렛(P)이 X방향으로 이동하는 도시하지 않은 로더장치에 의하여 클램퍼(55)에 결합되면 수치제어장치(NC)의 제어 하에서 가공동작이 다음과 같이 실행된다.

먼저 클램프실린더(56)의 동작에 의하여 팔렛(P)이 제2 인덱스체(53) 상에 착좌클램프되고, 이어서 공구주축(25)이 도시하지 않은 빌트인모터에 의하여 회전되는 동시에, 주축헤드(20)가 서보모터(14)에 의하여 도 1에서 좌측방향으로 보내져 워크(W)의 정면에 오게 되고, 서보모터(21)의 동작에 의하여 워크(W)를 향하여 전진된다.

한편 워크서포트본체(37)가 서보모터(40)의 동작에 의하여 하강되고, 제1 인덱스체(45)가 제1 인덱스기구(44)에 의하여 인덱스되는 동시에 제2 인덱스체(53)가 제2 인덱스기구(54)에 의하여 인덱스되어 워크(W)의 원하는 가공부위를 공구(T)로 향한다. 이들 제1 및 제2 인덱스기구(44,54)를 적당하게 동작함으로써 팔렛(P)으로의 장착면 이외의 모든 면(워크(W)가 직각육면체인 경우에는 5면)을 원하는 각도에서 선택적으로 공구(T)로 향하고, 주축헤드(20)의 수평인 X－Z평면 내에서의 임의의 위치로의 위치결정과 워크서포트본체(37)의 상하방향의 임위의 위치로의 조합에 의하여 워크(W)에는 원하는 가공부위에 원하는 가공이 실시된다.

여기에서 워크서포트본체(37)는 대략 직육면체형 베이스(10)의 좌우방향의 대략 중앙위치에 설치되어 있으므로 X축슬라이드(12) 및 주축헤드(20)는 가동동작중에 베이스(10)의 좌우(X)방향의 대략 중앙 부근에 위치된다. 또한 워크서포트본체(37)의 한 쌍의 가이드레일(36)은 X방향의 중앙에 위치되는 공구주축(25)의 축선을 포함하는 수직면에 관하여 대칭적으로 배치되어 있으므로 X축슬라이드(12), 주축헤드(20) 및 워크서포트본체(37)의 좌우방향(X방향)에서의 안내부위는, 워크(W)의 가공동작 중에서 공구주축(10)에 대하여 대상위치를 취하여 가공저항에 대하여 단단하게 유지할 수 있다. 즉 X축방향에 더하여, 워크(W) 및 공구주축(T)이 대략 대칭적으로 배치되므로 베이스(10)의 열변형은 Z축방향으로만 작용하고, X축방향 및 Y축방향의 가공정밀도에 주는 악영향은 최소로 억제된다.

전술한 가공동작에 의하여 생기는 칩은, 제1 인덱스체(45)의 양측에 배치되는 V자형의 칩수집공간(CP)의 저부(10u)에 자연낙하하고, 이 저부(10u)에 개구되는 회수구(62)로부터 흡인되어 반송통로(63)를 통하여 베이스(10)의 후방까지 공기반송되고, 또한 도시하지 않은 관로를 거쳐 집진기(32)까지 운반된다.

공구주축(25) 상의 공구(T)에 의한 가공이 완료되면 주축헤드(20)는 도 1에 나타낸 교환위치로 복귀된다. 이 때 중간반송소켓(101)은 암축(81)의 축선에 관하여 공구주축(25)의 축선과 점대칭으로 또한 도 5와 같이 가장 후퇴한 교환위치에 위치결정된 상태에서 다음에 사용하는 공구(T)를 지지하고 있다. 주축헤드(20)의 교환위치로의 복귀완료와 동시에, 교환암장치(80)의 서보모터(85)가 동작되고, 상기 장치의 하우징(82)내에 내장한 캠식 구동기구(87)가 동작된다.

암축(81)은 도 3에서 반시계방향으로 약 60° 선회하여 교환암(83)의 양단파지부(83a)에서 공구주축(25) 및 중간반송소켓(101) 상의 공구(T)를 동시에 파지하고, 다음에 하우징(82)을 향하여 소정 거리 전진하여 양 공구(T)를 빼내고, 또한 동일방향으로 180° 회전한 후 상기 소정 거리 후퇴하여 상호위치를 교체한 양 공구(T)를 공구주축(25) 및 중간반송소켓(101) 내로 삽입한다. 공구주축(25)에 내장의 공구클램프기구(미도시)는 암축(81)의 60° 선회완료와 동시에 공구(T)를 석방하고, 암축(81)의 후퇴동작의 완료와 동시에 공구를 공구주축(25)에 대하여 클램프한다.

암축(81)이 그 후 약 60° 시계방향 선회하여 교환암(83)이 도 3의 기립위치로 복귀하면 주축헤드(20)는 새 공구(T)에 의한 가공동작을 위하여 전술한 바와 같이 워크(W)와 대향하는 가공위치를 향하여 좌방으로 보내진다.

이것과 병행하여, 중간반송장치(100)가 동작된다. 먼저 좌우위치결정기구(102) 및 상하위치결정기구(103)의 서보모터(111)와 (116)가 동시에 기동되고, 중간반송소켓(101)은 그것에 지지한 사용완료공구(T)를 복귀시킬 빈 상태의 공구지지공(94)의 대공부(94a)와 동심으로 정렬된다. 그 후 전후위치결정기구(104)의 서보모터(121)가 기동되고, 중간소켓(101)을 최전방의 취출위치로 진행시킨다. 이 전진동작 동안, 레버(128)가 캠플레이트(125)의 캠홈(125a)을 따라 안내되고 그 결과 중간반송소켓(101)이 소켓홀더(122) 상에서 소정 각도 선회되고, 상기 취출위치도달시에는 공구(T)의 키웨이(Tk)가 바로 밑을 향하게 된다.

이 상태에서 상하위치결정기구(103)의 서보모터(116)는 중간반송소켓(101) 상의 공구(T)의 파지홈(Tm)을 공구지지공(94)의 소공부(94b)의 원호형 플랜지부(94c)에 결합하여 공구(T)를 공구매거진(90) 상에 착좌시키도록 전후가이드간(120)을 하강시킨다. 이 하강거리는 대공부(94a)와 소공부(94b)의 중심간 거리와 동일하다.

계속해서 전후위치결정기구(104)의 서보모터(121)가 중간반송소켓(101)을 취출위치로부터 소정 거리 후퇴하여 공구(T)로부터 이탈하는 인덱스위치로 복귀한다. 이 복귀동작후 좌우위치결정기구(102)와 상하위치결정기구(103) 중의 어느 한 쪽 또는 양 쪽이 동작되어 빈 상태의 중간소켓(101)을 공구매거진(90) 상의 다음에 사용할 공구(T)와 동심으로 정렬시키고, 이 후 중간반송소켓(101)이 인덱스위치로부터 취출위치로 전진하여 다음에 사용할 공구(T)를 수용지지하도록 전후위치결정기구(104)가 동작된다.

중간반송소켓(101)에 수용지지된 다음에 사용할 공구(T)는 그 후 상하위치결정기구(103)에 의하여 공구지지공(94)의 대소공 피치간 거리만큼 상승되어 공구매거진(90)으로부터 중간반송소켓(101)으로 이동된다. 또한 중간반송소켓(101)은 전후위치결정기구(104)에 의하여 최후방위치까지 후퇴되고, 상하위치결정기구(103)와 좌우위치결정기구(102) 중의 어느 한 쪽 또는 양 쪽에 의하여 도 8에 나타낸 교환위치로 복귀되어 교환암장치(80)의 차기 동작까지 대기하고, 이에 따라서 일련의 공구교환동작사이클이 종료된다.

도 13은 공구매거진(90)의 다른 실시양태를 나타낸다. 이 형태의 공구매거진(900)은 사다리형으로 하고, 복수의 횡목(橫木)의 각각의 상부에 전술한 형태에서의 소공부에 상당하는 공구파지부(94b)를 형성하여 이루어지는 것이고, 상하 이웃하는 횡목(901) 간의 스페이스가 공구(T)의 취출을 위한 공간으로서 설정된다.

상기한 실시양태에서는 공구교환장치(ATC)를 기계본체(MTB)의 전부측면에 직접 장착하는 구성으로 하고 있지만, 기계본체(MTB)의 베이스(10)와는 분리된 별개로 설치된 타입으로 해도 된다. 이 경우 프론트부재(60)는 우측의 칩수집공간(CP)의 우측단면을 덮는 측면을 가지는 대략 좌우대칭으로 되도록 형성된다.

전술한 실시양태에서의 공구교환장치(ATC)에 의하면, 교환암장치(80)가 교환암(83)을 교환위치에서의 공구주축(25)의 선단과 이 주축의 직경방향으로 정렬하도록 하여 이 교환암(83)의 구동부를 내장하는 하우징(80)을 언더랩상태에서 배열하였으므로, 교환위치에서의 공구주축(25) 축선과 암축(81)과의 사이의 거리, 즉 교환암(83)의 길이를 단축할 수 있고, 그 결과 암축(81)의 회전속도를 증가시켜 공구교환시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.

또 공구매거진(90)을 공작기계본체의 전면에 설치하고, 또 공구(T)를 공구주축(25)으로의 장착상태와 평행하고 또한 동일방향을 향하여 기계의 전측으로부터 매거진(90)으로 저장 및 그곳으로부터 취출할 수 있도록 하는 동시에, 중간반송장치(100)가 저장상태의 공구(T)를 매거진(90)의 후면측으로부터 취출 및 복귀시킬 수 있도록 하였으므로 공구매거진(90)으로의 공구(T)의 세트가 용이하게 되어 중간반송장치(100)의 구성이 단순하게 된다.

또한 교환암장치(80), 공구매거진(90) 및 중간반송장치(100)를 단일의 베이스(71)에 조립하여 이들 장치를 유닛화하고, 기계본체(MTB)로의 장착은 베이스(71)만 장착하는 것으로 하였으므로 기계본체(MTB) 및 공구교환장치(ATC)의 조립작업 및 그 후의 보수점검이 용이하게 된다.

전술한 실시양태의 자동공구교환장치(ATC)는 수평한 공구주축을 가지는 횡형공작기계에 적용하는 것이 바람직하지만, 수직인 공구주축을 가지는 종형공작기계에도 적용가능하다. 이 경우 공구매거진(90)에 수직공구주축과 평행하게 공구(T)를 확실하게 지지하기 위하여, 공구매거진(90)의 각 공구파지부(94b)에는 그것과 직경방향으로 대향하는 부위에 진퇴하는 지지수단을 설치하는 것이 바람직하다.

다음에 이상과 같은 구성의 가공장치의 동작을 수치제어장치(NC)에 기억된 NC프로그램을 실행할 때의 수치제어장치(NC)의 처리에 따라 설명한다.

도 14 및 도 15는 상기 수치제어장치(NC)의 NC프로그램을 실행할 때의 수치제어장치(NC)의 처리를 나타내는 플로챠트이고, 스텝 200에서는 NC프로그램의 1블록을 독출하고 스텝 202으로 진행한다.

스텝 202에서는 독출된 NC프로그램의 1블록이 ATC지령(공구교환지령)인지 여부가 판정된다.

ATC지령이면 스텝 210으로 진행하고, ATC지령이 아니면 스텝 230으로 진행한다.

스텝 210에서는 주축헤드(20)를 공구교환위치(도 3에서의 주축헤드(20)의 위치)로 이동시켜 스텝 212으로 진행한다.

스텝 212에서는 시퀀스콘트롤러(158)에 대하여 전자밸브(144,147)를 오프로 하는 지령을 출력하고 전자밸브(144,147)을 닫아 칩흡인장치(30,64)로의 에어의 공급을 정지한다.

또 스텝 214에서는 전자릴리프밸브(166)가 열려 에어펌프(145)로부터 공급되는 에어를 대기에 개방하고, 개폐실린더(165)를 동작시켜 칩낙하구를 개구시키고, 칩집합소에 모인 칩을 칩회수대차(170)에 낙하시킨다.

스텝 216에서는 공구주축(15)의 회전을 정지하고, 스텝 217에서는 서보모터(29)를 구동하여 가동커버(28)를 후퇴단까지 이동시켜 공구(T)를 착탈하여도 가동커버(28)가 간섭하지 않도록 하고 있다.

스텝 218에서는 공구교환장치(ATC)에 의하여 공구매거진(90)과 공구주축(15)과의 사이에서 NC프로그램 상에서 지령받은 공구와의 공구교환이 행해진다.

이상과 같이 ATC지령이 이루어지면 스텝 210으로부터 스텝 218이 실행되고, 주축헤드(20)를 공구교환위치에 이동시켜 칩흡인장치(30,64)에서의 칩의 흡인을 정지하여 칩집합소에 모인 칩을 칩회수대차(170)에 낙하시키고, 공구주축(15)의 회전을 정지하여 가동커버(28)를 후퇴단까지 복귀시킨 후에 공구교환이 행해진다.

그리고 스텝 218에서의 공구교환이 완료되면, 스텝 220으로 이행하여 공구주축(15)에 장착된 공구(T)의 공구길이를 독출하고, 스텝 222에서 이 공구주축(15)에 장착된 공구(T)로부터 소정 길이(a)만큼 뺀 길이(L)를 구한다.

이 길이(L)는 공구주축(15)에 장착된 공구(T)의 종류에 따른 가동커버(28)의 전진단을 나타내는 값이고, 재차 스텝 218에서 공구주축(15)에 장착되어 있는 공구(T)가 별개의 공구(T)로 공구교환되기까지 변경되지 않고 수치제어장치(NC)에 기억된다.

스텝 224으로 이행하면 NC프로그램의 다음의 블록이 존재하는지 여부가 판정되고, 다음 블록이 존재하는 경우에는 스텝 200으로 복귀하고, 다음 블록이 존재하지 않는 경우에는 처리를 종료한다.

또 스텝 202에서 ATC지령이 아니라고 판정되면 스텝 230으로 진행하고, 이동지령인지 여부가 판정된다.

이 스텝 230에서 판정되는 이동지령은 X방향이동테이블(12), 주축헤드(20), 가동커버(28), 워크서포트본체(37), 제1 인덱스체(45) 및 제2 인덱스체(53)를 이동하는 지령을 나타내고, 이동지령이면 스텝 232로 진행하고, 이동지령이 아니면 스텝 200으로 진행하여 이동지령 및 ATC지령 이외, 예를 들면 팔렛(P)의 제2 인덱스체로의 클램프, 언클램프 등의 지령이 실행되고, 스텝 224으로 진행한다.

스텝(232)에서는 Z축지령 즉 주축헤드(20)를 이동시키는 지령인지 여부가 판정되고, Z축지령이면 스텝 234으로 진행하고, Z축지령이 아니면 스텝 302으로 진행하여 Z축 이외의 X슬라이드(12), 가동커버(28), 워크서포트본체(37), 제1 인덱스체(45) 및 제2 인덱스체(53)의 이동을 실행한다.

스텝 233에서는 판정된 이동지령이 신속이동지령인지 여부가 판정되고, 신속이동지령이면 스텝 234으로 진행하고, 신속이동지령이 아니면 스텝 250으로 진행한다.

스텝 234에서는 시퀀스콘트롤러(158)에 대하여 전자밸브(144,147)를 오프로 하는 지령을 출력하고 전자밸브(144,147)를 열어 칩흡인장치(30,64)로의 에어의 공급을 개시한다.

또 스텝 236에서는 전자릴리프밸브(166)가 닫혀 에어펌프(145)로부터 공급되는 에어를 개폐실린더(165)의 실린더실(165c)에 공급하고, 개폐실린더(165c)를 작동시켜 칩낙하구를 닫는다.

이에 따라서 칩흡인장치(30)는 가동커버(28) 내의 에어를 칩과 함께 흡인하여 칩흡인장치(64)는 칩회수커버(60) 내의 에어를 칩과 함께 흡인한다.

스텝 238으로 이행하면 가동커버(28)를 이 가동커버(28)의 후퇴단으로부터 길이 L만큼 전진한 전진단까지 이동시킨다.

스텝 240에서는 Z축서보앰프(153)에 이동지령을 출력하고, Z방향이동용 모터(21)를 구동하여 주축헤드(20)를 신속이동으로 Z축지령에 지령받은 위치까지 이동시킨다.

그리고 스텝 240에서의 신속이동의 실행이 완료되면 스텝 224으로 진행한다.

스텝 233에서 신속이동지령이 아니라고 판정된 경우에는 칩이송지령이므로 스텝 250에서 공구주축(15)이 회전된다.

스텝 250에서 공구주축(15)이 회전되면 스텝 252에서 Z축 서보앰프(153)에 이동지령을 출력하고, 칩이송지령에 지령받은 이송속도에 따라 지령위치까지 주축헤드(20)의 이동을 개시한다.

스텝 253에서는 가동커버(28)의 이동처리가 행해진다. 이 가동커버(28)의 이동처리는 도 15에 나타낸 바와 같이 스텝 254에서 엔코더(152)의 신호를 검출하여 주축헤드(20)의 현재위치를 구한다.

주축헤드(20)의 현재위치가 검출되면 스텝 256 전회의 주축헤드(20)의 위치와의 차, 즉 주축헤드(20)의 이동량(△t)이 구해지고, 스텝 258에서 이동량(△t)이 가동커버(28)의 칩이송시의 총이동량(t)에 가산된다.

스텝 260에서는 가동커버(28)의 총이동량(t)이 0이하인지 여부를 판정하고, 총이동량(t)이 0이하인 경우에는 가동커버(28)가 후퇴단까지 도달한 것을 나타내므로 스텝 262에서 총이동량(t)을 0으로 치환하는 동시에 스텝 264에서 가동커버(28)를 후퇴단까지 이동시키고, 스텝 274으로 진행한다.

또 스텝 260에서 가동커버(28)의 총이동량(t)이 0이하가 아니라고 판정된 경우에는 스텝 266에서 가동커버(28)의 전진단위치(L)로부터 총이동량(t)을 감산한 값이 0이하인지 여부를 판정한다. 가동커버(28)의 전진단위치(L)로부터 총이동량(t)을 감산한 값이 0이하라면, 가동커버(28)가 전진단위치(L)까지 전진한 것을 나타내므로 스텝 268에서 총이동량(t)을 전진단위치(L)의 값으로 치환하는 동시에 스텝 270에서 가동커버(28)를 전진단(L)까지 전진시키고, 스텝 274으로 진행한다.

스텝 266에서 가동커버(28)의 전진단위치(L)로부터 총이동량(t)을 감산한 값이 0이하가 아니라면 스텝 272로 진행하여 이동량(△t)만큼 가동커버(28)를 이동시켜 스텝 274으로 진행한다.

스텝 274에서는 지령위치까지 주축헤드(20)기 도달하였는지 여부가 판정되고, 주축헤드(20)가 지령위치까지 도달되어 있으면 가동커버(28)의 이동처리를 종료하여 도 14의 스텝 224으로 진행하고, 주축헤드가 지령위치까지 도달되어 있지 않으면 스텝 254으로 복귀하고, 주축헤드가 지령위치에 도달하기까지 스텝 254로부터 스텝 274까지의 처리를 반복한다.

이상과 같이, 스텝 254로부터 스텝 274까지의 처리를 반복함으로써 공작물(W)의 절삭시에 가동커버(28)를 주축헤드의 이동과 연동시켜 이동시킴으로써 공작물(W)의 외주와의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있고, 칩의 흡인을 공작물(W)과 간섭되지 않는 가장 고효율의 조건에서 행할 수 있다.

그리고 상기 실시예에서는 주축헤드(20)가 공작물(W)에 대하여 진퇴하고 있지만 주축헤드(20)를 고정하여 공작물(W)을 진퇴시키도록 해도 된다.

한편 주축헤드(20)의 신속이동 및 칩이송을 실행하고 있는 동안은, 칩흡인장치(30,64)에 의한 칩의 흡인이 행해지고 있다.

칩흡인장치(30)는 가동커버(28) 내의 에어를 흡인하여 공구(T) 부근의 칩을 가동커버(28) 내에 끌어들여 칩흡인장치(30)의 내부를 통하여 플랙서블관로(31)를 통하여 집진기(32)에 칩을 회수한다.

칩흡인장치(64)는 아래로 낙하한 칩을 흡인하고, 칩흡인장치(30)와 동일하게 집진기(32)에 칩을 회수한다.

그리고 집진기(32)에 회수된 칩은 칩집합소(161)에 모이고, 칩의 흡인에 사용된 에어는 필터(190)를 통과하여 통풍로(176)를 통하여 대기에 개방된다. 이 통풍로(176) 내를 에어가 통과할 때 핀(177)의 표면의 열을 흡수하여 대기에 방출되어 제어상자(173)가 냉각되게 된다.

이에 따라서 제어상자(173)의 냉각장치의 수를 감소시킬 수 있고, 열량이 작은 제어상자(173)이면 냉각장치를 없앨 수 있어, 부품점수를 감소시키는 동시에 제어상자의 크기를 작게 할 수 있다.

본 발명에 따르면 워크서포트의 안내기구가 칩의 하방으로의 자연낙하를 저해하지 않고 또한 전체의 신장이 낮은 고강성의 횡형공작기계를 제공한다.

또 공구주축을 지지하는 주축헤드 및 워크서포트를 안내하는 각각의 안내기구의 정밀도가 베이스의 열변형에 의한 악영향을 받지 않도록 한 고정밀도의 횡형공작기계를 제공한다.

또한 워크의 장착면 이외의 모든 부위를 공구에 의하여 가공할 수 있고, 또 상기 워크의 공구에 대한 방향을 조절하는 기구로의 급전선이나 유체압 배관이 손상되지 않도록 한 공작기계를 제공한다.

또한 칩을 자연낙하에 의하여 비교적 좁은 영역으로 수집할 수 있고, 이에 따라서 기(機) 외로의 배출을 촉진할 수 있도록 한 공작기계를 제공한다.

또한 워크서포트의 안내기구 및 이송기구로의 칩진입을 간단한 시일구조에 의하여 확실하게 저지할 수 있는 횡형공작기계를 제공한다. 따라서 구조가 간단한 교환암장치라도 교환암을 짧게 할 수 있고, 이에 따라서 공구교환시간을 단축가능하게 하는 것이다.

또한 기계의 전면측으로부터 오퍼레이터 또는 자주대차 상의 공구공급기구가 공구매거진으로 공구를 장착 또는 분리할 수 있도록 한 공구교환장치를 제공한다.

Claims (16)

1. 상면부 및 이 상면부의 아래쪽으로 뻗는 수직전면부(垂直前面部)를 가지는 베이스와,

   상기 베이스의 상기 수직전면부를 포함하는 수직면과 직교하는 수평축선의 주위에서 공구주축(工具主軸)을 회전가능하게 지지하는 주축헤드와,

   상기 주축헤드를 상기 공구주축의 축선과 직각인 제1 방향으로 이동가능하게 안내하는 제1 안내기구와,

   상기 주축헤드를 상기 공구주축의 축선과 평행한 제2 방향으로 이동가능하게 안내하는 제2 안내기구와,

   상기 주축헤드를 상기 제1 방향으로 이송하는 제1 이송기구와,

   상기 주축헤드를 상기 제2 방향으로 이송하는 제2 이송기구와,

   상기 베이스의 수직전면부 상에 설치되고 상기 수평상면보다 위쪽위치에 워크장착부를 가지는 워크서포트와,

   상기 워크서포트를 상기 베이스의 수직전면부 상에서 상기 제1 및 제2 방향과 직교하는 제3 방향으로 안내하는 제3 안내기구와, 및

   상기 제3 방향으로 상기 워크서포트를 이송하는 제3 이송기구와를 가지고,

   상기 제1 및 제2 안내기구가 상기 주축헤드를 수평면 내에서 서로 직각인 상기 제1 및 제2 방향으로 이동가능하게 안내하는 동시에, 상기 제3 안내기구가 상기 워크서포트를 수직방향으로 뻗는 상기 제3 방향으로 이동가능하게 안내하는 것을 특징으로 횡형공작기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3 안내기구는 상기 제1 안내기구를 구성하는 가이드부의 길이방향에 있어서의 대략 중앙부에 있어서 상기 수직전면부 상에 배치되고,

   상기 제2 안내기구를 구성하는 상기 제1 방향으로 이간된 한 쌍의 가이드부는 상기 공구주축의 축선을 포함하는 수직면에 관하여 대칭배치되어 있고,

   상기 제3 안내기구를 구성하는 상기 제1 방향으로 이간된 한 쌍의 가이드부는 상기 주축헤드가 상기 제1 안내기구의 상기 가이드부의 대략 중앙부에 위치할 때 상기 공구주축의 축선을 포함하는 수직면에 관하여 대칭배치되어 있는 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
3. 제1항에 있어서, 또한 상기 워크서포트는, 상기 수직전면부에 있어서 상기 제3 안내기구에 의해 수직방향으로 이동가능하게 안내되고 상기 제3 이송기구에 의하여 상하 이송되는 서포트본체와,

   상기 서포트본체의 상부에 있어서 수직축선의 주위에 회전인덱스 가능하게 지지되는 제1 인덱스체와,

   상기 제1 인덱스체 상에서 상기 수직축선과 직교하는 수평축선의 주위에서 회전인덱스 가능하게 지지되고 가공할 워크를 장착가능한 제2 인덱스체와,

   상기 제1 인덱스체를 회전인덱스하는 제1 인덱스기구와, 및

   상기 제2 인덱스체를 회전인덱스하는 제2 인덱스기구와

   를 가지는 횡형공작기계.
4. 제1항에 있어서, 상기 베이스에는 상기 수직전면부가 상기 제1 안내기구의 가이드부의 길이방향에 있어서의 중앙부에 형성되는 동시에, 상기 수직전면부의 최소한 일측에 있어서 상기 수직전면부보다 후퇴한 상기 상면부로부터 전방을 향하여 경사진 경사부가 형성되고, 상기 베이스의 전면에 착탈가능하게 설치된 프론트부재를 포함하고, 상기 프론트부재에는 상기 워크서포트의 상기 제1 방향에 있어서의 최소한 일측에 있어서 아래쪽이 좁아지는 V형의 칩회수공간을 형성하기 위하여 상기 베이스의 상기 경사부와 각각 대응하는 경사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
5. 수평축선의 주위에서 공구주축을 회전가능하게 지지하는 주축헤드를 베이스의 상면에서 상기 수평축선과 직각인 제1 수평방향 및 상기 수평축선과 평행한 제2 수평방향으로 안내하는 형식의 횡형공작기계에 있어서의 워크서포트이송기구로서,

   상기 베이스의 전면(前面)에 형성된 전면수직부에 있어서 상기 제1 수평방향으로 이간하여 설치한 최소한 한 쌍의 베어링블록과,

   상기 베어링블록에 의하여 상하방향으로 안내된 한 쌍의 직선레일과,

   상기 직선레일에 고정되고 상기 직선레일의 장착면을 포함하는 수직면이 대략 중심을 가로지르는 원통부를 상단에 가지는 워크서포트본체와,

   상기 워크서포트본체에 설치된 워크지지기구와, 및

   상기 워크서포트본체에 관하여 상기 베어링블록측과 반대측에서 수직으로 뻗는 이송나사를 포함하고 상기 워크서포트본체를 상하이송하는 상하이송기구와

   로 이루어지는 기구.
6. 제1항에 있어서, 양단에 한 쌍의 공구파지부를 가지는 교환암이 고정된 암축을 하우징의 일단으로부터 돌출하는 동시에 상기 하우징 내에 상기 암축을 회전 및 축방향이동시키는 구동기구를 내장하는 교환암장치와,

   다수의 공구를 취출가능하게 저장하는 공구매거진과,

   상기 공구매거진 상의 선택된 1개의 공구를 상기 공구주축과 평행하게 상기 교환암에 의하여 파지할 수 있는 교환위치로 반송하고 역으로 공구주축으로부터 상기 교환암에 의하여 분리된 공구를 상기 교환위치에서 상기 교환암으로부터 수령하여 상기 공구매거진으로 반각(返却)하는 중간반송장치와를 구비하고,

   상기 암축을 상기 공구주축과 평행으로 하고 또한 상기 교환암장치의 상기 하우징을 상기 교환위치에 있는 상기 주축헤드 상의 상기 공구주축에 대하여 그 축선방향의 전방에 위치시키도록 상기 교환암장치를 고정배치한 것을 특징으로 하는 자동공구교환장치를 구비하는 횡형공작기계.
7. 제6항에 있어서, 상기 교환암장치를 그 하우징이 상기 워크서포트와 병행관계로 되도록 상기 베이스 상에 배치한 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
8. 제7항에 있어서, 상기 교환암장치와 상기 공구매거진을 상기 공구주축의 전방이고 또한 상기 제1 방향에 있어서의 상기 워크서포트의 일측에서 병행배치한 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
9. 제6항에 있어서, 상기 공구매거진은 상기 복수의 공구를 상기 공구주축의 전단(前端)에 장착되어 있는 공구와 평행하고 또한 동일한 방향으로 지지하는 복수의 공구지지부를 구비하고, 상기 공구지지부의 각각은 상기 공작기계의 전면측으로부터 공구를 받아들이는 동시에 상기 공구지지부를 넘어 상기 공구지지부의 배면측으로 취출가능하고, 상기 중간반송장치는 상기 공구를 상기 공구지지부의 배면측으로부터 취출하여 상기 교환암을 파지할 수 있는 상기 교환위치에 반송하는 동시에 상기 교환암에 의하여 복귀된 공구를 상기 공구지지부의 배면측으로부터 상기 공구지지부에 지지시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
10. 제9항에 있어서, 상기 중간반송장치는,

    상기 공구를 상기 공구주축에의 부착형태와 동일 형태로 착탈가능하게 지지할 수 있는 중간반송소켓과,

    상기 중간반송소켓을 상기 공구주축의 축선과 평행한 수평방향으로 진퇴할 수 있는 전후위치결정기구와,

    상기 전후위치결정기구를 상하이동가능하게 지지하는 상하위치결정기구와, 및

    상기 상하위치결정기구를 상기 공구주축의 축선과 직각인 수평방향으로 좌우이송가능하게 지지하는 좌우위치결정기구와를 구비하고,

    상기 좌우위치결정기구와 상기 상하위치결정기구와의 협동에 의하여 상기 중간반송소켓을 상기 매거진 상의 원하는 공구와 정렬시키는 동시에, 상기 전후위치결정기구에 의하여 상기 중간반송소켓에 이것과 정렬된 공구를 파지시키는 동시에 이 파지공구를 상기 교환암의 선회면 내로 이송하도록 한 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
11. 제6항에 있어서, 상기 자동공구교환장치는 상기 공구주축과 직각방향에 있는 상기 베이스에 착탈가능하게 장착할 수 있는 기판을 더 포함하고,

    상기 기판은 상기 교환암장치, 상기 공구매거진 및 상기 중간반송장치를 장착하고 있고, 상기 기판을 상기 교환암의 상기 암축 및 상기 공구매거진 상의 다수의 공구가 상기 공구주축과 평행으로 되도록 한 자세를 유지하여 상기 베이스에 고착함으로써, 상기 교환암장치, 상기 공구매거진 및 상기 중간반송장치를 단일 유닛으로서 상기 공작기계에 착탈할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
12. 제4항에 있어서, 상기 칩회수공간의 경사수속(收束)된 저부 근방에 칩흡인구를 형성하고, 상기 칩흡인구에 에어에 의하여 칩을 흡인하는 칩흡인장치를 설치하고, 상기 칩흡인장치에서 흡인된 칩을 회수하는 칩회수상자를 설치한 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
13. 제12항에 있어서, 상기 주축헤드에 상기 공구주축을 포위하는 동시에 상기 주축헤드의 진퇴방향으로 이동가능한 가동커버를 장착하고, 상기 주축헤드의 진퇴방향의 이동량에 따라 상기 가동커버의 이동제어를 행하는 가동커버이동제어수단을 설치하고, 상기 가동커버 내의 칩을 흡인하는 칩흡인장치를 구비한 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
14. 제13항에 있어서, 상기 가동커버 내의 칩을 흡인하는 상기 칩흡인장치의 상기 칩회수상자와 상기 칩회수공간 내의 칩을 흡인하는 상기 칩흡인장치의 상기 칩회수상자를 공통으로 한 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
15. 제13항에 있어서, 상기 가동커버제어수단은, 상기 공작물의 가공시에 있어서 상기 공구주축에 지지된 공구의 길이와 주축헤드의 진퇴방향의 이동에 관계없이 상기 가동커버가 상기 공작물의 전면과 소정 간격을 가지도록 상기 가동커버의 이동제어를 행하고, 공구교환시에 있어서 퇴피위치로 상기 가동커버의 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.
16. 제12항에 있어서, 상기 주축헤드의 진퇴를 행하는 모터와,

    상기 모터를 제어하는 서보앰프와,

    상기 서보앰프를 수납하는 제어상자와를 구비하고,

    상기 칩회수상자는 흡인한 칩과 에어를 분리하여 칩을 회수하는 동시에, 에어를 외부에 방출하는 에어방출통로를 구비하고, 상기 제어상자를 상기 에어방출통로에 근접하여 설치하고, 상기 에어방출통로 내에 상기 제어상자 내부의 열교환을 행하는 열교환부재를 설치한 것을 특징으로 하는 횡형공작기계.