KR20100094409A - 육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법, 및 공작 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 육면체-형상의 공작물(16)을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법으로서, 여섯 개의 모든 측면들에서 오버사이즈를 갖는 육면체-형상의 블랭크가 두 개의 반대편 측면들에서 클램핑되며, 상기 클램핑은 하나의 운동축(8) 상에서 상대적으로 회동 가능한 두 개의 대향된 클램핑 기구들(6, 7)에 의해 이루어지며, 클램핑 힘은 상기 두 개의 클램핑 기구들(6, 7)에 의해 상기 운동축(8)과 교차되게 가해지고 상기 운동축(8)의 방향에서는 상기 공작물(16) 상에 어떠한 클램핑 힘도 가해지지 않으며, 이어서 상기 공작물(16)의 노출된 네 개의 측면들 중 적어도 두 개가 마무리되고, 이어서 상기 공작물(16)이 상기 클램핑 기구들(6, 7)로부터 분리되며, 가공된 상기 두 개의 측면들이 상기 클램핑 기구들(6, 7)에 의해 클램핑된 후, 가공되지 않은 측면들이 마무리되는, 육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법에 관한 것이다.

Description

육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법, 및 공작 기계 {A milling method for automatically processing a cuboid-shaped workpiece and machine tool}

본 발명은 육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 방법, 특히 밀링 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 사출 성형 기계 등을 위한 육면체-형상의 몰드 하프(mould half)들 및 툴 하프(tool half)들을 자동 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.

추가적으로, 본 발명은 여러 구동 유닛들을 포함하며 공작물과 공구 간에 다축 상대 운동이 가능한 공작 기계, 특히 밀링 머신에 관한 것이다.

몰드(mould)들과 공구(tool)들은 대개 두 개의 육면체-형상의 하프(half)들로 구성된다. 몰드 하프들에 있어서, 일측으로부터 제조될 공작물이 음의 몰드(negative mould)로서 도입된다. 반대 측면으로부터 재료 공급을 위한 스프루 부시(sprue bush) 또는 제조될 공작물을 출력하기 위한 슬라이더가 도입된다. 나머지 네 개의 측면들은 대부분 그 몰드를 템퍼링(tempering)하기 위한 냉각 보어홀(cooling borehole)들을 포함한다. 추가적으로, 상기 몰드는 일반적으로, 몰드 캐리어(mould carrier) 안으로 가압-고정(press-fit)되기 위해, 정확한 고정면들 또는 외측 치수들을 포함한다. 또는 두 개의 몰드 하프들을 서로에 대해 센터링하기 위한 요소들이 그 몰드에 직접적으로 구비된다. 추가적으로, 상기 몰드를 몰드 캐리어 또는 공작기 내에 부착하기 위한, 관통홀과 같은, 요소들 또는 보조 수단들이 몰드에 제공될 수 있다.

상기의 요구 조건들 때문에, 대부분의 경우 육면체-형상의 몰드 하프들을 제조하기 위해서는 여섯 개의 모든 측면들에 대한 정교한 공정이 요구되며, 생산 도중 제조될 공작물의 요구되는 품질을 보장하기 위해 표면 품질 및 허용오차 관점에서 매우 높은 정밀도가 종종 요구된다. 이러한 맥락에서, 몰드 및 공구 제조에서 공정들 간의 정교한 공조가 필요한 많은 상이한 가공 단계들이 필요하다.

일반적으로, 상기 공정은 모든 방향들에서 오버사이즈(oversize)를 갖는 블랭크(blank)에 기초한다. 제1 가공 단계에서, 상기 블랭크의 정확한 외측 치수들이, 예로써 밀링 및 후속의 그라인딩에 의해, 완성된다. 다음 가공 단계에서, 나사용 관통홀들과 같은 부착을 위한 요소들이 팔레트(pallet) 상에 도입된다. 이후, 그와 같이 전가공된(pre-processed) 블랭크는 팔레트 상에 클램핑되며 그것의 접근 가능한 5개의 측면들은 밀링 및 이로딩(eroding)의 제조 방법들에 의해 가공될 수 있다. 이와 함께, 제조될 공작물을 위한 공동(cavity), 및 냉각 보어홀들이 도입될 수 있다. 5축-공작기들의 경우, 이는 하나의 클램핑 단계에서 가능하다. 후속적으로, 상기 몰드 하프는 상기 팔레트 또는 다른 팔레트 상에 다른 측면으로부터 수동적으로 다시 클램핑됨으로써, 상기 팔레트에 의해 이전에 커버되었던 상기 육면체-형상 몰드의 여섯 번째 측면이 비로소 공정을 위해 접근될 수 있다. 밀링, 드릴링 및 이로딩(eroding)과 같은 유용한 제조 방법들에 의해, 필요가 있는 스프루 부시, 슬라이더를 위한 홀들, 및 그 밖의 요소들이 상기 여섯 번째 측면에 도입된다. 물론, 상기 기술된 순서는 다소 변경될 수 있지만, 필요한 복수의 가공 단계들이 항상 필요하며, 이 단계들은 자동화될 수 없거나 또는 단지 제한적인 범위에서만 자동화될 수 있다.

선행 기술로부터, 다축의(multitaxial) 운동들이 가능하고 공작물에 대한 다측면(multi-side) 가공이 가능한 다른 구성들이 공지되어 있다. 하지만, 그 구성들에 기해, 공작물의 상대적 기동성(maneuverability) 및 접근성 그리고 가능한 가공 파라미터 관점에서 제한들이 존재한다.

본 발명의 목적은, 자동화 가능하며 여섯 측면들 또는 모든 측면들에서 최상의 정밀도를 가지고 공작물을 가공할 수 있는, 육면체-형상 공작물을 자동 가공하는 밀링 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 공작물에 대한 다측면 가공이 가능하며 공작물과 공구 간의 상이한 상대적인 운동들이 가능하면서도, 간단한 구조를 가지며, 간단하며 낮은 비용으로 제조 가능한, 전술한 종류의 밀링 공구를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 독립 청구항들의 특징들의 조합에 의해 해결된다; 종속 청구항들은 본 발명의 추가적인 유리한 실시예들을 보여준다.

본 발명에 따르면, 육면체-형상의 몰드들, 공구들 또는 다른 육면체-형상의 공작물들을 제조하기 위해 다수의 개별적인 가공 단계들을 포함하는 예전의 힘든 방법이 자동화됨으로써, 그것이 완전히 자동으로 가공될 수 있으며 요구되는 품질이 확실하게 달성될 수 있다. 이러한 목적 하에, 특정 장치 및 그를 사용하기 위한 방법이 제안된다.

본 발명에 따르면, 머신 테이블(machine table)이 지지되는 베이스 프레임을 포함하는 공작 기계가 또한 제공된다. 상기 머신 테이블은 적어도 하나의 운동축을 따라 상기 베이스 프레임에 대해 상대적으로 이동될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 육면체-형상의 블랭크는 기본적인 공작물로서 사용된다. 이러한 블랭크는 두 개의 반대면 측면이 클램핑됨으로써, 그 블랭크를 변형시킬 수 있는 어떠한 힘들도 블랭크의 길이 방향으로 가해질 수 없다. 이러한 관점에서, 상기 독창적인 방법은, 두 개의 클램핑 죠들이 공작물을 압착하면서 서로에 대해 대항하는 벤치 바이스 장치(bench vise apparatus)에서의 블랭크의 클램핑과는 다르다. 본 발명에 따르면, 두 개의 클램핑 기구들을 연결하는 축을 가로질러 블랭크를 죄는 것이 이루어짐으로써, 클램핑하는 힘들은 단지 모서리 부분에만 가해지며, 하지만 상기 블랭크(공작물)는 클램핑 힘들에 의해 변형될 수 없다. 이 때문에, 후속 공정 중에 특히 높은 정밀성이 얻어진다. 본 발명에 따르면, 블랭크를 죄기 위한 두 개의 클램핑 기구들은 공통의 축을 중심으로 회전 가능하게 그것의 모서리 부분에서 지지된다. 상기 클램핑 기구들 중 하나는, 또는 둘 다는, 블랭크를 회전시키기 위한 구동부를 구비한다. 상기 독창적인 장치가 단순한 3축-기계의 머신 테이블 상에 높여진다면, 블랭크를 회전함으로써 다측면 공정이 바로 가능해진다. 따라서 본 발명에 따르면, 두 개의 클램핑 기구들 때문에 요구되는 작은 모서리 영역을 제외하고, 블랭크의 4개의 면들을 완전하게 가공하는 것이 가능하다. 이러한 영역은 오버사이즈 내에 포함되며, 따라서 육면체-형상의 블랭크의 두 측면들을 가공하는 도중, 여전히 비가공된 모서리 영역이 분리될 수 있다.

본 발명에 따르면, 따라서 오버사이즈를 갖는 블랭크를 직접적으로 클램핑하고 가공하는 것이 가능하다. 선행 기술로서 공지된 바와 같이 블랭크가 팔레트 상에 클램핑될 수 있도록 블랭크의 적어도 일측면을 전가공(pre-process)하는 것이 요구되지 않는다. 이로부터 가공 노력이 상당히 절감될 뿐만 아니라, 치수의 정확성 및 가공 품질이 상당히 향상될 수 있는데, 그 이유는 정확한 위치설정을 제공하고 공작물의 기초적인 데이타를 결정하기 위해 선행 기술에서 요구되어지는 모든 측정들이 생략될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따르면, 머신 테이블 상에 추가적인 테이블을 지지하는 것이 제공되며, 상기 추가적인 테이블은 제1 구동 유닛에 의해 제1 회전축을 중심으로 상기 머신 테이블에 대해 피봇(pivot) 가능하다. 그리고, 추가적인 구동 유닛이 지지되는 상기 테이블을 상기 제1 회전축을 중심으로 피봇시키는 것이 가능하다. 그것은 바람직하게는 수평으로 배치되지만, 다르게 배향될 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 본 발명에 따라 구비되는 상기 테이블은 제1 회전축을 중심으로 피봇 가능한 브릿지(bridge)의 베이스부(base part)의 클램핑면 상에 배치되며, 여기서 상기 제1 회전축은 상기 브릿지를 가로질러 위치설정된다. 상기 테이블은 다시 제2 구동 유닛 및 카운터-베어링을 지지한다. 제2 회전축 및 거기서 카운터-베어링을 조절하는 레일들은, 브릿지의 베이스부를 가로질러 작동하며, 결과적으로 상기 브릿지의 피봇 중심인 상기 제1 회전축과 또한 교차한다.

본 발명에 따르면 상기 제2 구동 유닛과 상기 카운터-베어링이 상기 테이블에 부착되어 상기 브릿지의 베이스부 상에 지지되기 때문에, 상대적으로 클 뿐만 아니라 견고한 설계 때문에 상대적으로 큰 중량일 수 있는, 공작물에 대한 클램핑 시설이 제공된다. 따라서 클램핑하고 가공하는 도중 발생하는 힘들은 최적의 방식으로 흡수될 수 있고, 이로써 공작물에 대한 정확한 가공이 얻어진다.

따라서 상기 독창적인 공작 기계의 견고하며 안정된 설계로 인해, 상기 베이스부의 클램핑면이 커지고 그에 따라 힘 분포가 최적이 된다. 여기서, 상기 브릿지의 베이스부는 실질적으로 상기 공작 기계의 중앙에 배치되며, 따라서 공작물의 중앙에 배치된다는 것이 특히 중요하다.

다시 상기 테이블은 제2 구동 유닛과 카운터-베어링을 지지한다. 이러한 제2 구동 유닛과 카운터-베어링은 각각 클램핑 기구를 구비함으로써 공작물은 제2 구동 유닛과 카운터-베어링 사이에서 죄어질 수 있다. 따라서 공작물은 제2 구동 유닛에 의해 제2 회전축을 중심으로 테이블에 대해 상대적으로 피봇될 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 서로 독립적인 피봇 운동이 가능한 두 개의 회전축이 제공됨으로써, 공작물과 공구 간의 전체적으로 복잡한 상대 운동이 실현될 수 있다.

본 발명의 바람직할 일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 회전축은 서로 수직하게 배치되며, 이때 상기 테이블은 바람직하게는 상기 제1 회전축에 평행하게 정렬됨으로써, 상기 테이블을 가로질러 변위 가능한 상기 카운터-베어링은 그 축 방향과 교차되게 이동될 수 있다.

상기 카운터-베어링의 변위 가능한 설계로 인해, 그리고 그것의 클램핑 기구가 공작물을 회전시키기 위해 회전 가능하게 지지되는 것으로 인해, 다른 길이의 공작물들을 클램핑하는 것 및/또는 상기 공작물들을 예로써 로봇에 의해 삽입 또는 철수를 위해 자유로이 접근 가능하도록 하는 것이 가능해진다.

본 발명의 특히 유리한 일 실시예에서, 상기 테이블은 상기 제1 회전축과 일정 거리를 두고 배치된다. 그 결과, 공작물 자체가 제2 회전축에 배치되거나, 그리고/또는 두 개의 회전축들에 의해 유도되는 일 평면에 배치되거나 적어도 그에 인접하여 배치되는 것을 가능하게 하는 돌출 구조가 된다. 그리하여 피봇 공정들 도중 공작 기계의 운동성이 향상되고, 균형잡는 움직임들이 감소된다.

본 발명에 따르면, 상기 제1 및 제2 회전축이 교차하는 것이 바람직할 수 있지만, 작은 거리를 두고 그것들이 서로 틀어지게 형성하는 것도 가능하다.

예로써 공압식, 수압식, 전기-기계식 또는 다른 방식의 제3 구동 유닛에 의해, 상기 카운터-베어링은 상기 테이블에 대해 길이 방향으로 바람직하게 변위 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 머신 테이블을 상기 베이스 프레임에 대해 이동 가능하게 이를테면 길이 방향으로 변위 가능하게 형성하는 것이 가능하다.

공작물에 대한 시간-단축 및 정확한 클램핑을 가능하게 하기 위해, 상기 제1 및/또는 제2 클램핑 기구는 스텝핑된 클램핑 죠(stepped clamping jaw)들을 포함한다면 바람직할 수 있다. 이는 블랭크에 대한 최적화된 클램핑 및 이미 부분 가공된 공작물에 대한 최적화된 클램핑을 가능하게 할 수 있다. 유사하게, 상기 척이 스플릿-유형의 척으로 형성되고 적어도 하나의 정지 클램핑 죠 및 적어도 하나의 이동 가능한 클램핑 죠를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

더욱이, 서로에 대한 사이각을 가지고 경사진 클램핑 죠들을 구비하도록 클램핑 기구들(척들)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 이때, 유격(play)을 맞추는 것 및/또는 아직 미가공된 공작물의 허용공차들을 보상하는 것이 가능하다.

이하에서, 도면들을 참조하는 실시예들에 기초하여 본 발명이 설명될 것이다.
도 1은 선행 기술에 따른, 팔레트 상에 부착된 공작물을 도시한다.
도 2는 가공 이전의 제1 클램핑 단계에서 육면체-형상의 블랭크를 구비한 독창적인 공작 기계의 부분 사시도를 도시한다.
도 3은 도 2의 유사도로서, 도 2의 클램핑 단계에서 접근 가능한 네 개의 측면들의 제1 가공이 종결된 육면체-형상의 공작물이 구비된 모습을 도시한다.
도 4는 도 2 및 3의 유사도로서, 아직 가공되지 않은 측면들을 가공하기 위해 재클램핑(제2 클램핑 단계)된 공작물이 구비된 모습을 도시한다.
도 5는 도 2 내지 4의 유사도로서, 완성된 공작물의 모습을 도시한다.
도 6은 청구항 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 클램핑 기구가 구비된 공작 기계의 사시도를 도시한다.
도 7은 동시적인 5축-가공을 위한 회전 브릿지 상에 배치된 도 2 내지 5의 클램핑 기구의 사시도이다.
도 8은 독창적인 공작 기계의 독창적인 부분에 대한 사시도이다.
도 9는 도 8의 유사도이다.
도 10은 도 8 및 9의 측면도이다.
도 11은 추가적인 측면도이다.
도 12 및 13은 클램핑 기구의 일 실시예에 대한 상세 도면들이다.
도 14는 클램핑 기구의 추가적인 실시예에 대한 정면도이다.
도 15는 기울어진 클램핑 죠들을 구비한, 도 14의 유사도이다.

도 1은 종래 기술의 경우를 도시한다. 여기서, 팔레트(20: palette) 상에 지지되는 공작물(16)의 표면이 정확한 크기를 갖도록 사전가공되고 위치설정 수단이 구비되어진 이후, 상기 공작물(16)이 상기 팔레트(20) 상에 클램핑되어 있다. 도 1은 완성된 상태를 도시한다.

이하에서는, 도 2 내지 7이 참조된다.

이하에서는, 독창적인 공작 기계인 독창적인 장치 및 독창적인 제조 방법이 기술된다. 모든 측면들이 완성된 형상과 비교하여 오버사이즈를 갖는 육면체-형상의 블랭크를 기초로 한다.

상기 독창적 장치는 리니어 레일(15: linear rail)들이 부착되어 있는 안정된 베이스 플레이트(21: base plate)를 포함하며, 상기 리니어 레일들을 따라 카운터 지지체(또는 카운터-베어링)(9: counter support or counter-bearing)의 변위 운동이 가능하다. 상기 리니어 레일들(15)의 단부에는, 상기 안정된 베이스 플레이트(21)에 마찬가지로 부착되는 회전 구동부(5: rotating drive)가 있다.

상기 구동부(5)의 회전 평면에는, 예로써 유압식으로 또는 공압식으로 작동되는 투-죠 척(two-jaw chuck)인 제1 척(제1 클램핑 기구: 6)이 부착되어 있다. 상기 카운터 지지체(9)에는, 예로써 유압식으로 또는 공압식으로 작동되는 투-죠 척인 척(제2 클램핑 기구: 7)이 회전 가능하게 지지되도록 부착되어 있다. 상기 카운터 지지체(9)와 상기 구동부(5)의 회전축들은 일치하며 상기 리니어 레일들(15)에 평행하게 연장되기 때문에, 상기 리니어 레일들(15) 상에서의 상기 카운터 지지체의 위치와 무관하게, 상기 척(제2 클램핑 기구: 7)의 회전축은 상기 구동부(5)의 회전축과 일치한다. 상기 척들(6, 7)은 서로 대향하고 있다. 상기 카운터 지지체(9)는, 예로써 상기 레일들(15)을 따르는 공압식 실린더인 간단한 구동부에 의해 자동으로 이동될 수 있다.

상기 장치는 그것의 안정된 베이스 플레이트(21)와 함께, 예로써 3-축 밀링 머신(milling machine)의 머신 테이블(machine table) 상에 직접적으로 부착될 수 있다.

이하에서는, 공작물에 대한 공정이 설명된다.

제1 가공 단계에서, 모든 측면들이 오버사이즈를 갖는 육면체-형상의 블랭크(공작물: 16)은 상기 장치 내로 두 개의 전방 측면들이 클램핑되며, 이때 상기 척(6)에 일측이 클램핑되고 상기 척(7)에 타측이 클램핑된다. 상기 클램핑 죠(clamping jaw)들의 스트로크가 충분히 크게 선택된다면, 다른 두께의 대상물들이 클램핑될 수 있다. 구동부(5)에 의해 상기 레일들(15)을 따르는 상기 카운터 지지체(9)의 움직임으로 인해, 다른 크기의 블랭크들(공작물: 16)을 클램핑하는 것 그리고 로봇과 같은 작동 기구에 의해 그 블랭크들을 자동으로 삽입하는 것이 가능하다. 거친 가공(rough machining)을 수행하는 것을 또한 가능케 하는 안정적인 죔(bracing)을 보장하도록, 상기 블랭크(공작물: 16)의 양 측면에서 클램핑이 일어난다.

이와 함께, 벅킹된(bucked) 블랭크들(공작물들: 16)과 같은, 오로지 거칠게 사전가공된 블랭크들(공작물들: 16)을 단단히 클램핑하고, 그것들을 네 측면들로부터 가공함으로써 블랭크들의 네 측면들을 원하는 바대로 치수화하는 것이 가능하다. 이러한 클램핑 단계에서, 몰드 하프로 제조될 공작물을 위한 공동, 대개는 측면으로 요구되는 냉각 보어홀들 및 다른 요소들이 도입될 수 있다. 상기 장치는 상기 육면체-형상의 몰드 하프를 회전에 의해 위치설정할 수 있으며, 그리하여 네 개의 측면들 모두는 밀링 공정 중에 상측에서 그리고 측방에서 접근될 수 있다. 본 발명에 따르면, 네 개의 노출된 측면들을 모두 가공하는 것이 요구되지 않는다. 더욱이, 공작물의 노출된 측면들 중 적어도 두 개가 완료되면 충분하며, 그리하여 재클램핑 도중 공작물은 마주보는 완료된 측면들이 클램핑될 수 있다. 그 밖에도, 제1 클램핑 단계에서 네 개의 모든 측면들이 완전히 가공되거나 혹은 단지 두 개의 측면들이 완전히 가공될 수 있으며, 잔여 가공은 제2 클램핑 단계에서 수행된다. 제2 클램핑 단계에서 공작물의 상기 부분들도 공정 중에 접근될 수 있다면, 또는 보다 용이한 접근을 제공한다면, 유리할 수 있다.

상기 몰드 하프의 외부 치수들이 매우 작은 허용공차를 갖는 경우, 이들 표면들을 우선 가공함으로써 제조되는 그 표면들 상에 단지 매우 작은 오버사이즈가 남도록 하는 것이 가능하다. 이와 관련하여, 이들 표면들을 요구되는 허용공차를 가지고 견고한 가공으로 완성하기 위해, 상기 오버사이즈는 적절한 자동식 3D 스캐너에 의해 그것을 스캐닝함으로써 기계에서 자동적으로 결정되며, 이와 함께 마무리를 위한 정확한 인피드 사이즈(infeed size)가 결정된다.

전술한 방식으로 네 개의 측면들로부터 하나의 몰드 하프(공작물: 16)를 가공한 이후, 상기 몰드 하프(공작물: 16)는 작동 기구(operating device)에 의해 다시 클램핑됨으로써, 상기 몰드 하프(공작물: 16)는 이전에 두 개의 척들(6, 7)에 클램핑되었던, 아직 가공되지 않은 전방 측면들(22, 23)이 접근 가능하며 또한 완전히 가공될 수도 있다. 이러한 목적으로, 상기 몰드 하프(공작물: 16)는 상기 작동 기구에 의해 90°회전되어 이미 가공된 전방 측면들(24, 25) 지점이 상기 기구 내로 재클램핑된다. 예로써 다른 전방 측면들의 보다 효율적인 가공을 가능케 하는 것이라면, 상기 제2 클램핑 단계는 기구(device)가 또한 장착되는 다른 기계에서도 수행될 수 있다. 상기 전방 측면들(22, 23)을 가공한 이후, 모든 여섯 개의 측면들이 완료된 상기 공작물은 분리될 수 있으며, 물론 상기 작동 기구에 의해 자동으로 분리될 수도 있다.

이러한 방법으로, 완전히 자동적인 6측면-가공(6-side-processing)이 가능하다. 유일한 전제 조건은, 가공될 몰드 하프들(공작물들: 16)의 치수들이, 리니어 레일들(15)을 포함하는 척들(6, 7) 및 상기 기구의 클램핑 범위에 부합해야 한다는 것이다.

특정 치핑(chipping)을 목적으로, 동시적인 5축-가공(5-axes-processing)이 요구된다. 상기 기구가 3-축-기계(3-axes-machine)에 장착된다면, 회전 구동부(5)에 의해 동시적인 4축-가공의 가능성은 이미 존재한다. 동시적인 5축-가공을 위해, 단지 하나의 추가적인 축(axis)이 추가되면 된다. 회동축(pivotal axis)이 동일하게 형성되며, 그 구조는 다음과 같다:

머신 테이블(1) 상에 회전 브릿지(13: swivel bridge)가 부착된다. 회전 브릿지(13)는 회전 브릿지(13)를 회동시키기 위한 회전 구동부(2)를 포함한다. 피봇되는 회전 브릿지(13) 상에 상기 장치의 상기 베이스 플레이트(21)가 고정됨으로써, 상기 리니어 레일들(15)은 상기 구동부(2)의 축(3)에 대해 수직으로 연장된다. 이때, 상기 구동부(5)의 축의 방향도 또한 회전 브릿지(13)의 회동축(3)에 수직으로 연장된다.

상기 머신 테이블(1)은 레일들(26)을 따라 이동될 수 있으며, 따라서 상기 공작 기계(1)의 직선으로 변위 가능한 축들 중 하나를 형성한다. 하지만, 메인 스핀들(27: main spindle)이 세 개의 선형 축들을 따라 이동된다면, 상기 머신 테이블은 상기 공작 기계(1)에 고정적으로 부착될 수도 있다. 상기 선형 축들에 대응하는 구조들 및 또한 다른 구조들은 공작 기계 제조로부터 공지되어 있다.

상기 구동부(5), 상기 리니어 레일들(15) 및 상기 카운터 지지부(9)는 특정된 구조적인 길이를 가지므로, 상기 브릿지(13) 상에 고정되는 안정된 베이스 플레이트(21)는 상대적으로 길어지게 된다. 공작 기계에서의 회전 브릿지(13)의 장착 위치(예로써, 밀링 머신의 변위 가능한 머신 테이블(1)의 상측)에 따라, 회동되는 회전 브릿지(13)의 회동 범위는 상대적으로 제한되며 어떠한 경우들에서는 단지 몇 도 정도이다.

상기 두 개의 구동부(2, 5)는 공작 기계(1)의 작업 공간에서 몰드 하프들 또는 공작물(16)의 거의 임의의 배향(orientation)을 가능하게 하며, 이는 단지 회동되는 회전 브릿지(13)의 회동 범위에 종속한다. 특히, 작은 회동 각도만이 요구되는 가공들에 대해, 회전축들의 상기 배열은 바람직하다.

상기 구동부들(2, 5)의 축들이 서로 정확하게 수직으로 배치될 것이 필요하지는 않다. 상기 축들 사이가 예로써 45°인 배열은 동시적인 5축-가공을 위해 충분할 것이다. 그러한 축 배치들(axes positions)은 다른 5축-기계들로부터 또한 공지되어 있다. 상기 축들에 대한 배열은 단지 콘트롤러 내에 저장되기만 하면 되며, 그리하여 상기 콘트롤러는 상기 기계를 정확하게 제어할 수 있다.

이하에서는, 도 8 내지 11을 참조하여 독창적인 공작 기계의 일 실시예를 설명한다.

상기 독창적인 공작 기계는 회전 브릿지(13)를 지지하는 머신 테이블(1)을 포함한다. 상기 회전 브릿지(13)는 제1 구동 유닛(2)(회전 구동부)에 의해 머신 테이블(1) 상에 지지된다. 여기서, 상기 제1 구동 유닛(2)은 예로서 전기 토크 모터(electric torque motor)를 포함하며, 그것의 출력 샤프트(output shaft)는 옆에서 볼 때(도 11 참조) U-형상인 회전 브릿지(13)에 연결된다. 회전 브릿지(13)의 자유 단부 영역은 카운터-베어링(14)(베어링 블록(bearing block))에 의해 머신 테이블(1) 상에 지지된다.

여기서 상기 회전 브릿지(13)는 제1 회동축(3)을 중심으로 회동 가능하다.

상기 회전 브릿지(13)는 레일들(15)이 구비된 테이블(4)(앞서 베이스 플레이트 21로서도 지칭됨)을 지지한다. 상기 테이블(4) 상에서, 카운터-베어링(9)은 길이 방향으로 변위 가능하도록 지지되며, 공작물(16)의 클램핑을 위해 구동부(자세히 보여지지 않음)에 의해 테이블(4)에 대해 변위 가능하다.

상기 도면들로부터 식별되는 바와 같이, 상기 브릿지는 측방에서 볼 때 실질적으로 U-형상으로 형성되며, 베이스부(18: base part)를 포함한다. 이러한 베이스부(18)는 클램핑면(19: clamping surface)을 포함한다. 클램핑면(19)은 상기 제1 회전축(3)으로부터 이격되어 있는데, 이는 상기 브릿지가 측방에서 볼 때 실질적으로 U-형상으로 형성되거나 캔틸레버되어(cantilevered) 있기 때문이다.

본 발명에 따라, 제1 회동축(3)을 가로질러 이동 가능한, 제2 구동 유닛(5) 및 카운터-베어링(9)을 포함하는 전술한 테이블(4)은, 상기 클램핑면(19) 상에 배치된다. 제2 회동축(8)에 의해, 공작물(16)은 제1 회전축(3)을 가로질러 회전될 수 있다. 상기 카운터-베어링(9)의 기동성에 기해, 상기 공작물에 대응하는 클램핑이 가능하다.

상기 도면들로부터, 상기 공작물(16)은 회전축들(3, 8)에 의해 유도되는 일 평면 상에 실질적으로 배치된다.

상기 테이블(4) 상에, 제2 회전축(8)을 중심으로 회전 가능한 상기 제2 구동 유닛(5)(회전 구동부)이 지지된다. 또한 상기 제2 구동 유닛(5)은 예로써, 전기 토크 모터 등을 포함할 수 있다.

상기 제2 구동 유닛(5)에는 제1 클램핑 기구(6)가 구비되는 한편, 카운터 베어링(9)은 제2 클램핑 기구(7)를 포함한다. 제2 클램핑 기구(7)는 제2 회전축(8)을 중심으로 회전되는 카운터-베어링(9)에 또한 지지된다는 것이 명백하다.

두 개의 회전축(3, 8)은 그것들이 서로 실질적으로 수직하게 배치되도록 배열된다. 제2 회전축(8)은 테이블(4)의 레일들(15)에 평행하게 정렬된다.

제1 클램핑 기구(6) 뿐만 아니라 제2 클램핑 기구(7)는, 예로써 유압식 또는 공압식으로 작동 가능하며, 예로써 도 12 내지 14에 도시된 바와 같이 투-죠 척을 포함한다. 다른 설계 변경들이 또한 가능하다는 것이 명백하다. 도 14에 도시된 실시예에서, 상기 척(클램핑 기구들: 6 또는 7)은 고정된 또는 정지된 클램핑 죠(10: clamping jaw) 뿐만 아니라 두 개의 이동 가능한 클램핑 죠들(11)을 포함하며, 상기 이동 가능한 클램핑 죠들의 기동성은 도 14에서의 두 개의 화살표로써 묘사되어 있다.

도 12 및 13은 전방 스텝(12a: front step) 및 후방 스텝(12b: rear step)을 포함하는 각각의 클램핑 죠(12)의 스텝 형성 설계를 도시한다.

도 8 내지 11로부터 특히 알 수 있는 바와 같이, 상기 머신 테이블(1)은 바람직하게는 적어도 하나의 홈(17: recess)을 구비하며, 이러한 홈은, 예로써 도 9 및 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 회전 브릿지(13) 및 그에 따른 상기 테이블(40)의 회동 범위를 증대시킨다.

상기 독창적인 공작 기계에 의해, 여러 치수들을 갖는 공작물(16)을, 네 개의 측면을 가공하기 위해 두 개의 전방 측면들에서 클램핑하는 것이 가능하다. 제2 회전축(8)을 중심으로 한 회전성에 기해, 공작물(16, 도 8 및 9 참조)은 모든 네 개의 측면들이 가공될 수 있다. 단지, 클램핑 기구들(6, 7) 내로 클램핑된 전방 측면들은 도시된 클램핑 단계에서 가공되어질 수 없다.

본 발명에 따르면, 따라서 벅킹된 블랭크(bucked blank)들과 같은, 단지 거칠게 전가공된 블랭크들을 고정적으로 클램핑하고, 예로써 필요한 보어홀들을 도입하거나 외형(contour)들을 밀링하기 위해 모든 네 개의 측면들에서 가공을 수행하는 것이 가능하다.

상기 두 개의 구동 유닛들(2, 5) 및 회전축들(3, 8)을 중심으로 한 회전성에 의해, 공작물(16)의 실질적으로 비제한적인 회전성이 얻어지며, 이러한 회전성은 단지 상기 구성의 기본적인 조건들, 특히 머신 테이블(1)에 의해 제약받는다. 이와 함께, 공작물(16)의 최적의 접근성 및 작업성이 달성되며, 특히 상대적으로 작은 회동 각도를 단지 요구하는 절차들의 경우에 그러하다.

공작물(16)의 네 측면들을 가공한 이후, 로봇과 같은 수단에 의해 상기 공작물을 자동적으로 분리하며, 다른 공작 기계를 가지고 상기 공작물을 추가적으로 가공하는 것이 가능하다. 하지만, 상기 공작물을 예로써 90°회전하고 그것을 다시 상기 클램핑 기구들(6, 7) 사이에 클램핑함으로써, 나머지 두 개의 측면들을 가공하는 것도 또한 가능하다. 이러한 목적 하에서, 상기 카운터-베어링(9)이 상기 테이블(4)에 대해 변위 가능하게 배치되고 형성된 것은 특히 유리한 점이다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 상기 독창적인 공작 기계의 로딩(loading)이 로봇 또는 자동화 작동에 의해 가능하도록 구비된다. 이는 공작물(16)의 최적화된 접근성에 의해 증진된다. 상기 공작물이 상기 회전축들(3, 8)에 의해 회동 가능함으로써, 로봇 또는 작동 기구는 가공되어질 공작물을 분리하거나 삽입하기 위해 상기 공작물(16)을 최적으로 파지할 수 있다.

상기 독창적인 공작 기계는 결론적으로 완전히 자동화된 공작물의 6축-가공을 가능케 한다.

클램핑 기구들(6, 7)에 의한 제1 클램핑 단계에서 상기 공작물(16)은 전혀 가공되지 않거나 단지 부분적으로 가공되기 때문에, 상기 클램핑 기구들(6, 7: 척들)의 클램핑 죠들은 개별적인 상황에 맞춰질 수 있으면 특히 유리하다. 추가적으로, 아직 가공되지 않은 공작물의 경우 그 측면들이 평행하지 않으며 상대적으로 큰 허용공차들을 특징으로 하는 것도 가능하다. 여기서, 상기 전방 스텝(12a)이 더 큰 허용공차를 갖는 공작물의 클램핑을 가능하게 할 수 있도록, 도 12 및 13에 따른 스텝팅된 클램핑 죠들을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 경우, 예로써 상기 클램핑 죠들(12)의 표면은 보다 거친 구조를 가질 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 이후 상기 공작물(16)은 이미 가공된 표면들이 상기 제2 스텝(12b)에 정확하게 클램핑된다.

가공되지 않은 공작물(16)의 비평행성(non-paralellism)을 보상하기 위해, 본 발명에 따라 클램핑 기구를 스플릿(split)-유형의 구조(스플릿 척)로 형성하는 것이 또한 가능하다. 이러한 경우, 도 14에 도시된 바와 같이, 실제적인 클램핑 공정이 이동 가능한 클램핑 죠(11)에 의해 수행될 때, 공작물(16)이 대향 지지되는 고정된 클램핑 죠(10)가 제공된다. 결과적으로, 공작물의 정확한 위치설정을 결정하기 위한 선행 기술에 공지되어 있는 더듬이(feeler) 또는 그 유사 구성이 생략될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 클램핑 죠를 기울이는 것이 유리할 수 있다(예로써, 도 15에 따른 클램핑 죠들(11)의 기울기). 여기서, 상기 클램핑 죠들은 클램핑될 공작물(16)의 측면 상에서 횡으로 이동할 수 있다. 발생되는 횡방향 힘에 의해, 클램핑 죠(11)의 안내가 또한 가능해지고 클램핑 죠(11)의 안내로 발생 가능한 유격(play)을 보상한다.

이상에서, 공작물(16)에 대한 가공은 네 개의 제1 측면들이 가공된 다음, 공작물(16)의 재클램핑 이후, 나머지 두 개의 측면들이 가공되는 것으로 기술되었다. 하지만, 이러한 구분은 본 발명에 따라 필연적이지는 않으며, 공작물 가공의 다른 조합이 가능할 수 있다.

1 : 머신 테이블 / 공작 기계
2 : 제1 구동 유닛
3 : 제1 회전축
4 : 테이블
5 : 제2 구동 유닛
6 : 제1 클램핑 기구 / 척
7 : 제2 클램핑 기구 / 척
8 : 제2 회전축
9 : 카운터-베어링 / 카운터 지지체
10 : 고정적 클램핑 죠
11 : 이동 가능한 클램핑 죠
12 : 스텝핑된 클램핑 죠
12a : 전방 스텝
13b : 후방 스텝
13 : 회전 브릿지
14 : 카운터-베어링
15 : 레일
16 : 공작물 / 블랭크 / 몰드 하프
17 : 홈
18 : 베이스부
19 : 클램핑면
20 : 팔레트
21 : 베이스 플레이트
22-25 : 전방 측면들
26 : 레일
27 : 메인 스핀들

Claims (15)

1. 육면체-형상의 공작물(16)을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법으로서,
   여섯 개의 모든 측면들에서 오버사이즈를 갖는 육면체-형상의 블랭크가 두 개의 반대편 측면들에서 클램핑되며, 상기 클램핑은 하나의 운동축(8) 상에서 상대적으로 회동 가능한 두 개의 대향된 클램핑 기구들(6, 7)에 의해 일어나며, 클램핑 힘은 상기 두 개의 클램핑 기구들(6, 7)에 의해 상기 운동축(8)과 교차되게 가해지고 상기 운동축(8)의 방향에서는 상기 공작물(16) 상에 어떠한 클램핑 힘도 가해지지 않으며,
   이어서 상기 공작물(16)의 노출된 네 개의 측면들 중 적어도 두 개가 마무리되고, 이어서 상기 공작물(16)이 상기 클램핑 기구들(6, 7)로부터 분리되며, 가공된 상기 두 개의 측면들이 상기 클램핑 기구들(6, 7)에 의해 클램핑된 후, 가공되지 않은 측면들이 마무리되는, 육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공작물(16)은 제1 클램핑 단계에서 상기 네 개의 측면들 중 적어도 두 개를 가공하기 위해 상기 운동축(8)을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는, 육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 블랭크는 상기 제1 클램핑 단계에서 클램핑되는 상기 두 개의 측면들에 보다 큰 오버사이즈를 포함하는 것을 특징으로 하는, 육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공작물(16)은 핸들링 기구에 의해, 상기 클램핑 기구들(6, 7)에 삽입되며 그리고/또는 상기 클램핑 기구들로부터 제거되는 것을 특징으로 하는, 육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공작물의 마무리는 보다 작은 오버사이즈로 수행되며 최종 마무리 단계는 자동 치수 체크 이후 이루어지는 것을 특징으로 하는, 육면체-형상의 공작물을 자동으로 가공하기 위한 밀링 방법.
6. 일 표면 상에서 구동 유닛(5)을 지지하는 테이블(4)을 포함하는 공작 기계로서, 상기 구동 유닛은 적어도 하나의 제1 클램핑 기구(6)와 더불어, 적어도 하나의 제2 클램핑 기구(7)가 구비된 변위 가능한 카운터-베어링(9)을 포함하며,
   상기 구동 유닛(5)은 상기 표면에 평행하게 배치된 회전축(8)을 중심으로 상기 제1 클램핑 기구(6)의 회전을 가능하게 하며, 상기 카운터-베어링(9)은 상기 회전축(8)을 따라 슬라이딩 가능한, 공작 기계.
7. 베이스 프레임에 지지되는 머신 테이블(1)을 포함하는 공작 기계로서, 상기 머신 테이블(13) 상에서 제1 회전축(3)을 중심으로 회동 가능하게 하나의 브릿지(13)가 지지되며, 상기 브릿지는 실질적으로 U-형상으로 형성되고, 클램핑면(19)을 포함하는 캔틸레버된 중심 베이스부(18)를 포함하며,
   상기 브릿지(13)의 상기 클램핑면(19) 상에 하나의 테이블(4)이 지지되며, 상기 테이블은 적어도 하나의 제1 클램핑 기구(6)와 더불어, 적어도 하나의 제2 클램핑 기구(7)가 구비된 카운터-베어링(9)을 포함하는 제2 구동 유닛(5)을 지지하며, 상기 카운터-베어링은 상기 제2 구동 유닛(5)의 제2 회전축(8)을 따라 상기 브릿지(13)의 상기 베이스부(18)를 가로질러 변위 가능한, 공작 기계.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 회전축(3)은 수평으로 정렬되며, 상기 제1 회전축(3) 및 상기 제2 회전축(8)은 서로 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 테이블(4)은 상기 제2 회전축(8)과는 평행하게 이격 배치되며 상기 제1 회전축(3)과는 일정 거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 회전축(3)과 상기 제2 회전축(8)은 상호 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카운터-베어링(9)은 제3 구동 유닛에 의해 상기 테이블(4)을 따라 변위 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 머신 테이블(1)은 상기 베이스 프레임에 대해 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
13. 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 클램핑 기구(6) 및 상기 제2 클램핑 기구(7) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스텝핑된 클램핑 죠(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 클램핑 기구(6) 및 상기 제2 클램핑 기구(7) 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 고정적인 클램핑 죠(10) 및 적어도 두 개의 이동 가능한 클램핑 죠들(11)을 포함하는 스플릿-유형의 척을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 클램핑 죠들(11, 12)은 상호 사이각을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 공작 기계.

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