KR20200010855A - 하이브리드 5축 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 5축 가공장치는, 작업대상물을 가공하기 위한 5축 가공장치에 있어서, 상기 작업대상물에 대해 절삭 가공을 수행하는 절삭 가공유닛; 상기 절삭 가공유닛과 인접하게 배치되고 상기 작업대상물에 대해 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공유닛; 및 상기 절삭 가공유닛과 상기 레이저 가공유닛을 상기 작업대상물과 가까워지거나 멀어지는 방향인 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛; 을 포함한다.

Description

하이브리드 5축 가공장치{COMPLEXTYPE 5-AXIS MACHINING APPARATUS}

본 발명은 하이브리드 5축 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 장치로 레이저 가공과 절삭 가공을 모두 수행할 수 있는 하이브리드 5축 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 5축 절삭가공장치라 함은 CNC(Computerized Numerical Control) 기반의 절삭가공장치에서 작업대상물(Work-Piece)을 다양한 위치 및 각도에서 절삭 가공할 수 있도록 X축, Y축 및 Z축 방향의 이송은 물론, A축 및 B축 방향의 이송 혹은 회전이 가능한 절삭가공장치를 말한다.

이때, 절삭가공장치는 작업순서에 따라 적합한 공구의 종류 및 크기가 달라질 수 있으므로, 작업순서에 따라 필요한 경우 자동으로 공구를 교환하는 동작을 수행한다. 또한, 절삭가공장치의 자동공구교환을 위해, 절삭가공장치는 서로 다른 종류 및 크기를 갖는 복수의 공구를 수납하기 위한 공구거치대가 마련된다.

그러나, 절삭가공장치에 다른 종류 및 크기를 갖는 복수의 공구가 수납됨에도 불구하고 가위, 액세서리 등과 같은 소형의 물품을 가공하기 위한 작업대상물을 가공하는 데는 어려움이 있다. 왜냐하면, 소형의 물품을 가공하기 위한 작업대상물의 경우에는 두께가 얇기 때문에 충분한 강성을 가지지 못하므로 일반적인 5축 절삭가공장치로 외형을 가공하게 되면 작업대상물이 파손될 위험성이 있기 때문이다. 이와 같은 파손의 위험성을 방지하기 위하여 소형의 물품을 가공하기 위한 작업대상물의 절단 등의 작업에는 작업대상물과 비 접촉한 상태로 작업대상물의 절단이 가능한 레이저가공 방법을 사용한다.

예컨대, 두께가 얇은 작업대상물을 레이저 가공기를 이용하여 절단 작업을 수행한 후에 5축 절삭가공장치를 이용하여 절삭, 평삭, 셰이핑, 슬로팅, 보링, 드릴링, 밀링, 태핑 등과 같은 작업을 실시한다.

이때, 작업대상물을 레이저 가공기와 5축 절삭가공장치를 각각 사용하게 되면 작업 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

더욱이, 레이저 가공기에도 5축 가공을 위한 시스템이 포함되는데 레이저 가공기를 이용하여 작업대상물을 1차로 가공한 후에 5축 절삭가공장치로 옮기기 때문에 레이저 가공기가 잉여 시스템이 되고, 이에 따라 물품의 제조 비용이 높아지는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 레이저 가공기와 5축 절삭가공기가 결합된 5축 가공기가 많이 개발되고 있다.

이때, 5축 절삭 가공기와 레이저 가공기가 하나의 몸체(또는 블록)에 장착되기 때문에 5축 절삭 가공기의 가공 작업 시에 레이저 가공기에 의해 간섭되는 문제점이 있다.

따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허공보 10-2018-0056846호 (발명의 명칭: 5축 레이저 가공기, 공개일: 2018.05.30.)가 있다.

본 발명의 목적은 하나의 가공장치를 이용하여 레이저 가공과 절삭 가공을 모두 수행할 수 있는 하이브리드 5축 가공장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 절삭 가공시 레이저 가공기에 의한 간섭을방지할 수 있는 하이브리드 5축 가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적은, 본 발명에 따라, 작업대상물을 가공하기 위한 5축 가공장치에 있어서, 상기 작업대상물에 대해 절삭 가공을 수행하는 절삭 가공유닛; 상기 절삭 가공유닛과 인접하게 배치되고 상기 작업대상물에 대해 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공유닛; 상기 절삭 가공유닛과 상기 레이저 가공유닛을 상기 작업대상물과 가까워지거나 멀어지는 방향인 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛; 을 포함하는 하이브리드 5축 가공장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 제2 구동유닛은, 상기 절삭 가공유닛과 상기 레이저 가공유닛을 함께 지지하고 상기 절삭 가공유닛과 상기 레이저 가공유닛을 일체로 이동시킬 수 있다.

상기 Z축 구동유닛에 장착되고 상기 Z축 구동유닛 상에서의 상기 레이저 가공유닛의 위치를 이동시키는 위치 이동부를 더 포함할 수 있다.

상기 위치 이동부는, 상기 레이저 가공유닛이 상기 작업대상물에 대해 레이저 가공을 수행하는 제1 위치에서 상기 절삭 가공유닛으로부터 멀어지는 제2 위치로 상기 레이저 가공유닛을 이동시키거나 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 상기 레이저 가공유닛을 이동시킬 수 있다.

상기 위치 이동부는, 상기 절삭 가공유닛이 절삭 가공을 수행하는 과정에서 상기 레이저 가공유닛이 상기 작업대상물과 간섭되는 것을 방지하기 위해, 상기 절삭 가공유닛에 의한 절삭 가공 모드에서는 상기 레이저 가공유닛을 상기 작업대상물과의 간섭을 방지하기 위한 위치인 상기 제2 위치로 이동시킬 수 있다.

상기 위치 이동부는, 상기 레이저 가공유닛을 상기 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 절삭 가공유닛 및 상기 레이저 가공 유닛을 상기 작업 대상물에 대해 좌우 방향인 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동유닛; 상기 작업 대상물을 상기 Y축 구동유닛과 직교하는 방향인 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동유닛; 및 상기 작업대상물을 지지하고, 상기 작업대상물을 상기 Y축 방향을 기준으로 회전시키거나 상기 작업대상물을 상기 X축 방향을 기준으로 회전시키는 회전 구동유닛; 을 포함할 수 있다.

상기 절삭 가공유닛에 장착되는 절삭공구가 수납되는 공구 수납함을 더 포함하고, 상기 공구 수납함의 절삭공구 수납홈에는 상기 절삭 가공유닛를 이용한 절삭공구 교환과정에서 상기 절삭공구에 충격을 완화하거나 상기 절삭 가공유닛에 대해 상기 절삭공구를 완전히 결합되도록 하는 탄성 부재가 마련될 수 있다.

본 발명의 하이브리드 5축 가공장치는, 하나의 가공장치를 이용하여 작업대상물에 레이저 가공과 절삭 가공을 모두 수행할 수 있어서 작업대상물의 가공 효율성을 증가시킬 수 있다. 더 나아가, 절삭가공장치에 레이저 가공유닛과 절삭 가공유닛을 설치함으로써 하나의 절삭가공장치로 레이저 및 절삭을 이용한 5축 가공을 수행할 수 있어서 절삭가공장치의 제조 비용을 감소할 수 있다.

또한, 본 발명의 하이브리드 5축 가공장치는, 절삭 가공유닛과 레이저 가공유닛이 작업대상물의 가공에 따라 상대적으로 이동되기 때문에 절삭 가공시 레이저 가공유닛에 의한 간섭을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 5축 가공장치의 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시한 하이브리드 5축 가공장치의 동작을 설명하기 위한 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 A 부분을 확대한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 5축 가공장치(100, 이하 '가공장치' 라 함)를 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공장치(100)는 작업대상물(W)에 절삭 가공을 수행하는 절삭 가공유닛(140); 절삭 가공유닛(140)과 인접하게 배치되고 작업대상물(W)에 대해 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공유닛(150); 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)을 작업대상물(W)과 가까워지거나 멀어지는 방향인 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛(110)을 포함한다.

우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 절삭 가공유닛(140)은 장착된 절삭공구(10)를 이용하여 작업대상물(W)의 절삭 가공을 위한 부재이다. 이를 위해, 절삭 가공유닛(140)은 절삭공구(10)를 클램핑(clamping)하여 절삭공구(10)를 회전시키는 스핀들(144)과, 스핀들(144)을 회전시키는 구동모터(142)를 포함한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 레이저 가공유닛(150)은 레이저(laser)를 이용하여 작업대상물(W)의 레이저 가공을 위한 부재이다. 이러한 레이저 가공유닛(150)은 빛을 발생시키는 레이저가 장착되고, 레이저를 이용하여 작업대상물(W)을 컷팅하거나 모서리 등을 가공한다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)은 하나의 부재, 즉 Z축 구동유닛(110)에 의해 함께 지지될 수 있다.

Z축 구동유닛(110)은 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)을 함께 지지하고 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)을 일체로 이동시키는 수단이다.

물론, 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)을 Z축 구동유닛(110)에 일체로 결합시키지 않고 별도로 부재를 구성하고 그 부재에 결합시킬 수도 있다.

하지만, 레이저 가공유닛(150)은 모두 작업대상물(W)을 가공하여야 하므로 작업대상물(W) 쪽으로 가까운 Z축 방향으로 이동의 편리성과 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)을 Z축 방향으로의 편의성을 위하여 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)을 Z축 구동유닛(110)에 일체로 결합시키는 것이 바람직하다.

Z축 구동유닛(140)은 Y축 가공유닛(120)에 의해 지지되는 지지블록(112), 지지블록(112)과 결합되되, 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)이 함께 장착되며 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)을 Z축 방향으로 이동 가능하게 하는 이동부재(114)를 포함한다.

이때, 지지블록(112)과 이동부재(114)는 Z축 이동 가이드(111)에 의해 결합된다. Z축 이동 가이드(111)는 지지블록(112)과 이동부재(114)를 연결하기 위한 수단으로서, LM 가이드(linear motion guide)의 형태로 마련될 수 있다. LM 가이드로 마련되는 Z축 이동 가이드(111)는 레일(rail)의 형태로, 가이드 레일과 가이드 블록의 형태로 마련된다. Z축 이동 가이드(111)의 가이드 레일은 지지블록(112)의 전면에 한 쌍으로 마련되고, Z축 이동 가이드(111)의 가이드 블록은 이동부재(114)의 후면에 가이드 레일과 대응하도록 마련되어 가이드 레일과 결합된다. 참고로, 도면에는 도시하지 않았지만, Z축 이동 가이드(111)는 별도로 마련된 서보모터(미도시)를 통해 지지블록(112)에 대해 Z축 방향으로 이동된다.

여기서, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)은 연결블록(116)를 매개로 하여 이동부재(114)에 결합될 수도 있다.

물론, 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)은 연결블록(116)에 먼저 결합된 후에 이동부재(114)와 결합되지 않고 이동부재(114)에 바로 결합될 수도 있다. 그러나, 작업 대상물(W)에 대한 절삭 가공 및 레이저 가공 상의 편의를 위해서 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150) 사이에 연결블록(116)을 위치시키고, 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)은 연결블록(116)에 장착시키는 것이 바람직하다.

한편, Y축 구동유닛(120)은 Z축 구동유닛(140)을 지지하며 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)을 작업대상물(W)에 대해 좌우 방향인 Y축 방향으로 이동시키는 수단이다. 이를 위해, Y축 구동유닛(120)은 도면에 도시하지 않은 가공장치(100)의 일부분에 결합되는 지지 프레임(122) 및 Y축 지지 프레임(122)에 결합되어 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)을 Y축 방향으로 이동 가능하게 하는 Y축 이동 가이드(124)를 포함한다. 여기서, Y축 이동 가이드(124)는 볼 스크류(ball-screw)의 형태로 마련되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Z축 구동유닛(140)의 지지블록(112)의 후면에 Y축 이동 가이드(124)와 결합됨으로써 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)이 Y축 방향으로 이동 가능하게 되는 것이다.

또한, X축 구동유닛(130)은 작업대상물(W)을 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)에 대해 Y축 구동유닛(120)과 직교하는 방향인 전후 방향인 X축 방향(전후 방향)으로 이동시키는 수단이다. 이를 위해, X축 구동유닛(130)은 X축 구동유닛(130)은 도면에 도시하지 않은 가공장치(100)의 일부분에 결합되는 베드(132), 베드(132)의 내부에 마련되는 X축 이동 가이드(134) 및 X축 이동 가이드(134)를 회전시키는 X축 서보 모터(136)를 포함한다. 여기서, X축 이동 가이드(134)는 상술한 Y축 이동 가이드(124)와 마찬가지로 볼 스크류(ball-screw) 형태로 마련된다.

즉, Z축, Y축, X축 구동유닛(130)은 각각의 이동 가이드(111, 124, 134)를 통해 절삭공구(10)가 장착된 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)을 미리 설정된 데이터에 따라 Z축, Y축, X축 방향으로 이동된다.

한편, 상술한 바와 같이, 절삭 가공유닛(140)와 레이저 가공유닛(150)은 Z축 구동유닛(140)에 의해 Z축 방향으로 함께 이동된다.

그러나, 절삭 가공유닛(140)을 이용한 절삭 가공 모드 시, 레이저 가공유닛(150)은 절삭 가공유닛(140)과는 별개로 Z축 방향으로 이동된다. 이를 위해, Z축 구동유닛(140)은 절삭 가공유닛(140)과는 별개로 레이저 가공유닛(150)을 Z축 구동유닛(110) 상에서 Z축 방향으로 이동시키기 위한 위치 이동부(118)를 더 포함한다. 다시 말해서, 위치 이동부(118)는 Z축 구동유닛(110)에 장착되고 레이저 가공유닛(150)을 절삭 가공유닛(140)에 대해 독립적으로 이동시킨다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 위치 이동부(118)는 레이저 가공유닛(150)이 작업대상물(W)에 레이저 가공을 수행하는 초기 위치, 즉 제1 위치에서 절삭 가공유닛(140)으로부터 멀어지는 위치, 즉 제2 위치로 레이저 가공유닛(150)을 이동시킨다. 또한, 위치 이동부(118)는 레이저 가공유닛(150)을 제2 위치에서 제1 위치로 이동시킬 수도 있다.

우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 작업대상물(W)에 아무런 가공도 수행하지 않을 경우에는 절삭 가공유닛(140)과 레이저 가공유닛(150)은 동일한 위치에 위치된다. 이때, 레이저 가공유닛(150)이 위치된 위치를 제1 위치라 한다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저 가공유닛(150)을 이용하여 레이저 가공 모드가 끝난 후에 절삭 가공유닛(140)을 이용하여 작업대상물(W)에 절삭 가공을 수행하는 경우, 즉 절삭 가공 모드에서는 레이저 가공유닛(150)을 제2 위치에서 절삭 가공유닛(140)으로부터 멀어지는 제2 위치로 이동시킨다.

절삭 가공유닛(140)을 이용한 절삭 가공 모드에서 레이저 가공유닛(150)을 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키는 것은, 절삭 가공유닛(140)이 절삭 가공을 수행하는 과정에서 레이저 가공유닛(150)이 작업대상물(W)과 간섭되는 것을 방지하지 위한 것이다. 즉, 절삭 가공 모드에서 레이저 가공유닛(150)을 제1 위치에서 절삭 가공유닛(140)과 멀어지는 방향인 제2 위치로 이동시킴으로써, 절삭 가공 모드에서 레이저 가공유닛(150)이 작업대상물(W)과 간섭되는 것을 방지할수 있다.

일반적으로, 절삭 가공유닛(140)을 이용한 절삭 가공 모드에서는 장착되는 절삭공구(10)에 따라 선반, 드릴링, 밀링 등의 다양한 작업을 수행하게 된다. 만약, 레이저 가공유닛(150)의 위치가 절삭 가공유닛(140)과 동일한 위치에 위치하게 될 경우에는 다양한 절삭공구(10)를 이용하여 작업대상물(W)의 여러 면을 가공해야 하는데 있어서 시야 확보가 어려울 수 있고, 미리 설정된 프로그램에 의한 가공을 수행하는데 있어서 오류가 발생될 수도 있기 때문이다. 또한, 절삭공구(10)를 이용한 선반, 드릴링, 밀링 등의 다양한 작업의 수행시 작업대상물(W)로부터 절삭칩(chip)이 발생할 수 밖에 없는데, 이때 발생된 절삭칩으로 인하여 레이저 가공유닛(150)이 손상될 수도 있다. 이에 따라, 절삭 가공유닛(140)을 이용한 절삭 가공 수행 시 위치 이동부(118)를 이용하여 레이저 가공유닛(150)이 절삭 가공유닛(140) 보다 상측, 즉 제1 위치에서 제2 위치로 이동시킴으로써 절삭 가공에서의 가공 효율성을 향상시킬 수 있고 혹시 모를 레이저 가공유닛(150)의 손상을 미연에 방지할 수 있다.

참고로, 레이저 가공유닛(150)을 이용한 작업대상물(W)의 레이저 가공 모드에서는 위치 이동부(118)에 의해 레이저 가공유닛(150)이 절삭 가공유닛(140)의 위치보다 하측 방향으로 이동하지 않아도 된다.

왜냐하면, 레이저 가공유닛(150)을 이용한 레이저 가공 모드에서는 레이저(laser)를 이용한 가공을 수행하기 때문에 작업대상물(W)과 비접촉되고, 별도의 절삭공구(10)를 사용하는 것이 아니기 때문에 가공으로 인한 절삭칩이 발생되지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공장치(100)는 레이저 가공유닛(150)을 이용한 레이저 가공 모드 수행시 레이저 가공유닛(150)의 위치를 상측 방향으로 이동시키거나 하측 방향으로 이동시키지 않아도 된다.

그 다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 레이저 가공유닛(150)을 제1 위치에서 절삭 가공유닛(140)과 멀어지는 제2 위치로 이동시킨 후에, 절삭 가공을 수행할 때에는 이동부재(115)가 작업대상물(W)과 가까워지는 방향으로 이동됨으로써 절삭 가공유닛(140)이 작업대상물(W)와 가까워지게 되어 작업대상물(W)에 대한 절삭 가공이 수행한다.

참고로, 절삭 가공유닛(150)을 이용하여 작업대상물(W)에 대한 절삭 가공 모드를 수행하기 전에, 절삭 가공유닛(150)에 미리 설정된 컴퓨터 프로그래밍에 맞는 절삭공구(10)을 장착해야 한다.

이를 위해, 도면에는 도시하지 않았지만, 레이저 가공유닛(150)이 제1 위치에서 제2 위치로 이동된 상태에서 절삭 가공유닛(140) 및 레이저 가공유닛(150)을 함께 지지하는 이동부재(114)를 Y축 방향, 즉 후술할 회전 구동유닛(160)의 지지 프레임(166)에 장착된 공구 수납함(170)이 위치된 방향으로 이동시켜 공구 수납함(170)의 상측에 위치시킨다. 그러면, 이동부재(114)가 공구 수납함(170)과 가까워지는 방향인 Z축 방향으로 이동됨으로써 절삭 가공유닛(140)에 필요한 절삭공구(10)가 끼워지고, 이를 이용하여 작업대상물(W)에 절삭 가공을 수행한다.

한편, 레이저 가공유닛(150)의 위치 이동부(118)와는 별도의 위치 이동부(미도시)를 마련하여 절삭 가공유닛(140)이 작업대상물(W)에 대해 멀어지거나 가까워지도록 레이저 가공유닛(150)과 독립적으로 이동되도록 할 수 있다.

그러나, 절삭 가공유닛(140)는 장착된 절삭공구(10)를 이용하여 절삭 가공을 수행하는 부재이다. 이때, 장착된 절삭공구(10)를 이용하여 절삭 가공을 수행할때에는 많은 힘이 발생하게 된다. 만약, 절삭 가공유닛(140)을 별도로 마련된 위치 이동부(미도시)에 결합시켜 레이저 가공유닛(150)과 독립적으로 이동되도록 할 경우 절삭공구(10)를 이용하여 작업대상물(W)을 절삭 가공할 때 많은 힘이 발생되지 않아서 작업대상물(W)을 정확하게 가공하는 것이 어렵게 된다. 따라서, 절삭 가공유닛(140)을 레이저 가공유닛(150)과 독립적으로 Z축 방향으로 이동시키기 보다는 레이저 가공유닛(150)을 절삭 가공유닛(140)와 독립적으로 이동되도록 구현하는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 이동부(118)는 LM 가이드(Linear Motion Guide)로 제공된다. 위치 이동부(118)가 LM 가이드로 제공됨에 따라서 레이저 가공유닛(150)을 절삭 가공유닛(140)의 위치보다 상측으로 이동시킬 수 있게 되는 것이다. 참고로, 도면에는 도시하지 않았지만, 위치 이동부(118)는 실린더(cylinder) 등에 의해 Z축 방향으로 이동된다.

한편, 레이저 가공유닛(150)을 이용한 레이저 가공 모드 시에 레이저 가공유닛(150)을 절삭 가공유닛(140) 보다 낮은 위치, 즉 작업대상물(W)과 가까운 방향으로 이동되도록 할 수도 있다. 그러나, 레이저 가공유닛(150)을 이용하여 레이저 가공을 수행하는 과정에서 작업대상물(W)과 직접적으로 접촉하는 것이 아니라 비접촉된 상태로 레이저를 이용하여 가공한다. 이에 따라, 레이저 가공 모드에서는 레이저 가공유닛(150)을 작업대상물(W) 쪽으로 이동시킬 필요는 없지만, 본 발명을 실시하는 사용자에 따라 달라질 수도 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 회전 구동유닛(160)은 절삭 가공유닛(140)에 장착된 절삭공구(10) 또는 레이저 가공유닛(150)에 의해 가공되는 작업대상물(W)을 지지하고 작업대상물(W)을 A축 또는 B축 방향으로 회전시키는 수단이다. 여기서, A축 및 B축 방향은 통상적인 5축 가공장치에서 일반적으로 사용되는 용어로써, A축 방향 회전은 도 1에서 Y축을 중심축으로 하는 회전 방향을 의미하고, B축 방향 회전은 도 1에서 X축을 중심으로 하는 회전 방향을 의미한다.

이러한 회전 구동유닛(160)은 작업대상물(W)을 클램핑(clamping) 하기 위한 지그(162)를 A축 방향으로 회전시키는 A축 서보 모터(161), 지그(162)를 B축 방향으로 회전시키는 B축 서보 모터(163), A축 서보 모터(161)와 B축 서보 모터(163)를 상호 연결하는 회전 브라켓(164), 베드(132) 상에 마련되어 이들 부품을 지지하는 지지 프레임(166)을 포함한다.

A축 서보 모터(161)는 지지 프레임(166)의 전방에 배치되고 회전 브라켓(164)의 일단부에 결합된다. 이때, A축 서보 모터(161)는 그 회전축이 회전 브라켓(164)의 일단부를 관통하여 모터결합용 브라켓(161a)에 삽입된 상태로 회전 브라켓(164)에 결합되고, 모터결합용 브라켓(161a)을 통해 회전 브라켓(164)을 기준으로 맞은 편에 배치된 지그(162)와 연결된다. A축 서보 모터(161)는 작업대상물(W)이 클램핑된 지그(162)를 A축 방향으로 회전시킨다.

B축 서보 모터(163)는 지지 프레임(166)의 후방에 배치되고 그 회전축이 지지 프레임(166)을 관통한 상태로 지지 프레임(166)을 기준으로 맞은 편에 배치된, 즉 지지 프레임(166)의 전방에 배치된 회전 브라켓(164)의 타단부에 결합된다. B축 서보 모터(163)는 회전 브라켓(164)을 B축 방향으로 회전시킴으로써 작업대상물(W)이 클램핑되는 지그(162)를 B축 방향으로 회전시킨다.

회전 브라켓(164)은 'ㄱ'자 형태의 절곡된 형상으로, 그 일단부에 A축 서보 모터(161)가 결합되고 그 타단부에는 B축 서보 모터(163)가 결합된다. 회전 브라켓(164)은 지지 프레임(166) 상에서 B축 방향으로 회전 가능하게 마련되므로, 그 타단부에 결합된 B축 서보 모터(163)가 회전함에 따라 이와 함께 B축 방향으로 회전한다. 이때, 절곡된 형상을 갖는 회전 브라켓(164)은 그 일단부에 지그(162)가 결합되므로, 작업대상물(W)이 클램핑되는 지그(162)는 회전 브라켓(164)이 회전함에 따라 함께 B축 방향으로 회전한다. 결과적으로 B축 서보 모터(163)는 회전 브라켓(164)을 통해 지그(162)를 B축 방향으로 회전시킨다.

한편, 상술한 바와 같이, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 베드(132) 상에 마련된 지지 프레임(166)의 일측에는 공구 수납함(170)이 마련된다. 공구 수납함(170)에는 다수개의 공구 수납홈(172)이 마련되어 절삭 가공유닛(140)에 장착되는 절삭공구(10)가 수납된다.

여기서, 도 5를 참조하면, 공구 수납홈(172)에는 탄성 부재(174)가 마련된다. 다시 말해서, 탄성 부재(174)는 공구 수납홈(172)에 수납되는 절삭공구(10)의 형태에 따라 절삭공구(10)에 끼워질 수도 있고 절삭공구(10)의 하단부에 위치될 수도 있따. 이러한 탄성부재(174)는 절삭 가공유닛(140)을 이용하여 사용하고자 하는 절삭공구(10)로 교환하거나 사용을 완료된 절삭공구(10)를 공구 수납함(170)으로 원위치 시킬 때 절삭 가공유닛(140)의 파손을 방지하고 공구 수납함(170)의 공구 수납홈(172)에 위치되는 절삭공구(10)에 가해지는 충격을 완화시키키고, 또한 절삭 가공유닛(140)에 절삭공구(10)가 끝까지 완전히 끼워질 수 있도록 하는 압축력을 제공한다.

즉, 탄성 부재(174)는 공구 수납홈(172)에 위치되는 절삭공구(10)의 완충 역할을 함과 동시에 절삭공구(10)의 파손을 방지하고, 절삭공구(10)가 절삭 가공유닛(140)에 완전히 끼워질 수 있도록 한다. 이러한, 탄성 부재(174)는 압축 스프링(spring)의 형태로 마련되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 하이브리드 5축 가공장치
110: Z축 구동유닛
114: 이동부재
118: 위치 이동부
120: Y축 구동유닛
130: X축 구동유닛
140: 절삭 가공유닛
150: 레이저 가공유닛
160: 회전 구동유닛
170: 공구 수납함

Claims (8)

1. 작업대상물을 가공하기 위한 5축 가공장치에 있어서,
   상기 작업대상물에 대해 절삭 가공을 수행하는 절삭 가공유닛;
   상기 절삭 가공유닛과 인접하게 배치되고 상기 작업대상물에 대해 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공유닛; 및
   상기 절삭 가공유닛과 상기 레이저 가공유닛을 상기 작업대상물과 가까워지거나 멀어지는 방향인 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛;
   을 포함하는 하이브리드 5축 가공장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 Z축 구동유닛은,
   상기 절삭 가공유닛과 상기 레이저 가공유닛을 함께 지지하고 상기 절삭 가공유닛과 상기 레이저 가공유닛을 일체로 이동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 5축 가공장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 Z축 구동유닛에 장착되고 상기 Z축 구동유닛 상에서의 상기 레이저 가공유닛의 위치를 이동시키는 위치 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 5축 가공장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 위치 이동부는,
   상기 레이저 가공유닛이 상기 작업대상물에 대해 레이저 가공을 수행하는 제1 위치에서 상기 절삭 가공유닛으로부터 멀어지는 제2 위치로 상기 레이저 가공유닛을 이동시키거나 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 상기 레이저 가공유닛을 이동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 5축 가공장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 위치 이동부는,
   상기 절삭 가공유닛이 절삭 가공을 수행하는 과정에서 상기 레이저 가공유닛이 상기 작업대상물과 간섭되는 것을 방지하기 위해, 상기 절삭 가공유닛에 의한 절삭 가공 모드에서는 상기 레이저 가공유닛을 상기 작업대상물과의 간섭을 방지하기 위한 위치인 상기 제2 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 5축 가공장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 위치 이동부는,
   상기 레이저 가공유닛을 상기 Z축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 5축 가공장치.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 절삭 가공유닛 및 상기 레이저 가공 유닛을 상기 작업 대상물에 대해 좌우 방향인 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동유닛;
   상기 작업 대상물을 상기 Y축 구동유닛과 직교하는 방향인 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동유닛; 및
   상기 작업대상물을 지지하고, 상기 작업대상물을 상기 Y축 방향을 기준으로 회전시키거나 상기 작업대상물을 상기 X축 방향을 기준으로 회전시키는 회전 구동유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 5축 가공장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 절삭 가공유닛에 장착되는 절삭공구가 수납되는 공구 수납함을 더 포함하고,
   상기 공구 수납함의 절삭공구 수납홈에는 상기 절삭 가공유닛를 이용한 절삭공구 교환과정에서 상기 절삭공구에 충격을 완화하거나 상기 절삭 가공유닛에 상기 절삭공구가 밀착되도록 하는 탄성 부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 5축 가공장치.
   
   
   
   

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