KR20020065751A - 한 쌍의 스핀들을 갖는 수직형 머시닝 센터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 및 비금속재의 피 가공물을 절삭 가공하기 위한 수직형 머시닝 센터에 관한 것으로서, 특히 절삭공구가 취부되는 스핀들을 한 쌍으로 구성함과 함께 이들의 회전속도를 다르게 하여 하나의 스핀들은 고속용으로 다른 스핀들은 중·저속용으로 제어하므로써 황삭 및 중·정삭이 가능토록 한 한 쌍의 스핀들을 갖는 수직형 머시닝 센터에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 금속 및 비금속재로 된 가공물을 절삭가공하는 머시닝 센터에 있어서; 상기 머시닝 센터의 주축(20) 상에 고속 회전용 스핀들(50)과 중·저속 회전용 스핀들(60)이 상·하 이송 가능하게 장착된 것을 특징으로 한다.

Description

한 쌍의 스핀들을 갖는 수직형 머시닝 센터{machining center}

본 발명은 금속 및 비금속재의 피 가공물을 절삭 가공하기 위한 수직형 머시닝 센터에 관한 것으로서, 특히 절삭공구가 취부되는 스핀들을 한 쌍으로 구성함과 함께 이들의 회전속도를 다르게 하여 하나의 스핀들은 고속용으로 다른 스핀들은 중·저속용으로 제어하므로써 황삭 및 중·정삭이 가능토록 한 한 쌍의 스핀들을갖는 수직형 머시닝 센터에 관한 것이다.

일반적으로 수직형 머시닝 센터(machining center)는 선반, 밀링, 드릴링, 보오링 머시인에서 각종 작업을 필요로 하는 가공물을 자동적으로 가공하는 NC 공작기계의 한 종류로서, 공구 자동 교환기능과 가공물의 2개면 이상을 자동적으로 깎고 또한 분할할 수 있는 기능을 구비하고 있다. 그러나 실제 넓은 의미로 해석되고 있으므로 공구의 교환 또는 가공물의 분할은 자동적으로 진행되지 않아도 적당한 수단으로 간편하게 그 목적을 달성할 경우도 머시닝 센터라 통칭하고 있다.

이러한 머시닝 센터중 비회전체 부품을 대상으로 하는 머시닝 센터는 공구와 가공물의 기하학적인 위치를 제어하는 기능을 갖고, 자동공구교환장치(automatic tool changer:ATC), 투울 메거진 및 자동가공물교환장치(automatic loader:AL)가 조립된다.

한편, 회전부품을 대상으로 하는 머시닝 센터는 NC선반을 발전모체로 하고 있어, 회전체 부품은 선삭후에 각도분할, 홈가공, 구멍가공, 탭작업등 여러가공을 하며, 공구의 자동교환기구 이외에 가공물 자동교환장치도 갖고 있고, 또한 가공중에 별도로 준비된 척(chuck)으로 소재를 잡고, 가공이 완료된 가공물은 척에서 풀려 나옴으로써 가공물의 탈착이 자동화 되고 있다.

이러한 머시닝 센터중 고속가공 머시닝 센터는 20,000rpm 이상의 고속회전 스핀들을 장착하여 기존의 10,000rpm 이하의 범용 머시닝 센터와 비교하여 매우 높은 고 정도, 고 생산성을 달성할 수 있다.

그러나, 현재의 스핀들 제작기술로는 고속과 고 토오크를 동시에 만족할 수없기 때문에 황삭은 저속의 범용 머시닝 센터에서 작업을 하며, 중·정삭은 고속 머시닝 센터에서 작업을 해야 하므로 작업의 분리로 피 가공물을 장비간에 이동을 하여야 하고, 이에 따른 가공시간의 손실 및 가공정도의 향상에 어려움이 있고, 무리하게 고속 가공용 스핀들을 이용하여 황삭을 하면 스핀들의 수명을 단축시키고, 하나의 가공물을 가공하는데 있어서 저속용, 고속용의 장비를 필요로 하므로 투자비등의 상승이 커서 원가절감이 어렵다.

또한, 금형가공의 경우, 절삭가공후에 표면의 사상작업등을 수작업에 의존하거나, 별도의 장비로 피가공물을 이송설치하여야 하는 불편함과, 금속가공에서 구멍 및 그의 탭핑처리에 있어서도 별도의 장비로 피가공물을 옮겨야 하는 문제점이 있다. 따라서, 장비간의 기계적 구동장치의 오차가 상이하여 정밀 가공도 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 스핀들을 고속용과 중·저속용 한 쌍으로 구성하여, 하나의 머시닝 센터로 황삭 및 중·정삭을 겸할 수 있는 한 쌍의 스핀들을 갖는 수직형 머시닝 센터를 제공하는데 그 목적을 두고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 머시닝 센터의 전체 구성도

도 2는 본 발명에 따른 머시닝 센터의 스핀들을 발췌한 사시도

도 3은 도 2에서 스핀들의 사용상태를 나타낸 사시도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 : 몸체 20 : 주축

30 : 주축(수평축) 40 : 스핀들 고정체

50 : 고속 스핀들 60 : 중·저속 스핀들

70 : 공구 매거진 80 : 구동 실린더

81 : (실린더)로드

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 쌍의 스핀들을 갖는 수직형 머시닝센터는 금속 및 비금속재로 된 가공물을 절삭가공하는 수직형 머시닝 센터에 있어서; 상기 수직형 머시닝 센터의 수직축상에 고속 회전용 스핀들과 중·저속 회전용 스핀들이 상·하 이송 가능하게 장착된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 각 스핀들의 일측에는 스핀들에 장착하기 위한 공구들이 다수개 배열된 회전터릿방식의 공구 매거진이 구비된 것을 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 각 스핀들이 실린더에 의해 상·하 이송되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 머시닝 센터의 전체 구성도이다.

도면에 따르면, 본 발명의 머시닝 센터는 몸체(10)와; 상기 몸체(10)에 수직하게 설치된 주축(이하 "수직축"이라 함)(20)과; 상기 수직축(20) 상에 상·하 이송 가능하게 설치된 수평축(30)과; 상기 수평축(30) 상에 좌·우 이송 가능하게 설치된 스핀들 고정체(40)와; 상기 스핀들 고정체(40)의 하부에 설치되는 고속 스핀들(50) 및 중·저속 스핀들(60)과; 상기 각 스핀들의 일측에 수평으로 설치되어 상기 스핀들에 결합하기 위한 다수개의 공구가 원형 배열된 공구 매거진(70)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 고속 스핀들(50)은 약 20,000rpm/min 이상의 회전수를 가지도록 하고, 중·저속 스핀들(60)은 약 10,000rpm/min 이하의 회전수를 가지도록 하므로써 고속 스핀들(50)에서는 중·정삭 가공을, 중·저속 스핀들(60)에서는 황삭가공이 가능토록 하였다.

도 2는 본 발명에 따른 머시닝 센터의 스핀들을 발췌한 사시도이며, 도 3은도 2에서 스핀들의 사용상태를 나타낸 사시도이다.

도면에 따르면, 본 발명의 스핀들은 스핀들 고정체(40)의 전면에 상호 이격되게 한 쌍의 구동 실린더(80)를 고정 설치하고, 상기 구동 실린더(80)의 (실린더)로드(81) 상에 고속 스핀들(50)과 중·저속 스핀들(60)을 각각 결합하므로써 각 구동 실린더(80)에 의해 각 실린더가 독립적으로 승강 되도록 구성되어 있다.

이때, 상기 구동 실린더(80)는 도 3에서와 같이 두 스핀들중 작업중인 스핀들은 피 가공물을 향해 내려오도록 추압을 발생시키고, 역으로 비 작업중인 스핀들은 올라간 상태를 유지토록 인압을 발생시키므로써 비 작업중인 스핀들의 공구교환이 가능함과 함께 비 작업중인 스핀들이 피 가공물과의 간섭을 피할 수 있도록 하였다.

그리고, 상기 각 스핀들(50,60)은 기존의 벨트 구동형 스핀들을 사용할 경우 스핀들의 무게가 무겁고, 설치면적을 많이 차지하여 구동장치가 복잡해 지며, 고속절삭시에 스핀들의 상하이동속도를 향상시키는데 기계적인 제약이 따른다. 이를 개선하기 위해 구동모터(51,61)와 스핀들(50,60)을 직결한 빌트인(built in)방식을 채택하므로써 고속절삭시 스핀들의 위치제어 속도 및 정도의 저하없이 설치 면적이 최소화되도록 하였다.

참고적으로, 상기 각 스핀들은 원하는 절삭조건에 맞추어서 아래와 같이 구성할 수 있다.

예 1) 저속, 고 토오크<15,000rpm; 고속 스핀들>20,000rpm

예 2) 드릴, 탭핑용 스핀들; 고속 스핀들>20,000rpm

예 3) 고속 미세 구멍가공 스핀들>50,000rpm; 고속 스핀들>20,000

예 4) 고속 연마용 스핀들; 고속 스핀들>20,000 등이다.

이상과 같은 본 발명은 가공물의 저속 범용 장비에서 고속 가공기로의 피 가공물 이송이 필요없어 절삭공정 시간의 단축이 가능하다.

또한, 2대의 가공기 역할이 한 대로도 가능하므로 투자비가 줄고, 장치의 공장 점유면적을 줄일 수 있다.

또한, 두 스핀들을 다양하게 세팅하여 작업의 다양성을 갖출 수 있다.

또한, 절삭가공프로그램을 2개의 스핀들이 공유하므로써 스핀들간의 가공물 원점잡기 등의 작업이 한 번으로 이루어져 가공정도를 높이고, 가공 생산성을 높일 수 있다.

Claims (3)

1. 금속 및 비금속재로 된 가공물을 절삭가공하는 머시닝 센터에 있어서;

   상기 머시닝 센터의 수직축(20) 상에 고속 회전용 스핀들(50)과 중·저속 회전용 스핀들(60)이 상·하 이송 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 한 쌍의 스핀들을 갖는 수직형 머시닝 센터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 스핀들(50,60)의 일측에는 스핀들에 장착하기 위한 공구들이 다수개 배열된 회전터릿방식의 공구 매거진(70)이 구비된 것을 포함함을 특징으로 하는 한 쌍의 스핀들을 갖는 수직형 머시닝 센터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 스핀들(50,60)은 유압 또는 공압 실린더(80)에 의해 상·하 이송되는 것을 특징으로 하는 한 쌍의 스핀들을 갖는 수직형 머신닝 센터.