KR20060028225A

KR20060028225A - 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템

Info

Publication number: KR20060028225A
Application number: KR1020040077294A
Authority: KR
Inventors: 이택민; 김광영; 최병오; 김동수; 김현섭
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: KR100597683B1

Abstract

본 발명은, 베드 상에 적치되는 공작대상물을 이동 가공하는 가공헤드를 갖는 대형 공작기계에 마련되어 가공칩을 제거하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템에 관한 것으로서, 상기 베드의 외측을 향하는 에어분사각을 가지고 상기 가공헤드에 설치되는 에어분사노즐과, 상기 에어분사노즐로 압축공기를 공급하는 에어공급기를 갖는 에어분사유닛과; 상기 베드의 일측에서 상기 가공헤드의 이동에 대응하면서 상기 가공칩을 수령하여 상기 베드의 외측으로 안내하는 칩회수챔버와, 상기 공작기계의 외측에 설치되어 상기 칩회수챔버로부터 전달되는 가공칩을 외부의 가공칩수거통으로 이송하는 칩이송수단을 갖는 적어도 하나의 가공칩수거유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 구조가 비교적 간단하고 소형화되고, 설비 비용이 현격하게 절감되는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템이 제공된다.

공작기계, 가공칩, 가공헤드, 베드, 에어분사, 노즐, 압축공기, 칩회수, 칩이송, 칩수거

Description

대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템 {Cutting chip collecting apparatus system for Oversize machine tool}

도 1은 본 발명에 따른 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템의 사시도,

도 2는 도 1의 가공칩수거유닛 영역을 단면 처리한 정단면도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템의 사시도,

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템의 사시도, 벨

도 5는 도 4의 가공칩수거유닛 영역을 단면 처리한 정단면도,

도 6은 종래 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템의 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 에어분사유닛 11 : 에어분사노즐

13 : 에어공급기 15 : 에어공급관

20 : 가공칩수거유닛 21 : 칩회수챔버

23 : 칩이송수단 24 : 가공칩수거통

25 : 칩이송챔버 27 : 칩이송스크류

본 발명은, 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템에 관한 것이다.

항공기나 선박 등의 대형 구조체는 다양한 형상과 구조의 중대형 구조체 및 기계류부품들의 조합에 의해 구성되며, 이 구조체 및 기계류부품들은 그 크기로 인해서 일반 공작기계에서는 가공이 불가능하고 해당부품에 적합한 각종 특수 전용가공기(이하에서는 "대형 공작기계"로 통칭하고, 첨부도면은 항공기 기체구조물 가공기를 예로 하여 설명함)에서 제작된다.

한편, 대형 공작기계에서 중대형 구조체 및 기계류부품들을 가공 제작할 때에는 방대한 양의 가공칩이 발생하게 된다. 이러한 절식칩을 효과적으로 제거하지 못하면 가공대상물에 악영향을 미치고 공작기계의 가공효율이 급격하게 저하되기 때문에, 대형 공작기계에는 가공칩 처리 시스템이 마련된다.

일반적으로 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템은 공작기계의 베드 상에 쌓이는 가공칩을 흡입하여 처리하는 흡입방식이 주류를 이룬다.

종래 흡입방식의 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템(101)은 도 6에 도시된 바와 같이, 공작기계(201)의 가공헤드(220)에 인접하게 설치되는 흡입기(110) 및 가공칩집진기(120)와, 흡입기(110)와 가공칩집진기(120)의 토출구(123)를 연결하는 에어흡입덕트(130)와, 가공칩집진기(120)의 흡입구(121)로부터 공작기계(201)의 가공헤드(220)를 향해 연장된 가공칩흡입덕트(140)와, 가공칩흡입덕트(140)로부터 분기되어 가공헤드(220)에 설치된 다수의 가공날(230) 사이로 연장된 복수의 흡입후 드(150)를 가지고 있다.

이 가공칩 처리 시스템(101)은 공작기계(201)의 가공헤드(220)가 베드(210) 상부를 왕복 이동할 때, 함께 이동할 수 있도록 설치된다. 그리고, 공작기계(201)의 가공헤드(220)가 다수의 가공날(230)로 베드(210)에 적재된 공작대상물(B)을 가공할 때, 흡입기(110)에서 발생된 흡입력에 의해 공작대상물(B) 및 베드(210) 상에 쌓인 가공칩(A)이 흡입후드(150)와 가공칩흡입덕트(140)를 통해 가공칩집진기(120)에 흡입 처리된다.

그런데, 이러한 종래 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템에 있어서는, 가공칩을 처리하는 방식이 흡입방식으로 이루어지기 때문에, 각 흡입기 및 가공칩집진기, 덕트 및 흡입후드 등의 구성과, 가공칩 처리 시스템이 공작기계의 가공헤드와 함께 위치 이동할 수 있는 이송을 위한 구성 등, 가공칩 처리 시스템의 전반적인 구조가 매우 복잡하고 대형 구조물로 이루어지고, 그 설비 비용 또한 막대하게 소모된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 구조가 비교적 간단하고 소형화되고, 설비 비용이 현격하게 절감되는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 베드 상에 적치되는 공작대상물을 이동 가공하는 가공헤드를 갖는 대형 공작기계에 마련되어 가공칩을 제거하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템에 있어서, 상기 베드의 외측을 향하는 에어분사각을 가지고 상기 가공헤드에 설치되는 에어분사노즐과, 상기 에어분사노즐로 압축공기를 공급하는 에어공급기를 갖는 에어분사유닛과; 상기 베드의 일측에서 상기 가공헤드의 이동에 대응하면서 상기 가공칩을 수령하여 상기 베드의 외측으로 안내하는 칩회수챔버와, 상기 공작기계의 외측에 설치되어 상기 칩회수챔버로부터 전달되는 가공칩을 외부의 가공칩수거통으로 이송하는 칩이송수단을 갖는 적어도 하나의 가공칩수거유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 가공헤드는 상기 베드의 길이방향 양측으로 이동하며; 상기 칩회수챔버는 그 유입단부가 상기 베드의 폭 방향 외측 연부면에 거의 접하고, 배출구가 상기 칩이송수단을 향하도록 상기 가공헤드의 일측 전방 또는/및 후방에 결합되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 칩이송수단은 상기 칩회수챔버의 배출구가 향하는 상기 베드의 외측 길이방향을 따라 상기 공작기계의 외부에 마련되는 상기 가공칩수거통을 향해 설치된 칩이송챔버와, 상기 칩이송챔버 내에 설치되어 모터에 의해 회전하는 칩이송스크류를 갖는 것이 효과적이다.

또한, 상기 칩이송챔버의 하부에는 절삭유배출구가 형성되어 있고, 상기 칩이송챔버 하부영역에는 절삭유수거통이 마련되어 있는 것이 보다 바람직하다.

이때, 상기 칩이송수단은 상기 칩회수챔버의 배출구가 향하는 상기 베드의 외측 길이방향을 따라 상기 공작기계의 외부에 마련되는 상기 가공칩수거통을 향해 설치된 이송컨베이어일 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1의 가공칩수거유닛 영역을 단면 처리한 정단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템(1)은 공작기계(201)의 베드(210)에 쌓이는 가공칩(A)을 베드(210)의 외측을 향해 이동시키는 에어분사유닛(10)과, 베드(210)의 외측으로 이동되는 가공칩(A)을 수집하는 가공칩수거유닛(20)을 포함한다.

에어분사유닛(10)은 공작기계(201)의 가공헤드(220)에 설치되는 복수의 에어분사노즐(11)과, 에어분사노즐(11)로 압축공기를 전달하는 에어공급기(13)로 구성된다.

각 에어분사노즐(11)은 가공헤드(220)에 마련된 복수의 가공날(230) 사이에 설치되며, 에어분사 방향이 후술할 가공칩수거유닛(20)의 칩회수챔버(21)를 향하도록 소정의 에어분사각을 가지고 있다. 그리고, 에어공급기(13)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공작기계(201)의 가공헤드(220) 일 영역에 마련된 소정의 지지부(221)에 설치되어 가공헤드(220)와 함께 이동하면서 에어공급관(15)을 통해 에어분사노즐(11)로 압축공기를 공급한다.

물론, 에어공급기(13)는 공작기계(201)의 외측에 별도로 설치되어 위치 고정될 수도 있다. 이 경우에는 에어공급관(15)이 자유자재로 신축 및 신장될 수 있는 유연성을 갖는 플렉시블 관 형태로 마련되어야 한다.

그리고, 에어공급기(13)는 일반적인 산업분야에서 널리 이용되는 에어콤푸레셔 등을 이용하는 것이 바람직하며, 에어분사노즐(11)로 토출되는 압축공기의 분사력은 공작기계(201)의 베드(210)에 쌓인 가공칩(A)이 비산 되지 않고 베드(210)의 판면을 따라 후술할 가공칩수거유닛(20)의 칩회수챔버(21)를 향해 원활하게 이동될 수 있는 정도가 바람직하다.

가공칩수거유닛(20)은 공작기계(201)의 가공헤드(220)의 이동방향을 따라 이동하면서 베드(210) 외측으로 밀린 가공칩(A)을 수령하여 공작기계(201)의 외측으로 안내하는 칩회수챔버(21)와, 공작기계(201)의 외측에 설치되어 칩회수챔버(21)로부터 전달되는 가공칩(A)을 공작기계(201)의 외부영역으로 이송하는 칩이송수단(23)과, 칩이송수단(23)에 의해 이송되는 가공칩(A)을 수집하는 가공칩수거통(24)을 포함한다.

칩회수챔버(21)는 가공헤드(220)의 일측에 결합되어 가공헤드(220)와 함께 베드(210)의 길이방향을 따라 이동한다. 이때, 칩회수챔버(21)는 가공칩(A)이 원활하게 유입될 수 있도록 그 유입단부(21a)가 베드(210)의 외측 연부면에 거의 접하고, 그 배출구(21b)가 칩이송수단(23)을 향하도록 배치된다. 이 칩회수챔버(21)는 도 1와 같이, 공작기계(201)의 가공헤드(220) 전방 일측에 설치될 수도 있으며, 가공헤드(220)의 후방 또는 가공헤드(220)의 전후방에 모두 설치될 수도 있다.

칩이송수단(23)은 칩회수챔버(21)의 배출구(21b)가 향하는 공작기계(201)의 외측에서 베드(210)의 길이방향을 따라 공작기계(201)의 외측으로 소정의 길이구간만큼 설치된 칩이송챔버(25)와, 칩이송챔버(25) 내에 설치되어 모터(27a)에 의해 회전하는 칩이송스크류(27)를 갖는다.

칩이송챔버(25)는 그 상부가 적어도 칩회수챔버(21)의 배출구(21b) 이동영역에 해당하는 구간만큼 개방되어 있으며, 일측 단부영역의 하부면에 가공칩수거통(24)을 향해 개방된 칩배출개구(29)가 형성되어 있다. 이때, 칩이송챔버(25)의 하부에는 가공칩(A)이 통과되지 않는 정도의 크기를 갖는 절삭유배출구(25a)가 형성되어 있고, 칩이송챔버(25) 하부에는 절삭유배출구(25a)로부터 배출되는 절삭유를 수령하는 절삭유수거통(26)이 배치되어 있는 것이 바람직하다.

칩이송스크류(27)는 모터(27a)에 의해 회전함으로써 가공칩(A)을 칩이송챔버(25)의 칩배출개구(29)로 이송시킨다. 이 칩이송스크류(27)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 이송컨베이어(27')로 대체될 수 있는데, 이송컨베이어(27')일 경우에는 도면에 도시된 바와 같이, 가공칩(A)의 이탈을 방지하기 위한 컨베이어커버(25')를 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 이송컨베이어(27')일 경우에는 컨베이어 매트를 금속망상의 매트로 마련하는 것이 바람직하다. 이는 가공칩(A)에 의한 컨베이어 매트의 손상을 방지함과 동시에, 절삭유의 원활한 배출을 고려한 것이다.

여기서, 가공칩수거유닛(20)은 도 1 및 도 2, 도 4 및 도 5와 같이, 공작기계(201)의 폭 방향 일측에 단일 유닛으로 마련될 수도 있으며, 도 3과 같이, 공작기계(201)의 폭 방향 양측에 한 쌍의 유닛으로 마련될 수도 있음은 물론이다. 또한, 공작기계(201)의 구조 및 설치여건에 따라서, 가공칩수거유닛(20)은 공작기계 (201)의 길이방향 양측에 마련되거나, 길이방향 적어도 어느 한 영역에 마련될 수도 있다. 물론, 가공칩수거유닛(20)은 공작기계(201)의 사방에 마련될 수도 있다.

이러한 구성에 의해서 본 발명에 따른 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템(1)의 가공칩 처리과정을 설명한다.

항공기 등의 대형 구조체 또는 대형 기계류부품들을 가공하기 해당 공작대상공작기계(201)의 베드(210)에 적치하고 공작기계(201)를 가동시키면, 공작기계(201)의 가공헤드(220)가 미리 프로그램 된 위치로 이동하면서 공작대상물(B)을 가공하게 된다.

공작대상물(B)의 가공이 시작되면 공작대상물(B)을 포함한 공작기계(201)의 베드(210) 상에 상당량의 가공칩(A)이 쌓이게 된다.

그러면, 가공칩 처리 시스템(1)이 동작하여 에어공급기(13)로부터의 압축공기가 가공헤드(220)에 설치된 복수의 에어분사노즐(11)을 통해 분사되어 가공칩(A)을 칩회수챔버(21) 측으로 이동시킨다. 이때, 칩회수챔버(21) 역시 가공헤드(220)와 함께 이동하게 되므로 베드(210) 상에 쌓이는 가공칩(A)은 가공헤드(220)의 이동과 에어분사방향에 따라서 칩회수챔버(21)로 원활하게 이동된다.

그리고, 칩회수챔버(21)로 유입된 가공칩(A)은 칩회수챔버(21)의 배출구(21b)를 통해 칩이송수단(23)으로 공급된 다음, 칩이송수단(23)에 의해 가공칩수거통(24)에 수집되어 폐기처분된다.

이와 같이, 공작기계의 베드에 쌓이는 가공칩을 압축공기를 이용하여 가공헤드의 움직임에 대응하여 베드의 외측으로 이동시키고, 베드의 외측으로 이동된 가공칩을 회수하여 공작기계의 외부에 마련된 가공칩수거통으로 수집하여 폐기처분할 수 있도록 함으로써, 가공칩 처리 시스템의 구조를 비교적 간단하게 구성할 수 있다. 이에 따라, 가공칩 처리 시스템을 비롯한 대형 공작기계의 설비가 간단해 빌 뿐만 아니라 전체적인 설비 비용이 현격하게 절감될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 구조가 비교적 간단하고 소형화되고, 설비 비용이 현격하게 절감되는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템이 제공된다.

Claims

베드 상에 적치되는 공작대상물을 이동 가공하는 가공헤드를 갖는 대형 공작기계에 마련되어 가공칩을 제거하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템에 있어서,

상기 베드의 외측을 향하는 에어분사각을 가지고 상기 가공헤드에 설치되는 에어분사노즐과, 상기 에어분사노즐로 압축공기를 공급하는 에어공급기를 갖는 에어분사유닛과;

상기 베드의 일측에서 상기 가공헤드의 이동에 대응하면서 상기 가공칩을 수령하여 상기 베드의 외측으로 안내하는 칩회수챔버와, 상기 공작기계의 외측에 설치되어 상기 칩회수챔버로부터 전달되는 가공칩을 외부의 가공칩수거통으로 이송하는 칩이송수단을 갖는 적어도 하나의 가공칩수거유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템.
제1항에 있어서,

상기 가공헤드는 상기 베드의 길이방향 양측으로 이동하며;

상기 칩회수챔버는 그 유입단부가 상기 베드의 폭 방향 외측 연부면에 거의 접하고, 배출구가 상기 칩이송수단을 향하도록 상기 가공헤드의 일측 전방 또는/ 및 후방에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템.
제2항에 있어서,

상기 칩이송수단은

상기 칩회수챔버의 배출구가 향하는 상기 베드의 외측 길이방향을 따라 상기 공작기계의 외부에 마련되는 상기 가공칩수거통을 향해 설치된 칩이송챔버와,

상기 칩이송챔버 내에 설치되어 모터에 의해 회전하는 칩이송스크류를 갖는 것을 특징으로 하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템.
제3항에 있어서,

상기 칩이송챔버의 하부에는 절삭유배출구가 형성되어 있고, 상기 칩이송챔버 하부영역에는 절삭유수거통이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템.
제2항에 있어서,

상기 칩이송수단은

상기 칩회수챔버의 배출구가 향하는 상기 베드의 외측 길이방향을 따라 상기 공작기계의 외부에 마련되는 상기 가공칩수거통을 향해 설치된 이송컨베이어인 것을 특징으로 하는 대형 공작기계용 가공칩 처리 시스템.