KR20190030694A - 다기능 머시닝 센터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작 기계(10)용 베이스에 관한 것으로, 상기 베이스는, 머신 베드(12)로서, 상기 머신 베드(12)는 제1 엔드 이펙터(38, 48, 54)가 설치된 제1 워크 모듈(28)과, 상기 머신 베드(12)를 한정하는 상호 마주보는 양 면들 사이의 영역에 있는 기초 표면 상에 구비된 제2 엔드 이펙터(38, 48, 54)가 구비된 제2 워크 모듈(30)을 포함하고, 상기 마주보는 양 면들은 수직방향에서 보았을 때 상기 머신 베드(12)의 하면(16)과 상면(17) 사이로 연장되는, 머신 베드(12); 상기 제1 워크 모듈(28)을 고정할 수 있도록 상기 머신 베드(12)에 대해 상대적으로 고정된 제1 베어링 요소(26); 및 상기 제2 워크 모듈(30)을 고정할 수 있도록 상기 머신 베드(12)에 대해 상대적으로 고정된 제2 베어링 요소(29)를 포함하고, 상기 제1 베어링 요소(26)와 상기 제2 베어링 요소(29)는 종방향(15)에서 보았을 때 상하로 배열된다.

Description

다기능 머시닝 센터

본 발명은, 공작 기계를 위한 베이스, 공작 기계를 위한 워크 모듈 및, 그 베이스 및 워크 모듈을 갖는 공작 기계에 관한 것이다.

베이스를 갖는 선반의 형태인 공작 기계는 DE 20 2015 102 057 U1로부터 파악될 수 있다. 베이스는 엔드 이펙터로서 척을 갖는 제1 워크 모듈이 장착되고 터릿의 형태인 제2 워크 모듈이 장착된 머신 베드를 포함한다. 제1 워크 모듈은 머신 베드 상의 슬라이드 가이드의 형태인 가이드 레일 상에서 가이드된다. 슬라이드 가이드와 터릿의 마운트는 같은 레벨에 위치한다. 선반이 작동중일 때, 회전 공구는 터릿으로부터 셋업되고 척의 축방향 이송경로상에서 반경방향으로 물려진다. 터릿에 클램프된 미가공 부품은 슬라이드 가이드 상부에서 회전 공구로 반경방향으로 회전 및 안내된다. 이러한 방법에 의하여, 미가공 부품은 회전 운동으로 가공된다. 그러나, DE 20 2015 102 057 U1의 공작 기계는 밀링 머신과 같은 다른 공작 기계로 쉽게 전환되지 못한다.

베이스를 갖는 공작기계는 DE 20 2009 014 709 A1로부터도 알 수 있다. 베이스는 엔드 이펙터로서 척을 갖는 제1 워크 모듈이 장착되고 척에 물려 있는 미가공 부품을 가공하기 위한 복수의 제2 워크 모듈이 장착된 머신 베드를 포함한다. 제1 워크 모듈은 가이드 레일 상에서 수송 가이드의 형태로 수행된다. 제1 워크 모듈은 개별 제2 워크 모듈들의 사이에서 머신 베드의 외벽 상의 머신 베드 외측의 척에 클램프된 미가공 부품을 가이드한다. 이러한 방법으로, 미가공 부품은 개별 제2 워크 모듈들 사이에서 이송되고 그 과정에서 가공된다. 개개의 제2 워크 모듈들은 교체 가능하다.

개별 워크 모듈들이 머신 베드의 외벽의 외측에서 가이드될 때, 머신 베드의 종방향 면은 가능한 많은 제2 워크 모듈들을 구비하는데 사용된다. 이것이 공작 기계 자체의 고급 모듈화 디자인을 유도하지만, 여러 공작 기계들이 서로 간에 순차적으로 배치되어 있다면, 많은 공간이 필요하게 된다. 왜냐하면 개별 공작 기계가 다음 공작 기계에 대하여 전방으로 셋업되어야 하기 때문이다. 뿐만 아니라, 이러한 공작 기계의 척의 이동 범위가 근본적으로 2 개의 이동 방향, 즉 수직방향 및 종방향으로 제한된다. 횡방향의 이동은 DE 20 2009 014 709 A1의 공작 기계에서는 불가능하다.

본 발명의 목적은 공간을 절약할 수 있으며, 고급 모듈화되고 동시에 공작 기계의 비용을 절감할 수 있는 디자인을 제공할 수 있는 개선된 공작 기계용 베이스를 제시하는데 있다.

본 발명의 일 특징에 의하면, 공작 기계용 베이스는, 머신 베드로서, 상기 머신 베드는 제1 엔드 이펙터가 설치된 제1 워크 모듈과, 상기 머신 베드를 한정하는 상호 마주보는 양 면들 사이의 영역에 있는 기초 표면 상에 구비된 제2 엔드 이펙터가 구비된 제2 워크 모듈을 포함하고, 상기 마주보는 양 면들은 수직방향에서 보았을 때 상기 머신 베드의 하면과 상면 사이로 연장되는, 머신 베드; 상기 제1 워크 모듈을 고정할 수 있도록 상기 머신 베드에 대해 상대적으로 고정된 제1 베어링 요소; 및 상기 제2 워크 모듈을 고정할 수 있도록 상기 머신 베드에 대해 상대적으로 고정된 제2 베어링 요소를 포함하고, 상기 제1 베어링 요소와 상기 제2 베어링 요소는 종방향에서 보았을 때 상하로 배열된다.

DE 20 2009 014 709 Al으로부터 시작하면, 상기 제시된 베이스는 상기 워크 모듈들을 상기 머신 베드의 외벽을 따라 가이드하는 것이 아니고 상기 머신 베드의 내벽을 따라 가이드하는 것을 고려했다는 점을 기초로 한다. 이에 의해, 결과적으로 상기 공작 기계의 벽들은 자유롭게 되고, 복수의 공작 기계들이 공간을 절약하는 방법으로 나란히 배열될 수 있게 된다. 그럼에도 제시된 모듈화 디자인의 아이디어는 완전히 이해되지 않을 수 있다. 개선된 무게중심은, 예를 들어 판형 금속의 가공시, 상기 머신 베드 자체가 무게면에서 경량화될 수 있다는 것을 의미한다.

일 실시예는 상기 머신 베드의 상기 상면에 배치되는 기초부를 포함하는 상기 베이스를 포함하고, 상기 기초부는 상기 제2 베어링 요소로부터 상기 제1 베어링 요소를 분리시킨다. 이에 의해, 상기 머신 베드의 안쪽은 주변으로부터 밀폐되며, 그에 따라 예를 들어 상기 기초부를 제거하는 것에 의해 워크 모듈들을 교체하는데 있어 용이하게 이용될 수 있다.

상기 베이스의 일 실시예에서는, 특히 상기 기초부는 플레이트이다. 플레이트는 저비용과 표준화된 방법에 의해 제조되고 이송되기 용이하다.

상기 베이스의 바람직한 일 실시예에서는, 상기 제1 베어링 요소는, 수직방향에서 보았을 때 상기 머신 베드의 상기 상면을 지향하지 않은채 상기 기초부의 상면에 배치된다. 이에 의해, 상기 베이스 상부의 바깥쪽은 본 발명의 아이디어를 벗어남이 없이 상기 워크 모듈을 지지시키는데 사용될 수 있으며, 상기 아이디어에 따르면 최종 공작 기계의 면들은 제조 라인의 공간절약 디자인을 위해 방해받지 않는다.

상기 베이스의 추가적인 실시예에서는, 상기 제1 베어링 요소는 상기 수직방향에 소정각을 이루는 가이드방향으로 상기 제1 워크 모듈을 가이드하는 가이드 레일이고, 상기 가이드 레일에 이격되어 평행한 다른 가이드 레일은 상기 기초부의 상면에 배치된다. 이러한 두 개의 가이드 레일들은 상기 제1 워크 모듈의 매우 안정적인 지지를 가능하게 한다.

추가적인 실시예에서는, 상기 베이스는 이송 요소를 지지하도록 상기 두 개의 가이드 레일들 사이에 배치되는 추가 베어링 요소를 포함한다. 이에 의해, 미가공 부품 또는 가공물 및/또는 공구를 상기 공작 기계의 하나의 엣지면 뿐만 아니라 상기 공작 기계의 양 엣지면들을 통하여 이송시키기 위해, 상기 제1 워크 모듈의 적절한 디자인이 제3 워크 모듈을 일체화하여 상기 최종 공작 기계로 만드는 것을 가능하게 한다.

상기 공작 계의 다른 실시예에서는, 상기 제2 베어링 요소는 수직방향에서 보았을 때 상기 기초부의 밑에 배치된다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 공작 기계용 워크 모듈은, 기초 유닛; 상호간 이격되어 있으며, 베어링 유닛 상에 설치할 수 있도록 상기 기초 유닛으로부터 수직방향에 대하여 반대방향으로 연장하는 두 개의 설치 다리들; 및 엔드 이펙터를 고정하기 위한 고정 요소를 포함한다. 이 워크 모듈은 상기 언급된 컨베이어 벨트의 사용을 허용할 수 있는 디자인을 제시한다.

본 발명의 추가적인 특징에 따라, 공작 기계는, 위에서 언급된 어느 하나의 베이스들 중 어느 하나와 상기 제1 워크 모듈과 같이 위에서 언급된 워크 모듈을 포함하고, 상기 워크 모듈의 설치 다리들 중 하나와 상기 제1 베어링 요소 상에 슬라이딩될 수 있게 되어 있다. 상기 제2 설치 다리는 상기 제2 평행 가이드 레일 상에 지지될 수 있다.

상기 공작 기계의 일 실시예는 공구 또는 미가공 부품이나 워크피스를 이송하기 위한 상기 두 개의 설치 다리들의 사이에 배치된 이송 요소를 포함한다.

DE 20 2009 014 709 Al으로부터 시작하면, 상기 제시된 베이스는 상기 워크 모듈들을 상기 머신 베드의 외벽을 따라 가이드하는 것이 아니고 상기 머신 베드의 내벽을 따라 가이드하는 것을 고려했다는 점을 기초로 한다. 이에 의해, 결과적으로 상기 공작 기계의 벽들은 자유롭게 되고, 복수의 공작 기계들이 공간을 절약하는 방법으로 나란히 배열될 수 있게 된다. 그럼에도 제시된 모듈화 디자인의 아이디어는 완전히 이해되지 않을 수 있다. 개선된 무게중심은, 예를 들어 판형 금속의 가공시, 상기 머신 베드 자체가 무게면에서 경량화될 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 일 제조 라인을 개략적으로 표현한 것이다.
도 2는 도 1의 제조 라인의 일 부분의 사시도이다.
도 3은 도 1의 제조 라인에서 플랜지 선반으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.
도 4는 도 1의 제조 라인에서 다른 플랜지 선반으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.
도 5는 도 1의 제조 라인에서 샤프트 선삭 머신으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.
도 6은 도 1의 제조 라인에서 바 선삭 머신으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.
도 7은 도 1의 제조 라인에서 다른 바 선삭 머신으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.
도 8은 도 1의 제조 라인에서 밀링 머신으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.
도 9는 도 1의 제조 라인에서 샤프트 밀링 머신으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.
도 10은 도 1의 제조 라인에서 샤프트 피니시 머신으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.
도 11은 도 1의 제조 라인에서 이중 테이블 밀링 머신으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.

상기와 같이 기술된 본 발명의 특징들 및 그 특징들의 도출과정은 첨부된 도면들과 연계되어 상세히 기술된 다음의 실시예들 설명에 의하여 명확해질 것이다.

도면에서 동일한 요소들에 대하여 동일한 지시부호가 사용되었으며, 한 번만 설명되었다. 도면들은 단순히 개념적으로 제시된 것이며, 특히, 실제의 기하학적 비율을 표시하는 것은 아니다.

도 1과 도 2은 제조 라인(1)의 개략적 표현을 보여준다. 제조 라인(1)은 공구들에 의해 미가공 부품으로부터 추가적으로 특정되지 않는 가공 부품들의 제조를 위해 사용될 수 있다.

제조 라인(1)은, 미가공 부품들(2)이 보관되는 미가공 부품들의 수납칸과, 공구들이 보관되는 공구칸(3)을 포함한다. 미가공 부품(2)들의 수납칸 및 공구칸(3)의 각 집게 로봇(4)은 하나의 미가공 부품 또는 공구를 집고 셋업 스테이션(5) 상에서 플레이트(6)를 조립하기 위해 그것을 사용할 수 있다. 충분히 많은 수의 플레이트(6)가 플레이트 저장부(7)에 저장된다.

미가공 부품들 또는 공구들이 구비된 플레이트(6)는 공작 기계들(10)의 줄(9)로 컨베이어 벨트(8) 상에서 이송될 수 있다. 공작 기계들(10)은 미가공 부품들로부터 추가적으로 특정되지 않는 워크피스의 제조를 위한 공구들을 사용하는 앞에서 언급된 목적을 충족하기 위해 제조 과정을 협동하여 수행한다.

줄(9)에 있는 각각의 공작 기계는 하나 또는 여러 중간 제조 과정의 단계를 수행한다. 이를 위해, 집게 로봇(4)은 각각의 중간 과정을 수행하도록, 플레이트들(6)로부터 미가공 부품 및/또는 공구들을 집고, 공작 기계(10)에 그것들을 장착시킨다. 중간 과정이 완료되거나, 어떤 공구가 더이상 필요없으면, 집게 로봇(4)은, 중간 아니면 완료가 된 물품이나 더이상 사용되지 않는 공구를, 각각의 플레이트(6)에 놓게 되며, 그러면 플레이트(6)는 다음의 공작 기계(10)로 이동하여 다음의 중간 과정이 진행되도록 하거나 복귀하여 이전의 칸(2,3)으로 돌아간다. 이후에서 '미가공 부품' 및 '워크 피스'의 용어의 의미를 명확히 구분하기 위해, '미가공 부품'은 미가공 부품들(2)의 수납칸에서 온 것인지 또는 다른 공작 기계의 이전 중간 과정으로부터의 중간 물품인지와 관계없이 공작 기계(10)로 이송되어 가공될 재료을 가리키는 의미이다. '워크 피스'는 공작 기계(10)에 의해 가공되는 '미가공 부품'을 가리킨다. 따라서 어느 하나의 공작 기계(10)를 떠난 '워크 피스는 다른 공작 기계(10)의 '미가공 부품'이 된다.

제조 라인(1)의 구성요소들에 대한 에너지 공급 및 제어는 대응되는 컨트롤 캐비닛(11)에 의해 수행된다. 상세하게 도시되지 않은 제어 센터는 집게 로봇(4)과 플레이트(6)에 의한 재료의 과정을 제어한다.

제조 라인(1)은 매우 모듈화되어 있다. 이것은 제조 라인(1)이 간단하게 모듈들을 교체함으로써 가능한 많은 제조 시나리오들에 맞게 조정될 수 있다는 것을 의미하며, 그 제조 시나리오에 맞게 조정되기 위하여 프로그램의 조정 외에 어떠한 기계적인 변환 조치들이 필요하지 않다.

한편으로는 이것은 개별 공구칸(3)을 나란히 배열한 것에 기인한다. 통상 새로운 제조 시나리오를 위하여 제조 과정이 완전히 변경될 필요는 없으며, 개별 중간 과정들이 새로운 제조 시나리오에 맞게 변경된다. 도 1에 도시된 제조 라인은 각 공작 기계(10)를 개별적으로 교체하는 것으로 이러한 중간 과정이 다시 조정되는 것을 가능하게 한다. 이것이 제조 라인(1)의 제조 과정에서의 각각의 모든 중간 과정이 개별 공작 기계(10)에 의해 달려 있는 이유이다.

다른 한편으로는, 개별 공작 기계들(10) 자체는 모듈화 디자인을 가진다. 이에 의해, 공작 기계(10)는 간단한 재조정에 의해 새로운 중간 과정에 맞추어 변경되는 것이 가능하다.

도 3은 도 1의 제조 라인에서 플랜지 선반으로 수행되는 공작 기계의 사시도이다.

공작 기계(10)의 예시로서 플랜지 선반이 상세하게 설명되기 전에, 모듈화를 이루기 위한 모든 공작 기계(10)의 공통 디자인이 먼저 설명될 것이다.

모든 공작 기계(10)는 받침발(13) 위의 머신 베드(12)를 갖는다. 예를 들어, 머신 베드(12)는 판형 금속의 가공에 의해 형성된다. 워크 모듈들이 수납될 수 있는 머신 베드(12)의 안쪽에 내부 공간(14)이 생긴다. 이것은 뒤에서 상세히 설명될 것이다.

수직 방향(15)에서 보았을 때, 머신 베드(12)는 하면(16)과 상면(17) 사이로 연장되어 있으며, 받침발(13)은 하면(16)에 부착된다. 머신 베드(12)는 또한 횡방향(19)보다 긴 길이를 갖는 길이방향(18)으로 연장된다. 또한 도면들에서 수직방향(15)은 z 방향, 길이방향(18)은 y 방향, 횡방향(19)은 x 방향이다.

보호 하우징(20)이 머신 베드(12)의 위에 배치된다. 예를 들어, 보호 하우징(20)은 회전되는 재료들로부터 공작 기계(10)의 주변에 서있는 작업자를 보호한다. 도 3에 의하면, 닫힘 상태에서 보호 하우징(20)의 내부 공간(21)은 승강 도어(22)를 통하여 진입될 수 있다. 승강 도어(22)를 수직 방향으로 열기 위해 손잡이(23)가 승강 도어(22)에 구비된다. 승강 도어(22)의 일 예시가 도 11에 도시되었다. 보호 하우징(20)의 내부 공간(11)은 승강 도어(22)의 윈도우(24)를 통하여 외부에서 볼 수 있다.

보호 하우징(20)의 내부 공간(21)에는 플레이트 형상의 기초부가 머신 베드(12)의 상면(17)에 고정되어 있으며, 이 기초부는 이후에서 기초 플레이트(25)로 지칭된다. 플레이트로 보여진 기초부는 단순히 예시이며, 다른 가능한 형태로 제작될 수 있다. 기초 플레이트(25)로 제조된 기초부 상에는, 제1 가이드 레일(26)의 형태인 제1 베어링 요소와 제2 베어링 요소가 가이드 방향인 길이방향(18)을 따라 평행하게 배치되어 있다.

기초 플레이트(25)가 머신 베드(12)에 고정되어 있으므로, 가이드 레일들(26, 27)은 머신 베드(12)에 대하여 고정되어 있다. 머신 베드(12)와 기초 플레이트(25)은 조합하여 여러 워크 모듈을 고정하기 위한 베이스를 포함한다. 이 경우, 기초 플레이트(25)는 워크 모듈이 고정되는 최대의 고정 베이스 면을 한정한다. 이러한 워크 모듈들은 소위 엔드 이펙터를 구비하고 이를 이동시킨다. 엔드 이펙터라는 용어는 로보틱스에서의 기구 체인의 단부를 지칭한다. 이 정의로부터 벗어나서, 여기서의 '엔드 이펙터'는 가공을 위한 미가공 부품을 집는 공작 기계의 지점을 의미하는 것으로 지칭한다. 이것은 엔드 이펙터가 미가공 부품을 위한 공구 또는 척과 같은 홀더가 된다는 것을 의미한다.

제1 워크 모듈(28)은 설명될 방법으로 길이방향(18)으로 이송되기 위해 가이드 레일들(26, 27)에 지지될 수 있다. 기초 플레이트(25)의 하부에는 제2 베어링 요소가 서포트로도 불리는 서포트 베어링(29)의 형태로 머신 베드(12)에 배치되어 있다. 제2 워크 모듈(20)은 서포트 베어링(29) 상에 지지될 수 있다.

제1 워크 모듈(28)은 기초 유닛(31)을 포함한다. 설치 다리들(32)은 머신 베드(12)의 상면(17)을 향하여 기초 유닛(31)으로부터 수직방향(15)의 반대방향으로 돌출된다. 기초 유닛(31)과 설치 다리들(31)은 조합되어 이송 캐리지를 형성하며, 설치 다리들(31)은 가이드를 위한 제1 가이드 레일(26)과 제2 가이드 레일(27)에 삽입된다. 길이방향(18)으로 가이드 레일들(26, 27) 상의 캐리지(31)를 이송시킬 수 있는 벨트 구동 스핀들(33)이 승강 도어(22)의 반대쪽인 공작 기계(10)의 측면에 배치된다. 캐리지(31, 32)가 길이방향(18)으로 이동될 수 있으므로, 아래에서는 y 캐리지(31, 32)로 지칭될 것이다.

추가적으로 두 개의 레일들(34)이 워크 모듈(28)의 기초 유닛(31)의 일측면에 승강 도어(22)를 향하여 배치되며, 레일들(34)은 횡방향(19)으로 다른 캐리지(35)를 가이드한다. 추가 캐리지(35)가 횡방향(19)으로 이송 가능하므로, 아래에서는 x 캐리지(35)로 지칭될 것이다. x 캐리지(35)는 또한 벨트 구동 스핀들(33)을 통하여 구동될 수 있다.

마지막으로, 피봇 주축대(36)가 x 캐리지(35) 즉, 제1 워크 모듈(28) 상에 배치되어 있으며, 스핀들 직접 드라이브(37)를 통하여 수직방향(15)으로 이송될 수 있다. 따라서, 피봇 주축대(36)는 아래에서 z 캐리지(36)으로 지칭된다.

회전 척(38)의 형태로서의 엔드 이펙터가 수직방향(15)의 반대방향으로 보았을 때 z 캐리지(36)의 하단에 배치되어 있으며, 여기에 미가공 부품(39)이 클램프되고 선회될 수 있다. 미가공 부품들(39)은 컨베이어 벨트(40)에 배치되며, 컨베이어 벨트(40)는 다른 미도시 베어링 요소 상에 있으며, y 캐리지(31, 32)의 기초 유닛(31)의 밑에서 가이드된다. 결국, 터릿(41)은 서포트 베어링(29) 상에 지지되고, 도시되어 상세히 설명되지는 않은 선삭 공구가 미가공 부품(39)을 가공하기 위해 터릿(41)으로부터 수직방향(15)을 따라 위쪽 방향으로 인출된다.

척(38)은 x 캐리지(35), y 캐리지(31, 32) 및 z 캐리지(36)에 의해 공간(15, 18, 19) 내에 세 가지 모든 방향으로 이송될 수 있다.

플랜지 가공을 위해, 척(38)은 컨베이어 벨트(40)를 통하여 공작 기계(10)로 공급된 미가공 부품(39)을 집고 선회시키는데 사용된다. 척(38)이 공간(15, 18, 19) 내에서 세 가지 모든 방향으로 이송 가능하게 됨에 따라, 척(38)에 클램프된 회전 미가공 부품은 터릿(41)으로 공구에 의하여 이송되고 가공될 형상에 맞추어 거기에서 이동될 수 있다. 플랜지 가공 작업이 완료된 후, 위와 같이 제조되는 워크 피스는 컨베이어 벨트(40)에 다시 놓여지고, 컨베이어 벨트(40)는 공작 기계(10)로부터 완료된 워크 피스를 이송한다.

도 3에 도시된 것과 같이, 단지 세 개의 캐리지들과 대응하는 세 개의 드라이브들이 컨베이어 벨트(40)로부터 워크 피스(39)를 집는 것을 포함하여 플랜지를 선회시키는데 필요하다. DE 20 2015 102 057 U1와 달리, 도 3의 공작 기계(10)는 고유한 워크 피스 가져오기 및 보내기 메카니즘을 필요로 하지 않다. 적어도 하나의 엔드 이펙터를 이송시키는데 사용되기도 하는 x, y 및 z 캐리지들은, 미가공 부품(39)을 집고 워크 피스를 척(38) 놓는데 사용될 수 있다. 이것은 현저한 비용 절감을 가져올 뿐만 아니라, 현저하게 줄어든 가공공간을 필요로 한다. 그러나, 도 3의 공작 기계는 횡방향(19)에서 DE 20 2009 014 709 U1과 같은 이동의 자유를 감축함이 없이 도 1의 제조 라인(1)으로 완전히 일체화될 수 있다.

제1 워크 모듈(28)과 제2 워크 모듈(20)이 하나씩 수직방향으로 배열되는 것과, 두 개의 워크 모듈들(28, 30) 사이에 미가공 부품(39)을 도입시키는 것에 의하여 특히 장점이 도출된다. 비록 두 개의 워크 모듈들(28, 30)이 기본적으로 하나 위에 다른 하나가 배치되는 것이나, 제1 워크 모듈(28)이 이송될 수 있는 기초 플레이트(25)는 머신 베드(12)의 안정성을 제공한다.

일반적으로 플레이트는 구하기 쉽고 저렴하다. 이것이 도 3에 보인 플레이트를 갖는 본 발명의 디자인이 특히 우수한 이유이다.

도 4는 도 1의 제조 라인에서 다른 플랜지 선반으로 수행되는 공작 기계(10)의 사시도이다.

도 3과 도 4의 공작 기계들의 비교는 수행된 모듈화의 분명한 그림을 제시한다. 승강 도어(22)의 밑에 간단히 드로어(42)를 장착함으로써, 공작 기계(10)에, 드로어(42)에 의하여 교체용으로서의 미가공 부품들(39)의 수동 장착 옵션 또는 도 3의 컨베이어 벨트(40)를 통하여 미가공 부품(39)의 자동화된 교체 또는 추가 옵션을, 제공하는 것이 매우 용이해진다. 명백히, 이것이 요구되면 드로어(42)는 미가공 부품과 함께 자동적으로 로딩될 수 있다.

도 5는 도 1의 제조 라인에서 샤프트 선삭 머신으로 수행되는 공작 기계(10)의 사시도이다.

샤프트 선삭 머신으로 수행되는 도 5의 공작 기계(10)와 플랜지 선반으로 수행되는 도 3과 도 4의 공작 기계들(10)의 기본적인 차이는 터릿(41)이 이제 제1 워크 모듈(28)에 고정된다는 것이다. 반면, 제1 워크 모듈(28)은 기본적으로 도 3과 도 4의 공작 기계들과 동일한 디자인을 가진다.

가공될 미가공 부품(39)은 척(38)을 갖는 바이스(43)에 클램프되어 있으며, 바이스(43)는 스핀들(지시부호 미부여)에 부착되어 있고, 상기 스핀들은 길이방향(18)으로 이송될 수 있게 되어 있다. 바이스(43)의 척(38)은 기초 플레이트(25)에 서 있다. 길이방향에 대하여 척(38)과 반대쪽에 놓여 있으며 바이스(43)에 속하는 심압대(44)는 서포트 베어링(29)상에 지지된다. 본 실시예에서, 서포트 베어링은 머신 베드(12)의 상면(17)에 위치되어 있다. 안정성을 높이기 위해, 심압대(44)는 머신 베드(12)에 볼트에 의해 고정될 수 있다.

도 5의 공작 기계(10)에는 미가공 부품(39)이 전방 및 후방으로 로딩될 수 있다. 도 5에는 공작 기계(10)에 미가공 부품(39)이 전방으로 로딩되어 있다.

도 3 또는 도 4에 따른 플랜지 선반으로부터 공작 기계(10)를 도 5에 따른 샤프트 선삭 머신으로 변경되기 위해 오로지 터릿(41)을 제1 워크 모듈(28)에 부착시키는 것이 필요하다는 것이 도 5에 도시된 것으로부터 명확히 보인다. 제2 워크 모듈(20)로서, 심압대(44)가 샤프트 선삭 머신(10)에 장착될 것이다.

도 6은 도 1의 제조 라인에서 바 선삭 머신으로 수행되는 공작 기계(10)의 사시도이다.

바 선삭 머신으로 수행되는 공작 기계(10)는 샤프트 선삭 머신으로 수행되는 도 5의 공작 기계(10)에 어떻게 길이방향(18)으로 미가공 부품이 후방으로부터 함께 로딩될 수 있는지에 대한 하나의 예시이다. 이러한 목적을 위하여, 길이방향(18)에서 보았을 때 공작 기계(10)의 후방에서 셋업되는 매거진(45)이, 미가공 부품(39)로서의 샤프트 또는 로드를 공작 기계(10)에 로딩시키거나, 가공후의 공작 기계(10)로부터 완료된 워크 피스를 언로딩시킨다.

도 6은 또한 선택되는 터릿(41)을 보이고 있으며, 터릿(41)은 수직방향(15)에서 보았을 때 미가공 부품(39)의 밑에 배치될 수 있을 것이다. 명료성을 위하여, 선택 터릿(41)은 상세히 설명되지 않을 것이다.

도 7은 도 1의 제조 라인에서 다른 바 선삭 머신으로 수행되는 공작 기계(10)의 사시도이다. 도 7은, 명료성을 위하여, 지시부호가 없는 몇 개의 요소들을 보이고 있다.

도 6에서 지적한 것과 같이, 추가 공구들은 선택 추가 터릿(41)을 이용하는 공작 기계(10)에 일체화될 수 있다. 도 7에서는, 더 많은 공구들의 일체화 아이디어가 제1 워크 모듈(28)을 두 개를 구비하는 것으로 확장되고 있다. 미가공 부품(39)은, 로드의 경우, 두 개의 제1 워크 모듈(28) 사이에서 가공되고 있으며, 두 개의 제1 워크 모듈들(28)은 지지 가이드 레일(46)을 통하여 상호간에 가이드된다.

도 3 내지 도 6의 터릿(41) 대신에, 도 7에서는 블록 다이가 사용된다. 공구들(48)이 각각 부착되는 것은 공구 이송 플레이트(47)이다. 공구 이송 플레이트(47) 상의 공구들(48)은, 가공을 위하여 대응되는 x, y 및 z 캐리지들을 통하여 제1 워크 모듈(28)과 함께 워크 피스(39)로 이송될 수 있다.

도 8은 도 1의 제조 라인에서 밀링 머신으로 수행되는 공작 기계(10)의 사시도이다.

도 4의 공작 기계(10)와 유사하게, 도 8의 공작 기계(10)는 제1 워크 모듈(28) 상의 척(38)을 보이고 있으며, 다만, 척(38)은 회전하지 않는다. 이 척(38)에는 공구들(48)이 클램프되며, 공구들(48)은 터릿(41)에 의하여 제공되고, 터릿(41)은 브래킷(49)에 의하여 제1 워크 모듈(28)에 부착된다. 척(38)과 클램프된 공구(48)는 그에 따라 조합되어 엔드 이펙터를 형성한다. 도 8의 터릿(41)은 횡방향 축(19)을 중심으로 회전될 수 있다. 이에 의해, 터릿(41)에 물린 공구들(48)이 척(38)으로 회전되어 삽입되고, 반대로 다시 제거될 수 있다.

가공될 미가공 부품(39)은 제2 워크 모듈(30)로서의 회전 브리지(50)에 고정되며, 회전 브리지(50)은 도 3과 유사하게 서포트 베어링(29)에 지지된다. 미가공 부품(39) 컨베이어 벨트(40)를 통하여 도 3과 유사하게 공급될 수 있다. 다만, 공작 기계(10)는, 대체 또는 추가 옵션으로 도 4로부터의 드로어(42)를 통하여 로딩될 수 있다. 도 3 및 도 4와 달리, 회전 브리지(50)가 클램프된 미가공 부품을 갖는 척(38)을 컨베이어 벨트(40) 상의 워크 피스(39)로 옮기지 못함에 따라, 그리퍼(51)가 컨베이어 벨트(40) 상의 미가공 부품(39)을 집을 수 있도록 배치되어 있고, 회전 브리지(50)에 집고 있는 미가공 부품(39)을 로딩한다. 따라서, 워크 피스의 완료후, 그리퍼(51)는 완료된 워크 피스를 회전 브리지(50)로부터 언로딩할 수 있다.

도 8은, 수직방향(15)에서 보았을 때 상하로 배치된 제1 워크 모듈(28)과 제2 워크 모듈(30)에 의하여, 도 3과 같이 선반으로 수행되는 공작 기계(10)를 밀링 머신으로 전환시키는 것이 얼마나 용이한지를 특히 잘 보여주고 있다. DE 20 2015 102 057 U1의 공작 기계에 필요할 수 있는 근본적인 새로운 규격화가 필요하지 않다.

모듈화 원리는, 도 1의 제조 라인에서 샤프트 밀링 머신으로 수행되는 공작 기계(10)의 사시도를 보이는 도 9와, 샤프트 선삭 머신으로 수행되는 도 4 및 도 5의 공작 기계의 비교에서 더욱 명확해진다. 여기에서는 도 5의 정지 터릿(41) 대신에, 단지 제1 워크 모듈(28) 상의 회전 척(38)이 변경되었으며, 미가공 부품(39), 즉 샤프트나 로드 자체는 정지해 있다. 또한 도 9에서, 제1 워크 모듈(28) 상의 척(38)에 클램프되는 공구는, 예를 들어, 도 8의 터릿(41)을 통하여 제공될 수 있으며, 터릿(41)은 브래킷(51)에 의하여 제1 워크 모듈(28)에 부착될 수 있다.

도 10은 도 1의 제조 라인에서 샤프트 피니시 머신으로 수행되는 공작 기계(10)의 사시도로서, 제2 워크 모듈(30)은 도 8에서의 회전 브리지(50) 대신 회전 그리퍼(52)로 수행된다.

또한, 도 8의 모든 특징들은 도 10의 공작 기계(10)에도 적용될 수 있다.

도 11은 도 1의 제조 라인에서 이중 테이블 밀링 머신으로 수행되는 공작 기계(10)의 사시도이다.

도 11의 공작 기계(10)는, 공구(48)와 가공될 미가공 부품(39)이 반드시 공작 기계(10)의 동일한 면을 통하여 제공될 필요가 없다는 것을 명확히 보인다. 도 11에 도시된 것과 같이, 공구들(48)이 컨베이어 벨트(40)를 통하여 길이방향(18)에서 보았을 때 후방으로부터 공작 기계(10)에 제공될 수 있으며, 반대로 가공될 미가공 부품(39)은 로딩 시스템(53)을 통하여 길이방향(18)에서 보았을 때 전방으로부터 공작 기계(10)에 제공될 수 있다.

도 11의 공작 기계(10)에서는, 가공될 미가공 부품(39)은 로딩 시스템(53)에 의하여 테이블(54)의 형태인 엔드 이펙터에 놓여지게 되고, 테이블(54)은 머신 베드(12)의 서포트 베어링(29) 상에 지지된다.

도 1의 제조 라인(1)은 단지 예시이다. 공작 기계들(10)의 모듈화 디자인은 제조 라인(1)을 위한 디자인의 다양한 가능성을 제공한다.

예를 들어, 공구들(48)과 미가공 부품들(39)은 공작 기계(10)의 하나의 방면에서 제공될 필요가 없으며, 이는 도 11을 통하여 명확히 보였다. 공구들(48)과 미가공 부품들(39) 및 워크 피스들의 도입이나 배출도 도 1의 제조 라인(1)과 같은 공작 기계(10)의 동일한 면을 통하여 이송되지 않을 수 있다.

제조를 위한 최소 재료와 가공 공간 조건과 관련되어 있는 공작 기계(10)의 상기와 같은 모듈화 디자인은 다른 방법으로 구현될 수도 있다.

Claims (10)

1. 머신 베드(12)로서, 상기 머신 베드(12)는 제1 엔드 이펙터(38, 48, 54)가 설치된 제1 워크 모듈(28)과, 상기 머신 베드(12)를 한정하는 상호 마주보는 양 면들 사이의 영역에 있는 기초 표면 상에 구비된 제2 엔드 이펙터(38, 48, 54)가 구비된 제2 워크 모듈(30)을 포함하고, 상기 마주보는 양 면들은 수직방향에서 보았을 때 상기 머신 베드(12)의 하면(16)과 상면(17) 사이로 연장되는, 머신 베드(12);
   상기 제1 워크 모듈(28)을 고정할 수 있도록 상기 머신 베드(12)에 대해 상대적으로 고정된 제1 베어링 요소(26); 및
   상기 제2 워크 모듈(30)을 고정할 수 있도록 상기 머신 베드(12)에 대해 상대적으로 고정된 제2 베어링 요소(29)를 포함하고,
   상기 제1 베어링 요소(26)와 상기 제2 베어링 요소(29)는 종방향(15)에서 보았을 때 상하로 배열된, 공작 기계(10)용 베이스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 머신 베드(12)의 상기 상면(17)에 착탈 가능하게 지지되는 기초부(25)를 포함하고,
   상기 기초부(25)는 상기 제2 베어링 요소(29)로부터 상기 제1 베어링 요소(26)를 분리시키고 상기 머신 베드 내의 공간을 밀폐시키며, 상기 공간 내에 상기 제2 베어링 요소(29)가 정렬되는, 공작 기계용 베이스.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 기초부(25)는 플레이트인, 공작 기계용 베이스.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제1 베어링 요소(26)는, 수직방향에서 보았을 때 상기 머신 베드(12)의 상기 상면(17)을 지향하지 않은채 상기 기초부(25)의 상면에 배치된, 공작 기계용 베이스.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 베어링 요소(26)는 상기 수직방향(15)에 소정각을 이루는 가이드방향(18)으로 상기 제1 워크 모듈(28)을 가이드하는 가이드 레일이고,
   상기 가이드 레일(27)에 이격되어 평행한 다른 가이드 레일(27)은 상기 기초부(25)의 상면에 배치된, 공작 기계용 베이스.
   
6. 제5항에 있어서,
   이송 요소(40)를 지지하도록 상기 두 개의 가이드 레일들(26, 27) 사이에 배치되는 추가 베어링 요소를 더 포함하는, 공작 기계용 베이스.
   
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 제2 베어링 요소(29)는 수직방향(15)에서 보았을 때 상기 기초부(25)의 밑에 배치되는, 공작 기계용 베이스.
   
8. 기초 유닛(31);
   상호간 이격되어 있으며, 베어링 유닛(25) 상에 설치할 수 있도록 상기 기초 유닛(31)으로부터 수직방향(15)에 대하여 반대방향으로 연장하는 두 개의 설치 다리들(32); 및
   엔드 이펙터(48)를 고정하기 위한 고정 요소를 포함하는, 공작 기계(10)용 워크 모듈(30).
   
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 베이스와 제7항 또는 제8항의 워크 모듈(30)을 포함하고, 상기 워크 모듈(30)의 설치 다리들(32) 중 하나와 상기 제1 베어링 요소(26)에 지지된, 공작 기계(10).
   
10. 제9항에 있어서,
    공구(48) 또는 미가공 부품(39)을 이송하기 위한 상기 두 개의 설치 다리들(32)의 사이에 배치된 이송 요소(40)를 더 포함하는, 공작 기계(10).
    

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