KR100427498B1 - 다축 스핀들을 구비한 수평타입의 밀링 머신 - Google Patents

Abstract

메인베이스 상에 움직임 가능하게 설치되며, 로딩/언로딩위치 및 가공위치 사이에서 이동 가능한 인덱스부에 로딩된 뒤 가공위치로 이동된 복수의 피가공물을 동시에 가공할 수 있는 다축 스핀들 밀링 머신에 있어서, 메인베이스상에서 소정 X축 방향으로 이동가능한 제1캐리지와; 제1캐리지상에 X축 방향과 수평면상에서 직교하는 Z축 방향으로 이동가능한 제2캐리지와; 제2캐리지상에 X축 및 Z축 각각에 직교하는 Y축 방향으로 승강 이동가능한 제3캐리지와; 각 캐리지를 이동가능하게 구동시키는 제1, 제2 및 제3구동부와; 제3캐리지에 설치되어 함께 승강이동되며, 피가공물을 가공하기 위한 복수의 공구들 각각을 지지하도록 Z축 방향을 향하도록 배열된 다축의 종동스핀들; 및 제3캐리지에 설치된 하나의 메인모터의 구동력을 종동스핀들 각각으로 동시에 전달하여 구동시키기 위한 동력전달유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 스핀들 밀링 머신이 개시된다.

개시된 밀링 머신은 하나의 구동원에 의해 동시에 구동되는 복수의 가공공구를 이용하여 다수의 피가공물을 동시에 가공할 수 있다는 장점이 있다.

Description

다축 스핀들을 구비한 수평타입의 밀링 머신{A horzontal type-milling machine with multy-axis spindles}

본 발명은 다축 스핀들 밀링머신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 피 공작물을 동시에 가공하여 생산성을 크게 향상시키는 다축 스핀들 밀링 머신에 관한 것이다.

종래의 밀링 머신은 하나의 스핀들에 장착된 절삭공구를 가지고서 여러개의 피공작물을 기계 가공하거나 또는 하나의 스핀들에 장착된 절삭공구를 가지고서 여러개의 피공작물을 수치제어장치를 통하여 순차적으로 기계 가공하도록 구성되어 있다.

그런데, 상기와 같은 종래의 밀링 머신은 대량의 피공작물을 기계 가공할 경우에는 기계가공 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 다축의 스핀들에 다수의 절삭공구를 설치하여 복수의 피가공물을 동시에 가공할 수 있도록 구조가 개선된 다축 스핀들 밀링 머신을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다축 스핀들 밀링 머신을 나타내 보인 개략적인 사시도.

도 2는 도 1의 주요부위를 발췌하여 나타내 보인 개략적인 분리 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 동력전달유닛을 개략적으로 나타내 보인 정면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10..메인 베이스 13..지지브라켓

20..인덱스부 23.지그

30,40,50..제1,제2 및 제3캐리지 31,41,51..X축,Z축 및 Y축 지지부

33,43..Z축 및 Y축 레일 57..프레임

60,70,80..제1,제2 및 제3구동부 61,71,81..X축,Z축 및 Y축 볼스크류

63,73,83..제1,제2 및 제3스핀들모터 90..메인모터

92,93,94..종동스핀들 100..동력전달유닛

110..구동스핀들 111,122,123,124..풀리

130..구동벨트 131..타이밍벨트

133..평벨트 140,150..제1 및 제2아이들풀리

161..승강브라켓 163..조정스크류

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다축 스핀들 밀링 머신은, 메인베이스 상에 움직임 가능하게 설치되며, 로딩/언로딩위치 및 가공위치 사이에서 이동가능한 인덱스부에 로딩된 뒤 상기 가공위치로 이동된 복수의 피가공물을 동시에 가공할 수 있는 다축 스핀들 밀링 머신에 있어서, 상기 메인베이스상에서 소정 X축 방향으로 이동가능한 제1캐리지와; 상기 제1캐리지상에 상기 X축 방향과 수평면상에서 직교하는 Z축 방향으로 이동가능한 제2캐리지와; 상기 제2캐리지상에 상기 X축 및 Z축 각각에 직교하는 Y축 방향으로 승강 이동가능한 제3캐리지와; 상기 각 캐리지를 이동 가능하게 구동시키는 제1, 제2 및 제3구동부와; 상기 제3캐리지에 설치되어 함께 승강이동되며, 상기 피가공물을 가공하기 위한 복수의 공구들 각각을 지지하도록 상기 Z축 방향을 향하도록 배열된 다축의 종동스핀들; 및 상기 제3캐리지에 설치된 하나의 메인모터의 구동력을 상기 종동스핀들 각각으로 동시에 전달하여 구동시키기 위한 동력전달유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다축 스핀들 밀링 머신을 자세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다축 스핀들 밀링 머신은, 메인베이스(10) 상에 설치되는 인덱스부(20)와, 상기 메인베이스(10) 상에 이동가능하게 설치되는 제1캐리지(30), 제2캐리지(40) 및 제3캐리지(50)와, 상기 각 캐리지(30)(40)(50)를 이동가능하게 구동시키기 위한 제1, 제2 및 제3구동부(60)(70)(80)와, 상기 제3캐리지(50)에 회전가능하게 설치되는 다수의 종동스핀들(92,93,94)과, 상기 제3캐리지(50)에 설치되는 메인모터(90)의 구동력을 종동스핀들(92,93,94) 각각으로 전달하는 동력전달유닛(100)을 구비한다.

상기 인덱스부(20)는 메인베이스(10)상에서 회전가능하게 설치되는테이블(21)과, 상기 테이블(21) 상에 설치되어 로딩되는 다수의 피가공물을 지지하는 지그(23)를 구비한다. 상기 테이블(21)은 메인베이스(10)에 설치되는 소정 구동원(미도시)에 의해 소정 각도, 예컨대 180도 각도로 소정 시간간격으로 회전됨으로써, 지그(23)에 피가공물이 로딩 및 언로딩되는 로딩/언로딩위치(A)와 가동된 피가공물이 가동되는 가공위치(B)로 지그(23)를 자세 변환시킨다. 여기서, 상기 지그(23)는 2분할로 구분되어 복수의 피가공물이 소정 간격으로 각각 배열시키기 위한 피가공물 장착부(23a)를 가진다.

상기 메인베이스(10)의 상기 인덱스부(20) 주위에는 소정 X축 방향으로 나란하게 마련된 한 쌍의 X축레일(13a)을 가지는 지지브라켓(13)이 설치된다.

상기 제1캐리지(30)는 상기 지지브라켓(13) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 이러한 제1캐리지(30)는 하부에 상기 X축 레일(13a)에 슬라이딩 가능하게 접철되는 한 쌍의 X축 지지부(31)와, 상부에 X축에 직교하는 Z축 방향으로 나란하게 형성된 한 쌍의 Z축 레일(33)을 갖는다.

상기 제2캐리지(40)는 Z축 레일(33) 상에 슬라이딩 가능하게 접철되도록 하부에 나란하게 형성된 한 쌍의 Z축 지지부(41)와, X축 및 Z축 각각에 대해 직교하는 Y축 방향 즉, 상하 방향으로 나란하게 마련된 한 쌍의 Y축 레일(43)을 가진다. 이 제2캐리지(40)는 상기 제2구동부(70)의 구동력에 의해 Z축 레일(33)을 따라 Z축으로 슬라이딩 이동되면서, 상기 지그(23) 쪽으로 접근 및 이격된다.

상기 제3캐리지(50)는 양측에 상기 Y축 레일(43) 각각에 접철되어 슬라이딩 가능하게 지지되는 한 쌍의 Y축 지지부(51)를 가진다.

상기 제1구동부(60)는 X축에 나란하며 X축을 중심으로 회전 가능하도록 지지브라켓(13)에 설치되는 X축 볼스크류(61)와, 상기 지지브라켓(13)의 일단에 설치되어 상기 볼스크류(61)를 회전구동시키는 제1스핀들모터(63)를 구비한다. 상기 X축 볼스크류(61)는 제1캐리지(30)의 하부로 연장된 가이드부(35)를 통과하면서 회전되게 연결된다. 따라서, X축 볼스크류(61)는 회전되면서 제1캐리어(30)를 X축 방향으로 이동시킨다.

상기 제2구동부(70)는 Z축에 나란하며, Z축을 중심으로 회전가능하도록 제1캐리지(30)에 설치되는 Z축 볼스크류(71)와, 상기 Z축 볼스크류(71)를 회전구동시키도록 제1캐리지(30)의 일단에 설치되는 제2스핀들모터(73)를 구비한다. 상기 Z축 볼스크류(71)는 제2캐리지(40)의 하부로 연장된 가이드부(45)를 통과하여 회전되도록 연결되며, 회전시 제2캐리지(40)를 Z축 방향으로 이동시킨다.

상기 제3구동부(80)는 Y축에 나란하며 Y축을 중심으로 회전가능하도록 제2캐리지(40)에 설치되는 Y축 볼스크류(81)와, 상기 Y축 볼스크류(81)를 회전구동시키도록 제2캐리지(40)의 상단에 마련된 지지부(55)에 설치된 제3스핀들모터(83)를 구비한다. 상기 Y축 볼스크류(81)는 제3캐리지(50)를 통과하여 회전되도록 설치되며, 회전시 그 제3캐리지(50)를 Y축 방향으로 승강이동시킨다.

상기 종동스핀들(92,93,94)은 X축 방향으로 소정 간격 이격되게 Z축 방향으로 나란하게 배열된다. 이 종동스핀들(92,93,94)은 제3캐리지(50)에 회전가능하게 설치되며, 선단이 외부로 노출되어 지그(23) 측을 향하도록 설치된다. 또한, 종동스핀들(92,93,94)의 선단에는 소정 가공공구 예컨대, 드릴공구(95)가 착탈가능하게결합되는 장착공(92a,93a,94a)이 형성된다. 한편, 본 실시예에서는 3개의 종동스핀들(92,93,94)이 제3캐리지(50)에 회전 가능하게 설치된 것을 예로 들었으나, 그보다 많은 수의 종동스핀들이 소정 축방향에 나란하게 설치될 수도 있다.

상기 메인모터(90)는 프레임(57)에 설치된다. 상기 프레임(57)은 제3캐리지(50)에 결합되어 그 제3캐리지(50)와 함께 승강된다. 즉, 도면에는 자세하게 도시되지는 않았으나, 프레임(57)은 제3캐리지(50)에 볼트 등에 의해 결합되어 고정된다.

상기 동력전달유닛(100)은 프레임(57)에 회전가능하게 설치되어 메인모터(90)의 구동력을 전달받는 구동스핀들(110)과, 상기 구동스핀들(110)과 각 종동스핀들(92,93,94) 각각에 설치되는 풀리(111)(122,123,124)와, 상기 구동스핀들(110)과 종동스핀들(92,93,94) 각각의 풀리(111)(122,123,124)에 감긴 구동벨트(130)를 구비한다. 상기 구동스핀들(110)은 메인모터(90)의 회전축(90a)에 소정의 커플러(미도시)에 의해 연결되어 회전력을 전달받는다. 상기 구동벨트(130)는 구동스핀들(110)의 동력을 각 종동스핀들(92,93,94)로 전달하여 동시에 회전구동될 수 있도록 한다. 또한, 상기 구동벨트(130)는 구동스핀들(110)과 종동스핀들(92,93,94)의 회전비를 일정하게 할 수 있도록 탄성종합체의 타이밍벨트(131)이거나, 또는 일반 평벨트(133) 중 어느 하나일 수 있다. 따라서, 피가공물의 가공조건에 따라서 타이밍벨트(131)와 평벨트(133) 중 어느 하나를 선택적으로 채용하여 사용할 수 있다. 즉, 정확한 속도비가 요구되는 탭 작업시에는 타이밍벨트(131)를 채용하여 사용하고, 일반 드릴작업, 엔드밀 작업 및 커트작업 등을 할 경우에는 평벨트(133)를 채용하여 사용할 수 있다. 평벨트(133)를 사용시, 구동스핀들(110)과 종동스핀들(92,93,94)의 회전비를 대략 3:1로 하여 고속의 회전수(예컨대 20,000rpm)를 얻을 수 있다. 상기 각 벨트(131)(133)의 선택적인 채용을 위해, 각 풀리(111)(122,123,124)에는 타이밍벨트(131)가 장착되는 제1장착부(111a)(122a,123a,124a)와, 평벨트(133)가 장착되는 제2장착부(111b) (122b,123b,124b)가 마련된다.

또한, 상기 동력전달유닛(100)은 구동벨트(130)의 적절한 텐션을 유지시키기위한 복수의 제1아이들풀리(140)와, 제2아이들풀리(150)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 제1아이들풀리(140)는 종동스핀들(92,93,94) 사이에 한 쌍이 회전가능하게 설치되어 구동벨트(130)의 주행을 각각 지지한다. 상기 제2아이들풀리(150)는 구동스핀들(110)과 종동스핀들(92,94) 사이에 회전가능하게 설치되어 그 사이를 주행하는 구동벨트(130)를 접촉 지지한다.

또한, 상기 구동벨트(130)의 텐션을 조절할 수 있도록 상기 제1아이들풀리(140)를 승강시키기위한 승강수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 상기 승강수단은, 상기 지지프레임(57)에 승강이동 가능하게 설치되는 승강브라켓(161)과, 상기 프레임(57)에 회전가능하게 설치되며, 회전과 동시에 승강이동되는 조정스크류(163)를 구비한다. 상기 승강브라켓(161)에는 제1아이들풀리(140)가 회전가능하게 설치되어 그 승강브라켓(161)과 함께 Y축 방향으로 이동된다. 상기 조정스크류(163)는 프레임(57)에 소정 간격으로 마련된 한 쌍의 체결부(58) 각각에 나사결합되게 한 쌍이 마련되며, 회전시 Y축 방향으로 승강된다. 그리고, 조정스크류(163) 각각의 상단은 승강브라켓(161)을 접촉지지함으로써, 승강브라켓(161)의 승하강을 규제한다. 또한, 승강브라켓(161)과 프레임(57)각각에는 승강브라켓(161)의 승강이동을 가이드하기 위해 상보적으로 가이드결합되는 가이드레일(59)(163a)이 마련된다. 따라서, 작업자가 조정스크류(163)를 회전시켜 Y축 방향으로 전진 또는 후진시키면, 승강브라켓(161)은 조정스크류(163)의 상단에 밀려 상승하거나, 하중에 의해 하강하여 위치이동되고, 결국 제1아이들풀리(140)도 승강 또는 하강되면서 구동벨트(130)의 테션을 조절하게 된다.

한편, 상기 메인모터(90)와 인덱스부(20)와 상기 각각의 구동부(50,60,70)는 도시되지 않은 콘트롤박스로부터 전달되는 구동신호에 의해 구동제어된다. 즉, 콘트롤박스는 각각의 캐리지(30,40,50) 및 인덱스부(20)의 구동을 정밀하게 수치제어하기 위한 프로그램 등을 저장하고 있기 때문에, 저장된 프로그램에 따라 밀링 머신 의 구동을 제어함으로써 지그(23)에 로딩된 복수의 피가공물을 동시에 정확하게 가공할 수 있게 된다. 또한, 콘트롤박스는 머신 전체의 작동을 개시하고 정지시킬 뿐만 아니라 비상 시 등에 수동제어를 수행시킬 수 있는 스위치들을 가질 수 있다.

한편, 상기 구성에 있어서, 종동스핀들(92,93,94)을 구동벨트(130)를 사용하여 구동시키므로, 기어전동 보다도 소음이 적고, 백래시(backlash) 현상이나 절삭톱니의 채터링 현상이 제거되는 이점이 있다. 또한, 윤활유를 사용할 필요가 없으므로 이에 따른 청결성유지 및 관리비용의 절감등과 같은 이점을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 다축 스핀들 밀링 머신에 따르면, 수평으로 배열된 다축의 종동스핀들을 마련함으로써 다수의 절삭공구를 동시에 채용하여 제어할 수 있으므로, 다수의 피공작물을 동시에 가공처리할 수 있게 된다.

따라서, 가공물의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조비용도 절감시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 메인베이스 상에 움직임 가능하게 설치되며, 로딩/언로딩위치 및 가공위치 사이에서 이동가능한 인덱스부에 로딩된 뒤 상기 가공위치로 이동된 복수의 피가공물을 동시에 가공할 수 있는 다축 스핀들 밀링 머신에 있어서,

   상기 메인베이스상에서 소정 X축 방향으로 이동 가능한 제1캐리지와;

   상기 제1캐리지상에 상기 X축 방향과 수평면상에서 직교하는 Z축 방향으로 이동 가능한 제2캐리지와;

   상기 제2캐리지상에 상기 X축 및 Z축 각각에 직교하는 Y축 방향으로 승강 이동가능한 제3캐리지와;

   상기 각 캐리지를 이동 가능하게 구동시키는 제1, 제2 및 제3구동부와;

   상기 제3캐리지에 설치되어 함께 승강이동되며, 상기 피가공물을 가공하기 위한 복수의 공구들 각각을 지지하도록 상기 Z축 방향을 향하도록 배열된 다축의 종동스핀들; 및

   상기 제3캐리지에 설치된 하나의 메인모터의 구동력을 상기 종동스핀들 각각으로 동시에 전달하여 구동시키기 위한 동력전달유닛;을 포함하며,

   상기 동력전달유닛은, 상기 제3캐리지에 결합되어 상기 메인모터를 지지하는 프레임에 회전가능하게 설치되어 상기 메인모터의 회전축에 연결되어 회전구동되는 구동스핀들과; 상기 구동스핀들과 상기 각 종동스핀들 각각에 설치되는 풀리와; 상기 구동스핀들과 상기 종동스핀들 각각의 풀리에 주행가능하게 설치되어, 상기 구동스핀들의 동력을 각각의 종동스핀들로 동시에 전달하는 하나의 구동벨트;를 포함하며,

   상기 구동벨트는, 상기 구동스핀들과 상기 종동스핀들의 회전비를 일정하게 할 수 있도록 탄성중합체의 타이밍 벨트 또는 평벨트이며,

   상기 각 풀리에는 상기 타이밍벨트가 장착되는 제1장착부와, 상기 평벨트가 장착되는 제2장착부가 마련된 것을 특징으로 하는 다축 스핀들 밀링 머신.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 구동스핀들과 종동스핀들 각각에 마련된 풀리에는 상기 구동벨트로서 타이밍벨트가 장착되는 제1장착부와, 상기 구동벨트로서 평벨트가 장착되는 제2장착부가 각각 마련되어, 상기 타이밍벨트와 상기 평벨트 중 어느 하나를 선택적으로 채용할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 다축 스핀들 밀링 머신.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 동력전달유닛은,

   상기 구동벨트의 적절한 텐션을 유지시키도록 상기 복수의 종동스핀들 사이에서 상기 구동벨트를 지지하는 제1 아이들풀리와, 상기 구동스핀들과 상기 종동스핀들 사이에서 상기 구동벨트를 지지하는 제2아이들 풀리를 더 포함하는 것을 특징으로 다축 스핀들 밀링 머신.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1아이들풀리를 지지하며, 상기 프레임에 승강이동 가능하게 설치되는 승강브라켓과;

   일단이 상기 승강브라켓의 하단에 접촉되게 상기 프레임에 회전가능하게 설치되며, 회전시 상기 승강브라켓의 하단을 밀어올리거나 승강브라켓의 하강을 허용하는 조정스크류;를 포함하여,

   상기 제1아이들풀리의 위치를 이동시켜 상기 구동벨트의 텐션을 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 다축 스핀들 밀링 머신.