KR100477419B1 - 공작기계의 공구구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계에 관한 것으로, 다축의 공구 이송수단이 마련되는 공작기계의 공구구동장치의 작동각을 조절할 수 있도록 하여 밀링작업과 같은 기계가공된 금형의 표면을 정밀하게 연마하여 광택을 내는 폴리싱 머신과 같은 공작기계에 적용될 수 있는 공작기계의 공구 구동장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, Z축 이송부의 내측에 삽입되어 결합되는 서보모터와 서보모터의 회전속도를 감속시키고, 회전력을 증가시키는 감속기가 마련되어는 회전부와 회전부에 결합되는 베이스와, 베이스의 일면에 장착되는 엘엠가이드와, 엘엠가이드의 일면에 장착되어 공작물을 가공하는 공구가 마련되는 스핀들 유니트와, 베이스의 상측에 마련되어 스핀들 유니트를 엘엠가이드를 따라 이송시키는 복동식 에어실린더가 마련되어 공구에 가해지는 압력에 따라 복동식 에어실린더가 스핀들 유니트를 이동시켜 공구에 가해지는 압력을 일정하게 유지시키 정압유지장치가 마련되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 공구가 공작물의 표면을 가공할 때, 공구에 가해지는 압력을 일정하게 유지시킬 수 있고, 공구를 회전시키는 공구구동장치의 회전각도를 설정된 각도로 조절 가능하여, 각 작업 부위에 대하여 별도의 공구구동장치의 작동 각도를 설정하지 않고 작업을 진행함으로 작업 공정을 단순화시킬 수 있으며, 미가공부의 의 발생을 미연에 방지 할 수 있는 효과가 있다.

Description

공작기계의 공구구동장치{Tool work device of machine tool}
본 발명은 공작기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다축의 공구 이송수단이 마련되는 공작기계의 공구구동장치의 작동각을 조절할 수 있도록 하여 밀링작업과 같은 기계 가공된 금형의 표면을 정밀하게 연마하여 광택을 내는 폴리싱 머신과 같은 공작기계에 적용될 수 있는 공작기계의 공구 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 폴리싱 머신과 같은 공작기계는 몰드금형, 냉간단조, 블랭크금형 등 여러 가지 금형에서 성형되는 금형의 요소 부분면을 거울면처럼 폴리싱하는 것이다.
이와 같은 폴리싱작업은 밀링 또는 연마 공정 후에 형성되어 있는 표면조도를 더욱 극소화하여 표면을 거울면처럼 매끄럽게 하고 표면정도를 유지하는데 그 목적이 있다.
근래, 가전제품 및 OA기기를 포함한 각종 기기들은 더욱 확산된 소비욕구에 따라서, 제품의 수명이 짧아지고 있는 추세이며, 이에 따르는 금형에 대한 수요도 지속적으로 증가하고 있는데 비해, 금형 제조의 마지막 단계인 폴리싱 공정은 대다수 수작업에 의존하고 있는 실정이다.
이에 대하여 본 출원인은 특허출원 2002-0015836(2002.03.23 출원)호로 X, Y, Z축 방향의 이동과 경사가 가능한 공구헤드 유니트를 구비하고 공구헤드유니트에는 연마공구에 일정한 가공물 접촉압력을 제공할 수 있는 자동정압조절수단이 구비된 폴리싱 머신을 출원하였고, 등록실용신안 20-0308643(2002.12.20 출원)호로 연마공구를 회전하기 위한 동력전달구조와 자동정압조절수단의 공압회로를 보다 단순화하여 폴리싱머신의 효율을 극대화시킨 폴리싱머신의 공구헤드 유니트 구조를 출원한바 있다.
그러나, 상기 각 출원에서는 기기의 작동시 공구헤드 유니트가 X, Y, Z축 방향의 이동과 경사가 가능하고, 자동정압조절수단에 의해 가공물에 일정한 접촉압력을 제공할 수 있으나, 공작물과 공구의 각도를 수동으로 조절하여 공작물을 폴리싱 작업을 진행하여야 한다.
이하, 종래 기술에 따른 공작기계를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 공작기계의 외형을 나타낸 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 공작기계(1)를 살펴보면 본체(1)의 상부에 공작물(미도시)이 안착되는 테이블(50)이 마련되고, 본체(1)의 일측에는 본체(1)의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러(10)가 마련되며, 전면부에는 컨트롤러(10)를 제어하기 위한 제어부(12)가 마련되고, 본체(1)의 상측 즉, 테이블(50)의 상부에는 장착된 공구구동장치(60)에 장착된 공구(62)를 X, Y, Z축으로 이동시키는 X, Y, Z축 이송부(20, 30, 40)가 마련된다.
여기서, X축 이송부(20)는 본체(10)의 상측에 마련된 한쌍의 컬럼(22, 24)에 의해 지지되어 마련되며, Y축 이송부(30)는 X축 이송부(20)의 길이 방향 및 길이 방향에 직교하는 방향으로 이송 가능하게 X축 이송부(20)의 상부에 결합되며, Y축 이송부(30)의 단부에는 상하방향으로 이송 가능한 Z축 이송부(40)가 마련되며, Z축 이송부(40)의 단부에는 공작물을 가공하는 공구(62)가 장착되는 공구구동장치(60)가 마련된다.
또한, 공구구동장치(60)는 Z축 이송부(40)의 단부에 결합되어 공구구동장치(60)의 작동각도를 설정하는 회전부(미도시)와, 회전부에 결합되어 공작물에 가해지는 공구(62)의 압력을 일정하게 유지시키는 정압유지장치(미도시) 및 공구(62)가 장착되고 장착된 공구(62)를 회전시키는 작동부(미도시)가 마련된다.
그러나 종래 기술에 따른 공구구동장치(60)는 상기 Z축 이송부(40)의 단부에 회전 가능하게 결합되어 있으나, 일반적으로 기기의 작동 전에 사용자가 직접 공구구동장치(60)의 작동 각도를 설정하여 공구(62)의 각도를 지정하고 그 각도에 해당하는 작업부위를 작업한 다음 다른 부위를 작업하기 위해서는 기기의 작동을 멈추고 다른 작업 부위에 해당하는 각도로 공구구동장치(60)의 각도를 조정한 다음 다른 부위의 작업을 진행해야 함으로 작업 공정상에 불편한 점이 있으며, 또한, 작업 부위에 해당하는 공구구동장치(60)의 각도를 각각 별도로 설정해 주어야 하기 때문에 각 작업 부위의 인접부위의 가공이 원활하지 않고, 인접부위의 미가공부위가 발생하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 공구가 장착되어 공작물의 표면을 가공할 때, 공구에 가해지는 압력을 일정하게 유지시키고, 공구를 회전시키는 공구구동장치의 회전각도를 설정된 각도로 조절 가능하게 하여 각 작업 부위에 대하여 별도의 공구구동장치의 작동 각도를 설정하지 않고 작업을 진행하도록 함으로써, 고정을 단순화시킬 수 있으며, 미가공부의 의 발생을 미연에 방지 할 수 있는 공작기계의 공구구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계의 공구구동장치는, X, Y, Z축으로 이송 가능한 각 이송부가 마련되고, 상기 Z축 이송부의 단부에 공작물을 가공하는 공구구동장치가 마련되는 공작기계에 있어서, 상기 공구구동장치는, 기 Z축 이송부의 내측에 삽입되어 결합되는 서보모터와 상기 서보모터의 회전속도를 감속시키고, 회전력을 증가시키는 감속기가 마련되어는 회전부와; 상기 회전부에 결합되는 베이스와, 상기 베이스의 일면에 장착되는 엘엠가이드와, 상기 엘엠가이드의 일면에 장착되어 공작물을 가공하는 공구가 마련되는 스핀들 유니트와, 상기 베이스의 상측에 마련되어 상기 스핀들 유니트를 상기 엘엠가이드를 따라 이송시키는 복동식 에어실린더가 마련되어 상기 공구에 가해지는 압력에 따라 상기 복동식 에어실린더가 상기 스핀들 유니트를 이동시켜 상기 공구에 가해지는 압력을 일정하게 유지시키 정압유지장치;가 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스핀들 유니트는, 상기 정압유지장치에 결합되는 고정브라켓이 마련되고, 상기 고정브라켓의 상부에 상기 공구에 회전력을 부여하는 스핀들 모터가 마련되며, 상기 스핀들 모터의 회전축에 커플링을 매개로 직결되어 상기 공구가 장착되어 회전되는 홀더가 형성된 스핀들 헤드가 마련되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공작기계의 공구구동장치를 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 공구 구동장치의 구조를 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 공구 구동장치의 구조를 나타낸 정면도이다.
먼저, 본 발명에 따른 공작기계의 공구구동장치는 동작기계의 공구구동장치의 회전에 관한 것으로, 선출원된 기술 또는 공지된 기술과 동일한 기술에 대해서는 본 발명의 기술을 불명료하게 하지 않는 범위에서 그 설명을 생략한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 공작기계의 공구구동장치(60a)는, 공작기계(1)에 마련된 Z축 이송부(40)의 단부에 마련되어 테이블(50)에 고정된 공작물(미도시)의 표면을 가공하는 것으로, 공작물을 가공하는 공구(62)가 고정되는 스핀들 유니트(90)와, 상기 스핀들 유니트(90)의 공구(62)가 공작물에 가해지는 압력을 일정하게 유지시키는 정압유지장치(80)로 구성되는 공구구동장치(60a)가 마련되고, 일측이 상기 Z축 이송부(40)의 단부에 고정되고 타측이 상기 공구구동장치(60a)가 고정되어 고정된 상기 공구구동장치(60a)를 회전시키는 회전부(70)가 마련된다.
여기서, 상기 회전부(70)는, 일측이 상기 Z축 이송부(40)의 단부에 결합되고, 상기 Z축 이송부(40)의 내측으로 삽입되어 상기 스핀들 유니트(90) 및 상기 정압유지장치(80)로 구성된 상기 공구구동장치(60a)를 회전시키는 동력을 공급하는 서보모터(72)가 마련되고, 상기 서보모터(72)의 회전축에는 상기 서보모터(72)의 회전속도를 감속하고, 회전토크를 증가시켜 상기 서보모터(72)의 회전축 방향에 대하여 직교한 방향으로 회전력을 전달하는 감속기(74)가 마련된다.
그리고, 상기 정압유지장치(80)는, 상기 감속기(74)의 회전축에 결합되는 "??"자 형상의 베이스(84)가 마련되며, 상기 베이스(84)의 상측에는 상기 스핀들 유니트(90)에 가해지는 압력에 따라 공구(62)가 공작물에 일정한 압력을 가할 수 있도록 상기 스핀들 유니트(90)를 상하로 이동시키는 복동식 에어실린더(82)가 마련되며, 상기 베이스(84)의 일면에는 상기 복동식 에어실린더(82)에 의해 상기 스핀들 유니트(90)가 이동 가능하도록 엘엠가이드(86)가 마련된다.
여기서, 상기 정압유지장치(80)는 도면에 도시되지 않았지만, 상기 스핀들 유니트(90)와 연동하여 복동식 에어실린더(82) 내의 압력을 측정하는 압력센서(미도시)와 상기 복동식 에어실린더(82)로 소정 압력의 압력공기를 공급하는 레규레이터(미도시)와, 상기 레규레이터에서 공급되는 압력공기를 정밀하게 제어하는 정밀제어 레규레이터(미도시)가 마련된다.
그리고, 상기 스핀들 유니트(90)는 상기 엘엠가이드(86)의 이송측에 고정되는 고정브라켓(91)이 마련되고, 상기 고정브라켓(91)의 상측에는 공구(62)를 회전시키는 스핀들 모터(92)가 장착되며 상기 스핀들 모터(92)의 회전축(93)은 커플링(94)을 매개로 하여 스핀들 헤드(96)와 연결되고 상기 스핀들 헤드(96)의 단부에는 공작물을 가공하는 공구(62)가 고정되는 홀더(97)가 마련된다.
이와 같이 구성된 본 발명 공작기계의 공구구동장치는, 제어부(12)의 조작에 따라 컨트롤러(10)에 설정된 압력으로 공작물에 가해지는 공구(62)의 압력이 일정하게 조절될 수 있으며, 공작물의 형상에 따라 별도로 공구구동장치(60a)를 회전시킬 필요없이 컨트롤러(10)에 설정된 설정값으로 회전부(70)의 서보모터(72)를 제어하여 공구구동장치(60a)를 회전시킬 수 있어 작업 공정을 단순화시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 공작기계의 공구구동장치는, 공구가 장착되어 공작물의 표면을 가공할 때, 공구에 가해지는 압력을 일정하게 유지시키고, 공구를 회전시키는 공구구동장치의 회전각도를 설정된 각도로 조절 가능하게 함으로써, 각 작업 부위에 대하여 별도의 공구구동장치의 작동 각도를 설정하지 않고 작업을 진행하여, 작업 공정을 단순화시킬 수 있으며, 미가공부의 의 발생을 미연에 방지 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 공작기계의 외형을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 공구 구동장치의 구조를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 공구 구동장치의 구조를 나타낸 정면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 공작기계 10 : 컨트롤러
12 : 제어부 20, 30, 40 : X, Y, Z축 이송부
50 : 테이블 60, 60a : 공구구동장치
70 : 회전부 74 : 감속기
80 : 정압유지장치 84 : 베이스
86 : 엘엠가이드 90 : 스핀들 유니트
92 : 스핀들 모터 94 : 커플링
96 : 스핀들 헤드

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. X, Y, Z축으로 이송 가능한 각 이송부가 마련되고, 상기 Z축 이송부의 단부에 공작물을 가공하는 공구구동장치가 마련되는 공작기계에 있어서, 상기 공구구동장치는,
    상기 Z축 이송부의 내측에 삽입되어 결합되는 서보모터와 상기 서보모터의 회전속도를 감속시키고, 회전력을 증가시키는 감속기가 마련되어는 회전부와;
    상기 회전부에 결합되는 베이스와, 상기 베이스의 일면에 장착되는 엘엠가이드와, 상기 엘엠가이드의 일면에 장착되어 공작물을 가공하는 공구가 마련되는 스핀들 유니트와, 상기 베이스의 상측에 마련되어 상기 스핀들 유니트를 상기 엘엠가이드를 따라 이송시키는 복동식 에어실린더가 마련되어 상기 공구에 가해지는 압력에 따라 상기 복동식 에어실린더가 상기 스핀들 유니트를 이동시켜 상기 공구에 가해지는 압력을 일정하게 유지시키 정압유지장치;가 마련되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구구동장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 스핀들 유니트는,
    상기 정압유지장치에 결합되는 고정브라켓이 마련되고, 상기 고정브라켓의 상부에 상기 공구에 회전력을 부여하는 스핀들 모터가 마련되며, 상기 스핀들 모터의 회전축에 커플링을 매개로 직결되어 상기 공구가 장착되어 회전되는 홀더가 형성된 스핀들 헤드가 마련되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구구동장치.
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