KR100742856B1 - 공작기계용 이중회전 스핀들 헤드 - Google Patents

공작기계용 이중회전 스핀들 헤드 Download PDF

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Abstract

비수직축 형 이중회전 스핀들 헤드는 제 1 축(10)을 중심으로 기계 구조물(4)에 대해서 피벗회전하는 제 1 하프헤드(2) 및 스핀들(8)을 지지하기 위해 평면(20) 위의 제 1 하프헤드(2)에 연결되어 있으며 평면(20)에 대해서 수직인 제 2 축(22)을 중심으로 피벗회전하는 제 2 하프헤드(6)로 구성되어 있는데 있어서, 상기 기계 구조물(4)에 대해서 상기 제 1 하프헤드(2)를 회전시키기 위한 제 1 다이렉트 모터(16,18) 및 상기 제 1 하프헤드(2)에 대해서 제 2 하프헤드(6)를 회전시키기 위한 제 2 다이렉트 모터(28,30)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

공작기계용 이중회전 스핀들 헤드{DOUBLE-ROTATABLE SPINDLE HEAD FOR MACHINE TOOLS}
본 발명은 공작기계용 이중회전 스핀들 헤드에 관련된다.
공작기계용 이중회전용 스핀들 헤드는 종래의 기술에 알려져 있다.
수직축을 갖는 이중회전 헤드 및 비수직축을 갖는 이중회전 헤드로 분류된다. 제 1 축을 중심으로 기계의 구조물에 대해서 피벗운동하는 제 1 하프헤드(half-head) 및 제 2 축을 중심으로 제 1 하프헤드에 대해서 피벗회전하는 제 2 하프헤드로 구성된다. 그러나 첫 번째 형식의 이중회전 헤드에서 두 개의 회전축은 서로 수직이며, 두 번째 형태의 기계에서 두 개의 회전축은 서로 수직이 아니다.
첫 번째 형태의 이중회전 헤드는 소재의 표면쪽으로 공작기계(machine tools)를 접근시킬 수 있는 관점에서 보면 심각한 결점을 나타내는데, 특히 소재의 구멍을 뚫을 때 그러한데, 이러한 상기 헤드는 원하는 공간적 방향으로 공작기계 축의 방향을 조절하는 것은 어렵지 않으며, 이러한 방향 조절은 상기 축을 기계의 상대적인 축을 중심으로 회전하여 이루어진다.
두 번째 형식의 이중회전 헤드는 공작기계가 소재의 표면에 접근한다는 점에서 첫 번째 것과는 좀더 좋은 이점을 갖지만 프로그램과 그 작업의 정밀도가 매우 복잡하다. 특히 공작기계의 축의 방향에 대한 변화량이 물리적 축에 대한 회전으로써 고려되었지만, 실제로 여러 가지 조합된 운동의 결과로 가상축을 중심으로 회전하여 이루어지며, 상기 운동은 세 개의 선형 X,Y,Z 축 및 두 개의 회전축과 부분적 혹은 전체적으로 관련이 될 수 있다.
이러한 까닭에 비수직 축을 갖는 이중회전 헤드는 원래 수직축을 갖는 것보다 더 정밀하며, 이러한 정밀도는 EP-A-0513716에 공지된 것 같은 Hirth 톱니형 정밀링(Hirth toothed precision ring)으로 발생되는 색인된 위치(indexed position)에 대해서 이러한 헤드를 구성하여 얻어진다.
그러나 정밀하고 늘어짐이 없는 이러한 Hirth링은 위치가 불연속적인 이산위치만을 얻을 수가 있다. 공작기계(machine tools)에 대해서 얻어질 수 있는 각위치(angular position)는 이산 회전각도의 조합을 따르며 무한적으로 변하지 않는다는 것을 의미한다.
본 발명을 따라 문제점들은 청구항 제 1 항에 나타난 바와 같이 비수직축 형태의 이중회전 스핀들 헤드로 해결될 수 있다.
본 발명의 선호적인 실시예는 도면을 참고로 설명될 것이다.
도 1은 제 1 축에 평행한 축으로 된 본 발명의 이중회전 헤드의 측면도.
도 2는 도 1에 도시된 것과 동일한 구조의 수직 단면도.
도 3은 제 1 축에 대해서 110°로 경사진 축의 구조에 대한 측면도.
도 4는 도 3에 도시된 동일한 구조의 수직 단면도.
* 부호 설명 *
2 : 제 1 하프헤드 4 : 연결요소
6 : 제 2 하프헤드 8 : 스플라인
10 : 제 1 축 12 : 가이드 베어링
14 : 원주방향 홈
도시된 바와 같이, 본 발명의 이중회전 헤드는 종래의 방식대로 연결요소(4)를 통해 공작기계 구조물(도시 안됨)에 적용된 제 1 하프헤드(half-head)(2) 및 스핀들(8)을 지지하는 제 2 하프헤드(6)로 구성된다. 제 2 하프헤드(2)는 기계 구조물에 대해서 회전이 가능하고, 제 1 하프헤드(2)의 케이스에 제공된 원주방향 홈(14)과 맞물리고 상기 연결요소(4)에 적용된 가이드 베어링(12)이 있으므로 제 1 축(10)을 중심으로 연결요소(4)에 대해서 회전이 가능하다.
제 1 하프헤드(2)는 다이렉트 모터(direct motor)에 의해 연결요소(4)에 대해서 회전하게 되는데, 고정자(16)는 연결요소와 회전자(18)는 제 1 하프헤드(2)와 견고한 관계에 있다.
제 2 하프헤드(6) 및 제 1 하프헤드(2)는 서로 평평한 면에서 연결되는데 도면에서 선(20)으로 표시되었다. 상기 표면은 제 1 축에 대해서 35°의 각을 형성한다.
제 2 하프헤드(6)는 제 2 하프헤드(6)의 케이스에 제공된 원주방향 홈(26)과 연결되고 상기 제 1 하프헤드(2)에 적용된 가이드 베어링(24)으로 인해서 제 2 축(22)을 중심으로 제 1 하프헤드(2)에 대해 회전할 수 있다.
제 2 하프헤드(6)는 다이렉트 모터에 의해 제 1 하프헤드(2)에 대해서 회전하게 되는데, 고정자(28)는 제 1 하프헤드(2)와 회전자(30)는 제 2 하프헤드(6)와 견고한 관계에 있다.
연결요소(4) 및 제 1 하프헤드(2) 사이에 그리고 제 1 하프헤드(2) 및 제 2 하프헤드(6) 사이에 삽입된 상기 다이렉트 모터는 영구자석 동기모터 혹은 유도모터가 될 수 있다. 연결요소(4)에 대한 제 1 하프헤드(2)의 각위치(angular position) 및 제 1 하프헤드(2)에 대한 제 2 하프헤드(6)의 각위치는 위치변환기(32,34)로 제어된다.
연결요소(4) 및 제 1 하프헤드(2) 사이에 삽입된 다이렉트 모터가 회전하여 하프헤드(6,2)가 제 1 축(10)을 중심으로 회전되며, 공작기계의 축이 원뿔형 표면을 형성하고, 이러한 표면은 두 개의 축이 평행할 때 실린더형이 되며, 제 1 하프헤드(2) 및 제 2 하프헤드(6) 사이에 설치된 다이렉트 모터가 회전하여 제 2 축(22)을 중심으로 제 2 하프헤드(6)가 회전하게 됨으로써 제 1 축(10)과 스핀들 축 사이의 각도가 변하게 된다.
즉, 상기 각도는 0°에서 100°까지 변하게 되며 모든 중간값들은 상기 범위 안에 있다고 가정한다.
결과적으로 두 개의 다이렉트 모터를 제어하여 스핀들 축은 220°의 꼭지각을 갖는 원뿔 내에서 공간적 방향을 가정할 수 있다.
전술된 바와 같이 본 발명의 이중회전 헤드는 종래의 기술에 비교하여 볼 때 특별한 이점을 갖는데 특히 다음과 같은 이점을 갖는다.
상대적으로 움직이는 부품 사이에 마찰등을 제거하고 공작기계의 축이 매우 정밀하게 모든 공간적 방행을 연속적으로 향할 수가 있다.
공작기계가 소재의 표면에 근접하여 위치할 수가 있다.
관통성이 좋아서 스핀들이 소재의 어떠한 구멍도 잘 뚫을 수가 있다.
언더컷(undercut)이 가공될 수 있다

Claims (4)

  1. 제 1 축(10)을 중심으로 기계 구조물(4)에 대해 피벗회전하는 제 1 하프헤드(2) 및 스핀들(8)을 지지하기 위해 평면(20) 위의 제 1 하프헤드(20)에 연결되며 평면(20)에 대해서 수직인 제 2 축(22)을 중심으로 피벗회전하는 제 2 하프헤드(6)로 구성되는 비수직축 형 이중회전 스핀들 헤드에 있어서,
    상기 기계 구조물(4)에 대해서 상기 제 1 하프헤드(2)를 회전시키기 위한 제 1 다이렉트 모터(16,18) 및 상기 제 1 하프헤드(2)에 대해서 제 2 하프헤드(6)를 회전시키기 위한 제 2 다이렉트 모터(28,30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중회전 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서, 기계 구조물(4)에 대해서 제 1 하프헤드(2)의 각위치를 제어하기 위한 제 1 변환기(32) 및 제 1 하프헤드(2)에 대해서 제 2 하프헤드(6)의 각위치를 제어하기 위한 제 2 변환기(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중회전 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 평면(20)은 제 1 축(10)과 함께 45°보다 작은 각을 이루는 것을 특징으로 하는 이중회전 헤드.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 평면(20)은 제 1 축(10)과 함께 35°- 40° 사이의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 이중회전 헤드.
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