KR100821992B1 - The compacted nc milling machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탁상형 NC 밀링머신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형부품의 정밀가공을 위하여 그 크기가 사용자가 쉽게 들어 옮길 수 있도록 소형으로 제작될 뿐만 아니라 가공에 소비되는 에너지가 절감될 수 있도록 하는 탁상형 NC 밀링머신에 관한 것이다.The present invention relates to a table-type NC milling machine, and more particularly, for precise processing of small parts, the size is not only made small so that the user can easily carry it, but also to reduce the energy consumed for processing. Table top NC milling machine.
공작기계 중의 하나인 밀링머신은 공작물이 놓여진 테이블의 상부측에서 회전되는 공구가 상하방향(Z축방향)으로 이동됨과 함께 테이블이 가로방향(X축방향) 또는 세로방향(Y축방향)으로 이동되면서 공작물의 가공이 이루어지도록 하는 것이다.One of the machine tools, the milling machine, moves the tool on the upper side of the table on which the work is placed in the vertical direction (Z axis direction) and the table moves in the horizontal direction (X axis direction) or vertical direction (Y axis direction). It is to ensure that the workpiece is processed.
특히, NC 밀링머신은 공작물과 공구의 원점을 설정한 상태에서 NC 콘트롤러의 제어에 의해서 테이블 및 스핀들이 X축, Y축, Z축으로 이동되면서 컴퓨터에 프로그램되어진 상태대로 공작물의 가공이 이루어지도록 하는 것으로, 범용 밀링머신을 통한 가공보다 정밀한 가공이 가능할 뿐만 아니라 생산성을 높일 수 있는 장점이 있는 것이다.In particular, the NC milling machine allows the workpiece to be processed as programmed in the computer while the table and spindle are moved to the X, Y, and Z axes under the control of the NC controller with the workpiece and tool origin set. As a result, it is possible to increase the productivity as well as to enable more precise machining than the general milling machine.
그런데 종래의 밀링머신은 주지된 바와 같이 대부분이 중대형으로 제작 및 공급됨으로서 기계장치의 설치를 위한 별도의 공간 확충이 필요하였고, 공구 및 공작물의 회전동작 또는 이동동작의 대부분이 전동모터로 이루어지도록 구성됨으로서 그 구동에 따른 에너지의 소비가 많았으며, 소형의 공작물을 정밀하게 가공하는 데에는 커다란 제약이 있을 수밖에 없었다.By the way, the conventional milling machine is manufactured and supplied in the medium and large size, as it is well known, it was necessary to expand the separate space for the installation of the mechanical device, and the rotational or moving operation of the tool and the workpiece is composed of the electric motor As a result, the energy consumption of the drive was high, and there was a big limitation in precise machining of small workpieces.
한편, 본 출원인은 대한민국 특허청에 공개된 바와 같이 공작기계의 테이블 또는 스테이지 등에 적용할 목적으로 '영구자석 이동형 리니어 모터와 공기 베어링을 이용한 초소형 스테이지 장치(공개번호 10-2007-0052524호)'를 개발한 바 있다. 즉, 공구나 공작물이 장착되는 테이블 또는 스테이지의 이동을 위한 수단으로서 전자기력을 이용하는 한편 전자기력에 의해서 테이블 또는 스테이지가 이동되는 과정에서는 에어 베어링에서 제공되는 공압으로 테이블 또는 스테이지가 베이스로부터 일정 간격 부상된 채로 이동될 수 있도록 함으로서, 소형의 부품을 정밀하게 가공하기 위한 공작기계의 테이블 또는 스테이지에 전술한 바와 같은 기술이 적용되었을 경우 공작기계의 크기를 현저하게 줄일 수 있는 단계에 이르게 되었다.On the other hand, the applicant has developed a 'miniature stage device using a permanent magnet movable linear motor and air bearing' (Publication No. 10-2007-0052524) for the purpose of applying to tables or stages of machine tools as disclosed in the Korean Patent Office. I've done it. That is, while using the electromagnetic force as a means for the movement of the table or the stage on which the tool or the workpiece is mounted, while the table or the stage is moved by the electromagnetic force, the table or the stage is injured from the base by the pneumatic pressure provided by the air bearing. By being able to be moved, the above-mentioned technique is applied to a table or stage of a machine tool for precisely machining small parts, which leads to a step that can significantly reduce the size of the machine tool.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 제반 문제점을 개선하기 위해서 안출된 것으로서, 소형부품의 정밀가공을 위하여 그 크기가 사용자가 쉽게 들어 옮길 수 있도록 소형으로 제작될 뿐만 아니라 가공에 소비되는 에너지가 절감될 수 있도록 하는 탁상형 NC 밀링머신을 제공하는 데 목적이 있는 것이다.The present invention has been made to improve the problems of the prior art as described above, for precise processing of small parts, the size is not only made small so that the user can easily move, but also reduce the energy consumed for processing It is an object of the present invention to provide a table-type NC milling machine that can be used.
또한, 본 발명은 공구나 공작물의 이동이 전자기력에 의해서 이루어질 뿐만 아니라 공구나 공작물의 회전동작 및 이동동작이 에어 베어링으로써 지지되도록 함으로서 보다 정밀한 가공이 가능한 탁상형 NC 밀링머신을 제공하는 데 목적이 있는 것이다.In addition, the present invention aims to provide a table-type NC milling machine capable of more precise processing by allowing the movement of the tool or the workpiece not only by the electromagnetic force, but also by the rotation and movement of the tool or the workpiece is supported by the air bearing. will be.
본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같이 구성이 이루어진다. 즉, 본 발명은 회전동작되는 공구가 장착된 스핀들이 상하방향(Z축방향)으로 이동가능하도록 형성되는 한편 공작물이 장착된 XY축방향 스테이지는 가로방향(X축방향) 및 세로방향(Y축방향)으로 이동가능하도록 형성되어 공구에 의한 공작물의 가공이 이루어지도록 형성되는 NC 밀링머신에 있어서, 측면에 이동을 위한 손잡이가 형성된 판형상의 베이스와; 상기 베이스의 상부면 일측에 하단이 지지되고 상단은 베이스의 중앙부분을 향해 절곡된 형태의 컬럼과; 상기 컬럼의 상단에 고정결합되며 공구의 상하방향 이동을 안내하기 위해 사각형상의 상하이동공간이 내측에 형성되어지되 그 상하이동공간의 일측에는 Z축방향이동 가이드 레일이 형성되며 공구의 이동이 전자기력에 의해서 이루어지도록 형성된 Z축방향 스테이지와; 상기 Z축방향 스테이지의 상하이동공간에 결합되는 한편 그 내측에는 스핀들이 고정장착되는 스핀들 홀더와; 상기 스핀들 홀더에 고정장착되며 그 하단부에는 공구의 장착이 가능하도록 공구 척이 형성되어지되 회전동작이 이루어지도록 형성되는 스핀들과; 상기 스핀들의 직하방 위치에 공작물 척의 장착이 가능하도록 형성되는 테이블과; 상기 테이블의 가로방향(X축방향) 및 세로방향(Y축방향) 이동을 위해서 베이스 상측과 테이블 사이에 형성되어지되 테이블에 전달되는 이동력은 전자기력에 의해 서 이루어지도록 형성된 XY축방향 스테이지; 를 포함하여 구성으로 이루어지는 것이다.The present invention is configured as follows to achieve the object as described above. That is, the present invention is formed so that the spindle equipped with the rotary operation tool is movable in the vertical direction (Z axis direction) while the XY axis stage in which the workpiece is mounted is transverse direction (X axis direction) and longitudinal direction (Y axis) An NC milling machine, which is formed to be movable in a direction and is formed to process a workpiece by a tool, comprising: a plate-shaped base having a handle for movement on a side thereof; A column having a lower end supported on one side of an upper surface of the base and an upper end bent toward a central portion of the base; It is fixedly coupled to the top of the column and a square shankdong space is formed on the inside to guide the vertical movement of the tool, the Z-axis movement guide rail is formed on one side of the shankdong space, the movement of the tool is electromagnetic Z-axis stage formed to be made by; A spindle holder coupled to the shank east space of the Z-axis stage while the spindle is fixedly mounted therein; A spindle fixedly mounted to the spindle holder and formed at a lower end thereof so that a tool chuck is formed to allow mounting of a tool, and a rotation operation is performed; A table formed to enable mounting of the workpiece chuck in a position directly below the spindle; An XY axis stage formed between an upper side of the base and the table for movement in the horizontal direction (X axis direction) and the vertical direction (Y axis direction) of the table, the transfer force being transmitted to the table by the electromagnetic force; It is made up of a configuration, including.
또한, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 XY축방향 스테이지는 베이스에 고정장착되며 그 상부면 중앙부에는 Y축방향 가이드 레일이 형성된 Y축방향이동 가이드와, 상기 Y축방향이동 가이드의 상부측에 위치된 채로 Y축방향의 이동이 가능한 한편 그 상부면 중앙부에는 X축방향이동 가이드 레일이 형성된 X축방향이동 가이드와, 상기 Y축방향이동 가이드와 X축방향이동 가이드 사이에 X축방향이동 가이드가 Y축방향으로 이동될 수 있도록 이송력을 제공하기 위해 형성되는 Y축방향이동 리니어 모터와, 상기 X축방향이동 가이드와 테이블 사이에 테이블이 X축방향으로 이동될 수 있도록 이송력을 제공하기 위해 형성되는 X축방향이동 리니어 모터를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있는 것이다.In addition, in the table-type NC milling machine according to the present invention, the XY-axis stage is fixedly mounted on the base and has a Y-axis movement guide formed with a Y-axis guide rail at the center of its upper surface, and an upper side of the Y-axis movement guide. It is possible to move in the Y-axis direction while being located in the center of the upper surface of the X-axis movement guide formed with an X-axis movement guide rail, and the X-axis movement between the Y-axis movement guide and the X-axis movement guide Y-axis movement linear motor is formed to provide a feed force for the guide can be moved in the Y-axis direction, and provides a feed force to move the table in the X-axis direction between the X-axis movement guide and the table It may be made of a configuration including a linear motor moving in the X-axis direction to be formed.
또한, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 Y축방향이동 가이드의 일측면 및 X축방향이동 가이드의 일측면에는 그리드(grid)가 형성된 스케일러가 각각 형성되는 한편 각각의 스케일러와 대향되는 고정측에는 스테이지의 이동상태를 측정하기 위한 X축방향제어 엔코더 및 Y축방향제어 엔코더가 형성된 구조로 이루어질 수 있는 것이다.In addition, in the table-type NC milling machine according to the present invention, one side of the Y-axis movement guide and one side of the X-axis movement guide are each formed with a scaler having a grid, and on a fixed side facing each scaler. The X-axis direction control encoder and the Y-axis direction control encoder for measuring the movement state of the stage may be formed.
또한, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 Z축방향 스테이지의 일측면에는 Z축방향이동 가이드 레일을 따라 이동되는 스핀들 홀더에 이송력이 작용될 수 있도록 하는 Z축방향이동 리니어 모터가 형성된 구조로 이루어질 수 있는 것이다.In addition, in the table-type NC milling machine according to the present invention, one side of the Z-axis stage stage has a structure in which a Z-axis movement linear motor is formed so that a feed force can be applied to a spindle holder moved along the Z-axis movement guide rail. It can be done with.
또한, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 Z축방향이동 리니어 모터의 일측의 Z축방향 스테이지에는 스핀들 홀더의 이동상태를 측정하기 위한 Z축 리니어 엔코더가 형성된 구조로 이루어질 수 있는 것이다.In addition, in the table-type NC milling machine according to the present invention, a Z-axis linear encoder for measuring the movement state of the spindle holder may be formed in the Z-axis stage on one side of the Z-axis moving linear motor.
또한, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 Z축방향 스테이지의 일측면에는 Z축방향이동 리니어 모터의 구동에 의해서 스핀들 홀더가 상하이동되는 과정에서 수직방향으로 걸리는 이송체의 중량이 보상되도록 하기 위한 에어 실린더가 형성될 수 있는 것이다.In addition, in the table-type NC milling machine according to the present invention to one side surface of the Z-axis stage to compensate the weight of the conveying body in the vertical direction in the process of the spindle holder is moved by the drive of the Z-axis moving linear motor The air cylinder for that can be formed.
또한, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 공작물 척은 공작물에 진공압을 가하기 위한 흡입공이 형성된 베큠 척으로 교체 가능한 구조로 이루어질 수 있는 것이다.In addition, the workpiece chuck in the table-type NC milling machine according to the present invention can be made of a replaceable structure with a vacuum chuck formed with a suction hole for applying a vacuum pressure to the workpiece.
또한, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 Z축방향 스테이지의 내측면과 스핀들 홀더의 외측면 사이에는 에어 베어링이 형성될 수 있는 것이다.In addition, in the table-type NC milling machine according to the present invention, an air bearing may be formed between the inner surface of the Z-axis stage and the outer surface of the spindle holder.
또한, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 컬럼은 상부체와 하부체로 분리형성된 후 체결수단에 의해서 일체화되는 구조로 이루어질 수 있는 것이다.In addition, in the table-type NC milling machine according to the present invention, the column may be formed into a structure that is formed by separating the upper body and the lower body and then integrated by the fastening means.
아울러, 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에서 베이스의 상부에는 XY축방향 스테이지가 이동되는 구간이 제외된 부분을 덮기 위한 베이스 커버가 형성된 구조로 이루어질 수 있는 것이다.In addition, in the table-type NC milling machine according to the present invention, the base cover may be formed on the upper portion of the base to cover a portion in which the section in which the XY axis stage is moved is excluded.
본 발명은 탁상형 NC 밀링머신을 구성하는 각 부품의 이동수단 및 회전수단이 전동모터 등으로 이루어지는 대신에 리니어 모터 및 에어 베어링에 의한 전자기력 및 공압에 의해서 구동되도록 구성됨으로서 탁상형 NC 밀링머신을 구성하는 각 부분의 크기를 크게 줄이는 것이 가능할 뿐만 아니라 사용자는 필요에 따라서 탁상형 NC 밀링머신의 위치를 수월하게 이동시킬 수 있고, 그 구동에 소요되는 에너지가 크게 절약될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.The present invention constitutes a table-type NC milling machine by being configured to be driven by electromagnetic force and pneumatic pressure by a linear motor and an air bearing instead of an electric motor or the like as the moving means and the rotating means of each component constituting the table-type NC milling machine. Not only is it possible to greatly reduce the size of each part, but the user can easily move the position of the table-type NC milling machine as needed, and there is a great advantage that the energy required for driving can be greatly saved.
또한, 본 발명에 의해 형성된 탁상형 NC 밀링머신은 공구 및 공작물의 위치이동이 보다 정밀하게 제어될 수 있음으로서 소형의 공작물에 정밀한 가공이 요구되는 경우의 보다 정밀한 가공을 수행할 수 있는 장점이 있는 것이다.In addition, the table-type NC milling machine formed by the present invention has the advantage that the position movement of the tool and the workpiece can be more precisely controlled to perform more precise machining when precise machining is required for the small workpiece. will be.
특히, 본 발명에 따른 NC 밀링머신에서는 Z축방향 스테이지가 테이블의 상부 중앙에 위치됨으로서 스핀들 및 공구가 작동되는 과정에서의 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기계적인 강성이 보다 우수해질 수 있는 장점이 있는 것이다.In particular, in the NC milling machine according to the present invention, since the Z axis stage is located at the upper center of the table, not only the error in the process of operating the spindle and the tool but also the mechanical rigidity can be improved. will be.
이하에서는 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments according to the configuration and operation of the table-type NC milling machine according to the present invention will be described in detail.
도 1 은 본 발명에 의해 형성된 탁상형 NC 밀링머신의 사시도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 정면도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 측면도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 컬럼의 분해사시도이고, 도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 의해 형성된 Z축방향 스테이지의 평면도 및 저면사시도이고, 도 6 은 본 발명에 따른 XY축방향 스테이지를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 공작물 척의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 8 은 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에 적용되는 에어 베어링의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 9 는 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 다른 실시예를 보인 도면이다.1 is a perspective view of a table-type NC milling machine formed by the present invention, Figure 2 is a front view of a table-type NC milling machine according to the invention, Figure 3 is a side view of a table-type NC milling machine according to the invention, 4 is an exploded perspective view of a column according to the present invention, FIGS. 5A and 5B are a plan view and a bottom perspective view of a Z axis stage formed by the present invention, and FIG. 6 is an exploded view for explaining the XY axis stage according to the present invention. 7 is a perspective view illustrating a structure of a work piece chuck of a table-type NC milling machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 illustrates a structure of an air bearing applied to the table-type NC milling machine according to the present invention. 9 is a view illustrating another embodiment of the table-type NC milling machine according to the present invention.
도면 중에 표시되는 도면부호 100은 본 발명에 의해 구성된 탁상형 NC 밀링머신을 지시하는 것으로서, 상기한 탁상형 NC 밀링머신(100)은 주로 소형의 공작물을 정밀하게 가공할 수 있을 뿐만 아니라 그 가공을 위한 기계장치의 전체적인 크기를 줄여 사용자가 쉽게 위치이동시킬 수 있도록 형성된 것이다. 즉, 탁상형 NC 밀링머신(100)의 몸체를 지지하며 테이블(300)이 수평의 안정된 상태로 유지되도록 하기 위해 판형상으로 형성되는 베이스(120)는 그 크기가 사람이 쉽게 들어 옮길 수 있는 크기 및 무게로 이루어지는 한편 그 양측면에는 도면에 도시된 바와 같은 형태의 손잡이(122)가 형성된다.
그리고 테이블(300)의 일측 상부면에 하단이 지지되며 그 상단은 테이블(300)의 중앙부분을 향해 절곡된 형태의 컬럼(200)이 형성되는데, 컬럼(200)의 상단에는 공구에 회전력을 가하기 위한 스핀들(600)이 형성될 뿐만 아니라 그 스핀들(600)이 상하방향(Z축방향)으로 이동가능하도록 하는 Z축방향 스테이지(500)가 형성된다.And the lower end is supported on one side of the upper surface of the table 300 and the upper end is formed of a
컬럼(200)은 도 1 및 도 4 에 도시된 바와 같이 상부체(210)와 하부체(220)로 분리 형성된 후에 볼트(230) 등으로써 일체화되는 구조로 이루어질 수 있다. 도 4 에 도시된 바와 같이 컬럼의 상부체(210)에는 하부체(220)와의 조립을 위한 플랜지(212)와, Z축방향 스테이지(500)와의 조립을 위한 플랜지(214)가 서로 직각방향이 되도록 상하측에 각각 형성되고, 각각의 플랜지에는 볼트가 체결되기 위한 체결공(212a,214a)이 형성된다. 하부체(220)는 안정성 확보를 위해서 사다리꼴형상으로 형성되어지되, 그 하부측에는 베이스(120)에 볼트 등으로써 고정장착될 수 있도록 하는 플랜지(222)가 형성되고 그 상부측에는 상부체(210)와의 조립을 위한 체결공(224)이 형성된다. 특히, 도 4 에 도시된 바와 같이 하부체(220)의 내부측에는 살빼기공(226)이 형성됨으로서 탁상형 NC 밀링머신(100)의 중량이 감소될 수 있도록 구성될 수 있는 것이다.As shown in FIGS. 1 and 4, the
Z축방향 스테이지(500)는 도시된 바와 같이 그 내측에 상하방향으로 관통된 형태의 상하이동공간(510)이 형성되는데, 상하이동공간(510)은 도면에 도시된 바와 같이 그 평면형상이 사각형을 이루도록 형성된다. 특히, Z축방향 스테이지(500)의 어느 일측에는 Z축방향이동 가이드 레일(512)이 상하이동공간(510)과 연통된 구조로 이루어지는데, 이 Z축방향이동 가이드 레일(512)은 상하이동공간(510)의 내측에 수용될 스핀들 홀더(620)가 스핀들(600)과 함께 상하방향으로 이동될 수 있도록 유도하기 위한 것이다. 이를 위하여 스핀들 홀더(620)의 일측면에는 스핀들 홀더(620)가 상하이동공간(510)으로 조립되는 과정에서 Z축방향이동 가이드 레일(512)로 끼워지기 위한 돌출편(622)이 상하방향으로 길게 형성된다.The Z-
한편, 스핀들 홀더(620)의 일측면으로 돌출형성된 돌출편(622)과 Z축방향이동 가이드 레일(512)이 위치된 Z축방향 스테이지(500)의 일측면 사이에는 스핀들 홀더(620)의 상하방향 이동을 제어하기 위한 Z축방향이동 리니어 모터(520)가 형성된다. Z축방향이동 리니어 모터(520)는 도면에 도시된 바와 같이 고정체인 Z축방향 스테이지(500)에 부착된 고정자코어(521)의 내측에 영구자석(522)이 부착되고, 이동체인 스핀들 홀더(620)의 돌출편(622)에는 권선된 코일(513)이 부착된 형태의 것 이 적용가능하다. 특히, 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 도면에서와 같이 고정자코어(521)는 그 평면형상이 'ㄷ'자형상으로 형성되고, 코일(513)이 그 내측에 수용된 상태가 될 수 있는 것이다. 한편, 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 도면에 도시된 형태의 Z축방향이동 리니어 모터(520)는 시중에서 판매되고 있는 제품들 중의 하나로서, 코일(513)에 전류가 인가될 경우 영구자석(512)에 의해 생성되는 전자기력과 코일을 흐르는 전류의 방향에 따라 작용되는 힘의 방향이 변화되는 원리가 이용된 것이다.On the other hand, the upper and lower sides of the
Z축방향이동 리니어 모터(520)의 구동에 의해서 스핀들 홀더(620)가 상하이동공간(510) 내부에서 상하방향으로 이동되는 과정에서 Z축방향 스테이지(500)의 내측면과 스핀들 홀더(620)의 외측면이 접촉되어 마찰되지 않고 부상된 상태가 되도록 하기 위한 에어 베어링(700)이 Z축방향 스테이지(500)의 내측면과 스핀들 홀더(520)의 외측면 사이에 형성된다. 에어 베어링(700)은 고정체의 면과 이동체의 면이 서로 마주하는 공간에 공압을 제공함으로서 고정체와 이동체가 서로 이격된 상태가 유지된 상태에서 이동체의 이동이 가능하게 하는 것이다.Z-axis movement The
그리고 Z축방향이동 리니어 모터(520) 일측의 Z축방향 스테이지(500)에는 스핀들 홀더(620)의 상하방향 이동상태를 측정하기 위한 리니어 엔코더(530)가 고정장착되고, 이동체인 스핀들 홀더(620)의 돌출편(622) 일측면에는 그리드가 표시된 스케일러(532)가 부착된다.In addition, a
스핀들 홀더(620)의 내측에는 상하방향으로 길게 원통형상의 스핀들장착공간(624)이 형성되고, 스핀들(600)은 스핀들 고정구(626)로써 스핀들 홀더(620)와 일체화된 후 스핀들 홀더(620)와 함께 스핀들장착공간(624)에서 상하방향으로 이동되는 구조로 형성된다. 물론, 스핀들(600)의 하부측에는 공구의 장착이 가능하도록 공구 척(610)이 형성되고, 공구 척(610)에 물리는 공구는 스핀들 내부에 마련되는 회전수단에 의해서 회전되도록 형성된다.The inside of the
스핀들(600)의 회전수단으로는 전동모터가 적용될 수도 있는 것이지만, 스핀들의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 고속회전이 가능한 회전수단으로써 전자기력이나 공압에 의해서 회전력이 발생되도록 하는 장치가 적용될 수도 있는 것이다. 전자기력이나 공압에 의해서 회전력이 발생되도록 하는 회전수단의 예로는 샤프트의 도중 주변에 전자기력이 형성되도록 하는 한편 샤프트에 마련된 임펠러에 공압을 제공함으로서 샤프트가 축공으로부터 부상된 상태에서 고속회전이 가능하도록 구성되는 것들이 있다.An electric motor may be applied as the rotation means of the
특히, Z축방향 스테이지(500)의 일측으로는 스핀들 홀더(620)가 상하방향으로 이동되는 과정에서 스핀들(600) 및 스핀들 홀더(620)의 무게로 인하여 Z축방향이동 리니어 모터(520)의 구동력에 의한 이동에 미치는 영향이 최소화되도록 하기 위한 에어 실린더(630)가 도 5b에 도시된 바와 같이 형성된다. 즉, 이 에어 실린더(630)는 스핀들 홀더(620) 및 스핀들(600)의 상하방향이동에는 직접적인 힘을 제공하지 않지만, 실린더 내에 일정하게 유지된 압력에 의하여 상하 이송체 자체의 중량을 지지함으로서 Z축방향 이동을 위한 리니어 모터(520)에 이송체의 자중 때문에 정적인 추력이 필요되지 않도록 하고, 리니어 모터(520)의 힘이 Z축방향 이동을위한 힘으로 순수하게 사용되도록 하는 것이다.In particular, one side of the Z-
한편, 전술한 스핀들(600)의 직하방 위치에는 X축방향(가로방향) 및 Y축방향(세로방향)으로의 이동이 가능한 테이블(300)이 형성된다. 테이블(300)의 상부면에는 공작물의 장착이 가능하도록 공작물 척(310)이 형성된다. 공작물 척은 공작물을 고정시키는 방식에 따라서 베큠 척이나 클램프 척 등이 선택적으로 적용될 수 있는 것이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예로서 공작물 척으로 사용되는 베큠 척(320)의 평면도를 도시한 도면으로서, 베큠 척(320)의 중앙부분에는 공작물을 흡착하기 위한 흡입공(322)이 형성된 상태이다.On the other hand, the table 300 which is movable in the X-axis direction (horizontal direction) and Y-axis direction (vertical direction) is formed in the position directly below the
XY축방향 스테이지(400)는 테이블(300)이 X축방향 또는 Y축방향으로 이동될 수 있도록 형성된 것으로서, 그 세부적인 구조는 도 6 에 도시된 바와 같다. 즉, 테이블(300)의 하부에는 차례로 테이블(300)이 X축방향으로 이동되도록 유도하기 위한 X축방향이동 가이드(410)와, 테이블(300)이 Y축방향으로 이동되도록 유도하기 위한 Y축방향이동 가이드(420)가 형성된다. 즉, Y축방향이동 가이드(420)는 베이스(120)에 고정장착되는 한편 X축방향이동 가이드(410)는 Y축방향이동 가이드(420)와 테이블(300) 사이에서 Y축방향으로 이동이 가능한 구조로 형성되는 것이다.The XY-
X축방향이동 가이드(410) 및 Y축방향이동 가이드(420)의 작동방향 중앙부에는 각각 X축방향이동 가이드 레일(412) 및 Y축방향이동 가이드 레일(422)이 형성되고, X축방향이동 가이드 레일(412) 및 Y축방향이동 가이드 레일(422)의 내부에는 각각 X축방향이동 리니어 모터(430)와 Y축방향이동 리니어 모터(440)가 장착된다.The X-axis
X축방향이동 리니어 모터(430)와 Y축방향이동 리니어 모터(440)는 고정체 부분에는 코일이 권선된 고정자 코어가 장착되고 이동체 부분에는 영구자석이 부착된 이동자 코어가 장착된 구조로 이루어진다. 즉, 영구자석에 의해서 생성되는 자기력의 방향과 코일을 흐르는 전류의 방향에 따라 작용되는 힘의 방향이 변화되는 원리가 이용된 선형모터가 적용되는 것이다. 이와 같이 X축방향이동 리니어 모터(430)와 Y축방향이동 리니어 모터(440)로써 테이블(300)의 위치이동이 가능하도록 적용할 경우에는 테이블의 이동을 위한 이동수단의 설치에 따른 공간이 크게 감소될 수 있을 뿐만 아니라 보다 정밀한 제어가 가능하게 되는 것이다.The X-axis movement
한편, X축방향이동 리니어 모터(430)와 Y축방향이동 리니어 모터(440)의 구동에 의해서 X축방향이동 가이드(410) 및 테이블(300)이 직선방향으로 이동되는 과정에서 각각의 이동체 부분과 고정체 부분은 서로 접촉되어 마찰되지 않고 부상된 채로 동작될 수 있도록 하기 위한 에어 베어링(700)이 각각 형성된다.On the other hand, the respective moving parts in the process of moving the
에어 베어링(700)은 고정체의 면과 이동체의 면이 서로 마주하는 공간에 공압을 제공함으로서 고정체와 이동체가 서로 이격된 상태가 유지된 상태에서 이동체의 이동이 가능하게 하는 것이다.The
그리고 X축방향이동 가이드(410)의 일측면과 Y축방향이동 가이드(420)의 일측면에는 그리드(grid)가 형성된 스케일러(452,462)가 부착되고, 각각의 스케일러(452,462)와 대응되는 위치에는 스케일러의 그리드 위치를 읽어 이동체의 이동거리를 측정하기 위한 X축방향제어 엔코더(450) 및 Y축방향제어 엔코더(460)가 형성된다.In addition, scales 452 and 462 having grids are attached to one side of the
도 8 은 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에 적용되는 에어 베어링의 구성 및 작동에 대한 이해를 돕기 위한 도면으로서, 고정체(710)와 이동체(720) 사이에 공압이 고루 제공될 수 있도록 하는 에어 패드(730)가 고정체(710) 또는 이동체(720)에 고정장착된 상태이다. 에어 패드(730)의 장착을 위해서 고정체(710) 또는 이동체(720)에는 에어 패드 크기의 다수의 글루브(740)가 형성되며, 각각의 그루브(740)에는 에어공급라인(750)이 연결된다. 특히, 에어 패드(730)는 다공질 재질로 형성될 경우 공압이 고르게 퍼질 수 있는 측면에서 유리할 것이다.8 is a view to help understand the configuration and operation of the air bearing applied to the table-type NC milling machine according to the present invention, so that the pneumatic pressure between the
본 발명에 의한 탁상형 NC 밀링머신(100)을 구성하는 XY축방향 스테이지(400), Z축방향 스테이지(500), 스핀들(600) 등에는 다수의 위치에 에어 베어링(700)이 적용되지만, 도 8 에 의해서 에어 베어링 수단에 대한 구성 및 작동이 충분히 설명되었기에 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 일부의 도면에서는 에어 베어링에 대한 도시가 생략되었음을 밝혀둔다.Although the
한편, 베이스(120)의 상부측에는 도 9 에 도시된 실시예에서와 같이 XY축방향 스테이지(400)에 의해서 테이블(300)이 이동되는 구간을 제외한 부분을 덮기 위한 베이스 커버(140)가 형성될 수 있는 것이다. 즉, XY축방향 스테이지(400)에 의해서 베이스(120) 상부가 단차지게 형성됨에 따라서 공작물의 가공시 발생될 수 있는 여러 불편함이 없도록 테이블(300)의 상부 높이로 베이스 커버(140)가 형성되는 것이다.On the other hand, the
베이스 커버(140)의 상부면에는 베이스 커버로써 베이스의 테이블 및 베이스의 상부를 덮었을 경우에 테이블(300)의 상부면이 노출될 수 있도록 하는 관통공(142)이 형성된다. 베이스 커버(140)의 측면은 손잡이(122)는 노출된 상태로 유지되도록 하는 반면에 베이스(120)의 측면은 거의 덮을 수 있는 형태로 이루어질 수 있는 것이다. 따라서 공작물의 가공시 발생되는 칩(chip) 등이 XY축방향 스테이지(400)의 내측으로 유입되는 것이 방지될 수 있고, 공작물의 가공이 끝난 후에도 청소 등이 수월하게 이루어질 수 있게 되는 것이다.The upper surface of the
이하에서는 전술한 바와 같이 구성되는 탁상형 NC 밀링머신(10)이 작동되는 상태에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, a description will be given of the operating state of the table-type NC milling machine 10 configured as described above.
스핀들(600)의 하측에 마련된 공구 척(610)에는 공작물의 가공에 필요한 공구(tool)가 장착되는 한편 테이블(300)의 상부측에 마련된 공작물 척(310)에는 공작물(work piece)가 고정장착된다. 이와 같이 공구 및 공작물이 장착된 상태에서 작업관리자는 공구 및 공작물의 원점을 설정하게 된다.The
물론, 실질적인 가공이 이루어지기 전 단계에서 탁상형 NC 밀링머신(100)이 연결되는 컴퓨터에는 공작물의 형태에 따른 NC 프로그램이 준비되어야 하고, 그 프로그램에 의해서 NC 콘트롤러에서는 탁상형 NC 밀링머신(100)의 XY축방향 스테이지(400)와 Z축방향 스테이지(500)를 비롯하여 스핀들의 이송수단 등의 구동 및 이동이 제어될 수 있는 준비가 되어야 할 것이다.Of course, the NC program according to the type of the workpiece should be prepared in the computer to which the tabletop
미도시된 NC 콘트롤러의 제어에 의해서 가공이 이루어지는 과정에서 스핀들(600)의 회전수단에서 전달되는 구동력에 의해서 고속회전이 이루어지고, XY축방향 스테이지(400) 및 Z축방향 스테이지(500)는 각각의 리니어 모터(430,440,520)의 구동과 에어 베어링(700)의 작동에 의해서 보다 정확한 위치이동이 가능하게 된다.High-speed rotation is performed by the driving force transmitted from the rotation means of the
이와 같이 탁상형 NC 밀링머신(100)을 구성하는 각 부품의 이동수단 및 회전 수단이 전동모터 등으로 이루어지는 대신에 리니어 모터(430,440,520) 등의 전자기력에 의해서 구동이 될 뿐만 아니라 에어 베어링(700)에 의해서 정밀하게 마찰이 없이 지지되도록 구성됨으로서 탁상형 NC 밀링머신(100)을 구성하는 각 부분의 크기를 크게 줄이는 것이 가능하게 된다. 따라서 사용자는 필요에 따라서 탁상형 NC 밀링머신(100)의 위치를 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 그 구동에 소요되는 에너지를 크게 줄일 수 있게 된다.Thus, the moving means and the rotating means of each component constituting the table-type
또한, 공구 및 공작물의 위치이동이 보다 정밀하게 제어될 수 있음으로서 소형의 공작물에 정밀한 가공이 요구되는 경우의 사용에 적합한 탁상형 NC 밀링머신의 제공이 가능하게 되는 것이다.In addition, since the positional movement of the tool and the workpiece can be more precisely controlled, it is possible to provide a table-type NC milling machine suitable for use when precise machining is required for a small workpiece.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the preferred embodiment according to the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited to the above-described claims, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. Anyone with knowledge will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1 은 본 발명에 의해 형성된 탁상형 NC 밀링머신의 사시도.1 is a perspective view of a table-type NC milling machine formed by the present invention.
도 2 는 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 정면도.2 is a front view of the table-type NC milling machine according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 측면도.3 is a side view of the table-type NC milling machine according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 컬럼의 분해사시도.4 is an exploded perspective view of a column according to the present invention;
도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 의해 형성된 Z축방향 스테이지의 평면도 및 저면사시도.5A and 5B are a plan view and a bottom perspective view of a Z-axis stage formed by the present invention.
도 6 은 본 발명에 따른 XY축방향 스테이지를 설명하기 위한 분해사시도.Figure 6 is an exploded perspective view for explaining the XY axis stage in accordance with the present invention.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 공작물 척의 구조를 설명하기 위한 도면.7 is a view for explaining the structure of the workpiece chuck of the table-type NC milling machine according to an embodiment of the present invention.
도 8 은 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신에 적용되는 에어 베어링의 구조를 설명하기 위한 도면.8 is a view for explaining the structure of the air bearing applied to the table-type NC milling machine according to the present invention.
도 9 는 본 발명에 따른 탁상형 NC 밀링머신의 다른 실시예를 보인 도면.9 is a view showing another embodiment of the table-type NC milling machine according to the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
100 : 탁상형 NC 밀링머신 120 : 베이스100: tabletop NC milling machine 120: base
122 : 손잡이 140 : 베이스 커버122: handle 140: base cover
200 : 컬럼 210 : 상부체200: column 210: upper body
220 : 하부체 226 : 살빼기공220: lower body 226: lose weight
300 : 테이블 310 : 공작물 척300: table 310: workpiece chuck
400 : XY축방향 스테이지 410 : X축방향이동 가이드400: XY axis stage 410: X axis movement guide
412 : X축방향이동 가이드 레일 420 : Y축방향이동 가이드412: X-axis movement guide rail 420: Y-axis movement guide
422 : Y축방향이동 가이드 레일 430 : X축방향이동 리니어 모터422: Y-axis movement guide rail 430: X-axis movement linear motor
440 : Y축방향이동 리니어 모터 450 : X축방향제어 엔코더440: Y axis movement linear motor 450: X axis direction control encoder
460 : Y축방향제어 엔코더 452,462 : 스케일러460: Y axis direction control encoder 452,462: Scaler
500 : Z축방향 스테이지 510 : 상하이동공간500: Z-axis stage 510: Shanghai East Space
512 : Z축방향이동 가이드 레일 520 : Z축방향이동 리니어 모터512: Z-axis movement guide rail 520: Z-axis movement linear motor
530 : 리니어 엔코더 532 : 스케일러530: linear encoder 532: scaler
600 : 스핀들 610 : 공구척600: spindle 610: tool chuck
620 : 스핀들 홀더 622 : 돌출편620: spindle holder 622: protrusion
630 : 에어 실린더 700 : 에어 베어링630: air cylinder 700: air bearing
Claims (10)
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KR1020070088982A KR100821992B1 (en) | 2007-09-03 | 2007-09-03 | The compacted nc milling machine |
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