KR101088701B1 - 빌트인 마이크로 방전 스핀들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 방전 스핀들에 있어서, 원통형 마운트 몸체와; 상기 원통형 몸체 내부에 삽입되는 세라믹 베어링에 의하여 상기 원통형 몸체와 절연되도록 설치되는 회전축과; 상기 원통형 마운트 몸체 내부에 삽입되며 외부 전원과 연결된 코일이 형성된 아마츄어와; 상기 원통형 몸체 내부의 상기 아마츄어 형성부분에 대응하여 상기 회전축에 형성된 회전자 자석과; 상기 회전축의 일측 단부에 상기 회전자와 전기적 접속을 형성시키면서 방전전극을 결합시키는 전극 마운트와; 상기 회전축의 타측 단부에 연결되어 상기 회전축에 방전용 전원을 공급하는 전원공급장치로 로 구성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 내부에 제어 효율이 좋은 BLDC 모터가 형성되어져 사용시 커플링 작업이 불필요하고, 필요 전원 공급방식을 가공시료에 따라 선택적으로 택할 수 있으므로 방전가공의 실시가 편리하고, 회전축과 모터가 같은 축을 사용함으로써 안정적인 구동 가능하므로 가공 효과가 뛰어난 빌트인 마이크로 방전 스핀들이 제공되는 이점이 있다.

Description

빌트인 마이크로 방전 스핀들{Built-in type Micro EDM Spindle}

본 발명은 마이크로 방전 스핀들에 있어서, 원통형 마운트 몸체와; 상기 원통형 몸체 내부에 삽입되는 세라믹 베어링에 의하여 상기 원통형 몸체와 절연되도록 설치되는 회전축과; 상기 원통형 마운트 몸체 내부에 삽입되며 외부 전원과 연결된 코일이 형성된 아마츄어와; 상기 원통형 몸체 내부의 상기 아마츄어 형성부분에 대응하여 상기 회전축에 형성된 회전자 자석과; 상기 회전축의 일측 단부에 상기 회전자와 전기적 접속을 형성시키면서 방전전극을 결합시키는 전극 마운트와; 상기 회전축의 타측 단부에 연결되어 상기 회전축에 방전용 전원을 공급하는 전원공급장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들에 관한 것이다.

일반적으로 방전 가공이란 두 전극 사이에 전기를 통하게 하여 물리적/전기적 작용을 이용해서 피 가공물을 가공하는 방법이다.

마이크로 방전 가공을 위한 RC회로에서 전극의 제거율은 +전극이 -전극보다 훨씬 크므로, 가공전극은 -전극을 피가공물은 +전극을 연결한다.

방전 가공을 위한 전극의 주요 활용 형태 중에서 전극을 회전 시키는 스핀들 방식도 사용되고 있다. 이와 같이 외부 하우징과 -전극의 절연을 시키면서 전극을 회전 시키고, 회전하는 전극에 적절한 방법으로 전류를 공급할 수 있는 스핀들을 방전 스핀들이라 한다.

상기 방전 스핀들 구조는 방전 가공시 전극의 동일한 마모를 유도할 수 있으며, 전극의 회전이 절연액 순환을 유도하여 방전 후 발생하는 팁 제거에 도움을 주기 때문에 방전 효율이 증대되는 효과를 얻을 수 있고, 이는 가공시간을 단축하는 효과를 가져온다.

또한, 휠 형태의 전극 사용시 필수적으로 사용되고 있는 장점을 가진다.

그런데 상기 스핀들 방전은 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 전극 마운트에 도 3에 도시된 바와 같이 외부 서보모터(8)를 커플링(7)으로 연결하여 사용함으로써, 회전축의 정렬 작업이 필요하며, 사용시마다 세팅을 하여야 하는 번거러움, 회전축의 불일치로 인한 가공 불량의 발생, 브러쉬(42)에 의한 전원 공급으로 작업 위험성 향상, 장비의 크기가 비대해지는 등의 문제점을 가지고 있다

즉, 종래의 일반적인 방전 스핀들은 방전 가공시 절연체를 사용하여 전극과 스핀들의 절연시키는 작업이 별도로 선행되어져야 하며, 방전전극을 스핀들에 간접적으로 고정하기 때문에 체결로 인한 정밀도가 감소되고 전체적인 크기가 비대해진다.

또한, 종래의 스핀들로 방전 장치에 이용하려면 도 2에 도시된 바와 같은 금속베어링(1)을 사용하므로 외부 절연장치가 필요하며 스핀들 앞부분에서 브러쉬(42)를 장착해야 하기 때문에 전극 부분에서 간섭 현상이 발생할 수 있는 위험성을 가지고 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 커플링(7)을 사용한 방전 스핀들은 모터와 스핀들이 분리된 구조를 가지므로 사이즈가 커지게 하는 또 다른 원인이 되며, 커플링을 통한 외부 진동 유입 및 응답성이 떨어지는 문제점을 가진다.

한편, 방전 스핀들에 전원을 공급하는 방식은 크게 브러쉬 타입과 캐피시터 커플링 방식으로 이루어지는데, 이러한 전원공급방식의 차이는 피가공물의 황삭/정삭 개념을 성립시키는데, 피가공물을 황삭시키는 개념은 브러쉬 타입으로 전류 공급할 때 이루어지며, 피가공물을 정삭시키는 개념은 캐패시터 커플링(Capacity coupling) 방식으로 전류를 공급할 때 이루어진다.

마이크로 방전 가공에서는 크레이터(crater)의 최소화를 위해서 부유 용량을 최소화해야 하는 경우가 발생하게 되는 이를 위해 캐패시터 커플링 방식을 스위칭(switching)할 수 있는 구조가 필요하다.

즉, 종래기술방식에 의하면 피가공물의 가공 조건 및 형태에 따라 전원공급장치의 공급방식을 변환시켜야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 사용시마다 선행되는 모터 커플링 작업 문제를 개선시키고, 모터의 스핀들 효율을 향상시키며 방전 시료에 따라 필요 전원 공급방식을 편리하게 선택할 수 있는 빌트인 마이크로 방전 스핀들를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 빌트인 마이크로 방전 스핀들에 있어서, 원통형 마운트 몸체와; 상기 원통형 몸체 내부에 삽입되는 세라믹 베어링에 의하여 상기 원통형 몸체와 절연되도록 설치되는 회전축과; 상기 원통형 마운트 몸체 내부에 삽입되며 외부 전원과 연결된 코일이 형성된 아마츄어와; 상기 원통형 몸체 내부의 상기 아마츄어 형성부분에 대응하여 상기 회전축에 형성된 회전자 자석과; 상기 회전축의 일측 단부에 상기 회전자와 전기적 접속을 형성시키면서 방전전극을 결합시키는 전극 마운트와; 상기 회전축의 타측 단부에 연결되어 상기 회전축에 방전용 전원을 공급하는 전원공급장치로 로 구성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들를 기술적 요지로 한다.

여기서 상기 아마츄어와 회전자 자석은 BLDC 모터가 되도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전원공급장치는 상기 회전자에 접촉식 전원을 공급하는 브러쉬 타입인 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전원공급장치는 상기 회전자에 비접촉식 전원을 공급하는 캐패시티 커플링 타입인 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들로 되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 내부에 제어 효율이 좋은 BLDC 모터가 형성되어져 사용시 커플링 작업이 불필요하고, 필요 전원 공급방식을 가공시료에 따라 선택적으로 택할 수 있으므로 방전가공의 실시가 편리하고, 회전축과 모터가 같은 축을 사용함으로써 안정적인 구동 가능하므로 가공 효과가 뛰어난 빌트인 마이크로 방전 스핀들가 제공되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 단면 구조도
도 2는 종래기술방식의 방전 가공용 전극 마운트의 단면 구조도
도 3은 종래기술방식의 스핀들 방전 가공용 전극 사용 실시예에 관한 단면 구조도

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하의 도 1은 본 발명의 단면 구조도이며, 도 2는 종래기술방식의 방전 가공용 전극 마운트의 단면 구조도이며, 도 3은 종래기술방식의 스핀들 방전 가공용 전극 사용 실시예에 관한 단면 구조도이다.

본 발명은 빌트인 마이크로 방전 스핀들에 관한 것으로서, 크게 원통형 마운트 몸체(30)와 세라믹 베어링(10)과 회전축(100)과 코일이 형성된 아마츄어(210)와 회전자 자석(220)과 전극 마운트(미도시)와 전원공급장치(40)로 구성된다.

상기 원통형 마운트 몸체(30)는 본 발명의 기본 몸체가 되는 부분으로써, 내측에 삽입되는 구조물과는 절연되는 구조를 가진다.

본 발명의 회전축(100)은 상기 원통형 마운트 몸체(30) 내부에 삽입되는 것으로서, 스핀들을 형성시키는 기본 구조체이다.

상기 회전축(100)은 상기 원통형 마운트 몸체(30)의 원통축과 동축을 가지며 삽입되도록 한다.

상기 회전축(100)은 일측에는 전원공급장치(40)가 연결되고 타측에는 방전전극(2)이 연결되므로 전류가 흐르는 상태이다.

따라서, 본 발명에서는 안전을 위하여 상기 원통형 마운트 몸체(30)와 상기 회전축(100)은 전기적으로 절연 상태로 구성한다.

이를 위하여 본 발명에서는 상기 원통형 마운트 몸체(30) 내부와 상기 회전축(100) 사이에 세라믹 베어링(10)을 결합시킨다.

즉, 상기 세라믹 베어링(10)은 회전축(100)의 회전을 가이드하면서 회전축(100)의 절연을 형성시킨다.

본 발명은 상기와 같이 구성되는 방전 스핀들의 회전축(100)에 회전력을 제공하는 모터를 원통형 마운트 몸체(30) 내부에 설치하여, 종래기술방식에서 외부 서보 모터와 커플링으로 결합시키는 단점을 제거시키는 특징을 가진다.

이를 위하여 본 발명은 상기 원통형 마운트 몸체(30) 내부에 모터(20)를 형성시키는데, 상기 원통형 마운트 몸체(30) 내부에 형성되는 코일이 감겨진 아마츄어(210)와 상기 아마츄어(210)가 형성된 내부 회전축(100) 위치에 모터(20)의 회전자가 되는 회전자 자석(220)을 결합시킨다.

이때, 상기 아마츄어(210)와 아마츄어(210)에 형성되는 코일 및 상기 회전자 자석(220)은 내부에 형성되는 모터(20)가 BLDC 모터가 되도록 형성하여 모터(20)의 가동 및 제어 효율을 향상시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 BLDC 모터는 상기 아마츄어(210)에 형성된 코일에 외부 전원을 연결시킴으로서 구동될 것이므로 내부 BLDC 모터의 구동 전원 단자를 별도로 인출해 두는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 상기 회전축(100)의 양단에는 각각 전극 마운트(미도시)와 전원공급장치(40)가 형성된다.

상기 전극 마운트(미도시)는 상기 회전축(100)의 일측 단부에 상기 회전축(100)과 전기적 접속을 형성시키면서 방전전극(2)을 결합시키는 장치로서, 상기 전극 마운트(미도시)는 안전을 위하여 외측에 자바라 형식의 절연막을 형성시켜 상기 원통형 마운트 몸체(30)에 결합시키는 것 등의 다양한 실시예를 고려할 수 있다.

상기 전원공급장치(40)는 방전전극(2)에 외부 전원(50)을 통해 방전용 전원을 공급시키는 장치로서, 상기 회전축(100)의 타측 단부에 형성된다.

상기 전원공급장치(40)로는 상기 회전축(100)에 접촉식으로 외부 전원을 공급하는 브러쉬(42) 타입과 상기 회전자에 비접촉식으로 외부 전원을 공급하는 캐패시티 커플링(41) 타입이 있는데, 본 발명에서는 상기 각 전원공급장치를 택일적으로 형성시키거나 도 1에 도시된 바와 같이 동시에 형성시킨 하이브리드형 방전 스핀들을 구성할 수 있다.

본 발명의 상기 전원공급방식에 의하여 피가공물의 황삭 및 정삭이 선택적이로 이루어지며, 두가지 개념을 혼합한 하이브리드형 가공을 성립시킬 수도 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 형성되며, 내부에 제어 효율이 좋은 BLDC 모터가 형성되어져 사용시 커플링 작업이 불필요하고, 필요 전원 공급방식을 가공시료에 따라 선택적으로 택할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10 : 세라믹 베어링 20 : 모터
30 : 원통형 마운트 몸체 40 : 전원공급장치
41 : 캐피시터 커플링 42 : 브러쉬
50 : 외부 전원 100 : 회전축
210 : 아마츄어 220 : 회전자 자석

Claims (3)

1. 빌트인 마이크로 방전 스핀들에 있어서,
   원통형 마운트 몸체와;
   상기 원통형 몸체 내부에 삽입되는 세라믹 베어링에 의하여 상기 원통형 몸체와 절연되도록 설치되는 회전축과;
   상기 원통형 마운트 몸체 내부에 삽입되며 외부 전원과 연결된 코일이 형성된 아마츄어와;
   상기 원통형 몸체 내부의 상기 아마츄어 형성부분에 대응하여 상기 회전축에 형성된 회전자 자석과;
   상기 회전축의 일측 단부에 상기 회전자와 전기적 접속을 형성시키면서 방전전극을 결합시키는 전극 마운트와;
   상기 회전축의 타측 단부에 연결되어 상기 회전축에 방전용 전원을 공급하는 전원공급장치로
   구성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들.
2. 제1항에 있어서 상기 아마츄어와 회전자 자석은
   BLDC 모터가 되도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 전원공급장치는
   상기 회전자에 접촉식 전원을 공급하는 브러쉬 타입 또는 상기 회전자에 비접촉식 전원을 공급하는 캐패시티 커플링 타입 또는 상기 브러쉬 타입과 캐패시터 타입을 동시에 형성시킨 하이브리드형인 것을 특징으로 하는 빌트인 마이크로 방전 스핀들.

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