KR101265708B1 - 4 axis work machining center - Google Patents

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KR101265708B1 KR1020110064955A KR20110064955A KR101265708B1 KR 101265708 B1 KR101265708 B1 KR 101265708B1 KR 1020110064955 A KR1020110064955 A KR 1020110064955A KR 20110064955 A KR20110064955 A KR 20110064955A KR 101265708 B1 KR101265708 B1 KR 101265708B1
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Abstract

본 발명은 4축 가공 머시닝 센터에 관한 것으로, 센터바디와; 상기 센터바디에 지지되어 X축 방향으로 구동되는 새들과; 상기 새들과 연결되어 상기 새들의 Z축 방향 슬라이드를 통해 Z축 구동이 가능한 스핀들; 상기 센터바디과 연결되고 상기 스핀들 하부에 위치하여 가공체를 Y축 방향으로 구동이 가능하도록 하는 인덱스 테이블; 및 상기 스핀들이 상기 새들과 웜기어를 통해 B축으로 회동이 가능하도록 하는 회동 연결부를 포함한다.
이와 같은 본 발명은, 서보모터와 웜기어를 사용하여 스핀들 구조체를 회전 또는 틸팅시켜 4축 가공을 수행할 수 있게 되고, 웜기어의 특징인 기어비를 이용하여 스핀들 구조체의 회전속도를 정밀하게 제어할 뿐만 아니라, 구조체의 회전으로 발생하는 관성에 의한 오차 또는 시스템 전체의 강성에 문제를 웜기어 연결로 제어가능하다는 장점이 있다.
The present invention relates to a four-axis machining center, the center body; A saddle supported by the center body and driven in an X-axis direction; A spindle connected to the saddle and capable of Z-axis driving through the Z-axis slide of the saddle; An index table connected to the center body and positioned below the spindle to drive a workpiece in the Y-axis direction; And a rotational connecting portion for allowing the spindle to rotate in the B axis through the saddle and the worm gear.
As described above, the present invention is capable of performing four-axis machining by rotating or tilting the spindle structure by using a servo motor and a worm gear, and precisely controlling the rotational speed of the spindle structure by using a gear ratio, which is a characteristic of the worm gear. In other words, it is possible to control the error due to the inertia caused by the rotation of the structure or the stiffness of the whole system with the worm gear connection.

Description

4축 가공 머시닝 센터{4 axis work machining center}4 axis work machining center {4 axis work machining center}

본 발명은 머시닝 센터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장비의 운용 비용 부담을 줄이고, 시스템의 성능과 정밀도를 향상시키며, 가공체의 선택범위를 넓힐 수 있는 효율적인 4축 가공 머시닝 센터에 관한 것이다.The present invention relates to a machining center, and more particularly to an efficient four-axis machining center that can reduce the operating cost burden of the equipment, improve the performance and precision of the system, and expand the selection of the workpiece.

일반적으로 타이어 등의 제조를 위해 사용되는 금형은 매우 복잡하고, 정교한 구조를 취하는 것으로, 이와 같은 타이어 금형은 통상, 모형(Mock-up)제작에 의한 몰딩형성 내지 금형가공기기, 즉 머시닝 센타(Machining Center) 등에 의한 절삭가공작업을 통해 제작, 형성 되어지는 것이다.In general, a mold used for manufacturing a tire, etc. is very complicated and takes a sophisticated structure. Such a tire mold is usually formed by molding or forming a mold by a mock-up, that is, a machining center. Center is to be produced and formed through cutting work.

하지만, 상기 복잡한 금형을 형성하기 위한 종래의 몰딩형성방법은 수작업에 의한 모형제작, 그리고 복잡한 제조공정상의 문제로 인해, 상대적으로 제품의 가격을 상승시킴과 동시에 불필요한 공정시간을 소모되게 하는 등, 그 제조과정에 있어 매우 비효율적인 문제점을 주는 것이었으며; 또 다르게, 상기 타이어 금형을 제작하기 위한 종래의 가공기기, 즉 머시닝 센타는 보링머신(Boring Machine), 밀링머신(Milling Machine), 드릴링머신 (Drilling Machine)을 하나로 통합한 복합공작기계로서 직선운동, 회전운동, 주축회전운동에 의해 3축 가공작업을 행하게 되는 것으로, 이에 이와 같은 3축 가공을 통해 정교하고 복잡한 구조의 금형을 가공할 경우 절삭간섭에 의한 공구의 회전 저지, 즉, 언더컷 현상의 발생을 불가피하게 하므로, 실질적인 타이어 금형가공작업을 불가능하게 하는 상당한 사용상의 문제점을 갖게하는 것이었다.
However, the conventional molding forming method for forming the complex mold, due to the problems of manual modeling, and the complicated manufacturing process, to increase the price of the product and to consume unnecessary processing time, such as It was a very inefficient problem in the manufacturing process; Alternatively, the conventional processing machine for manufacturing the tire mold, that is, the machining center is a complex machine tool integrating a boring machine, a milling machine, a drilling machine, and a linear motion, The three-axis machining work is performed by the rotational motion and the spindle rotational motion. Therefore, when machining a mold with a sophisticated and complicated structure through such three-axis processing, the rotation of the tool is interrupted by cutting interference, that is, the undercut phenomenon occurs. This inevitably leads to significant usage problems that make practical tire mold machining impossible.

종래, 수직형 머시닝센터는 도 1과 같이 컬럼(10)과, 상기 컬럼(10)에 지지되어 X축 방향으로 구동되는 새들(12)과; 상기 새들(12)의 전면에 가이드장치를 통해 Z축 방향으로 구동되고 스핀들(14)이 탑재되어 있는 Z축 슬라이드(16)를 포함하고, 상기 새들(12)의 하부에 설치되어 새들의 전면으로 침입되는 절삭칩 등의 이물질을 차단하는 롤 커버장치가 설치되어 있다.Conventionally, a vertical machining center includes a column 10 and a saddle 12 driven in the X-axis direction supported by the column 10 as shown in FIG. 1; The front of the saddle 12 includes a Z-axis slide 16 is driven in the Z-axis direction through the guide device, the spindle 14 is mounted, and installed in the lower portion of the saddle 12 to the front of the saddle The roll cover device which blocks foreign substances, such as a cutting chip which intrudes, is provided.

이때 축 구성은 스핀들(12)을 탑재한 Z축 슬라이드(14)의 하부에 리니어모션 블록이 결합되고, 새들의 상부에 리니어모션 레일이 결합되도록 구성되어지게 한후 새들(14)상에서 Z축 슬라이드(16)가 서보모터와 볼스크류에 의한 구동이 가이드웨이의 슬라이딩으로 상하방향으로 이송 가능하게 Z축이 구성되어지고, Z축 구성요소를 포함한 새들이 좌우 방향으로 이동가능하게 X축이 구성되고, 테이블(8)이 전후로 이동가능하게 Y축이 구성된다.At this time, the axis configuration is such that the linear motion block is coupled to the lower portion of the Z-axis slide 14 on which the spindle 12 is mounted, and the linear motion rail is coupled to the upper portion of the saddle, and then the Z-axis slide ( 16) the Z-axis is configured to be driven by the servo motor and the ball screw to move up and down by sliding of the guideway, the X-axis is configured so that birds including the Z-axis components can move in the left and right directions, The Y axis is configured such that the table 8 is movable back and forth.

한편, 상기 3축 가공작업을 행하는 가공기기(머시닝 센터)의 문제점을 해결한 것으로서, 근래에는 전술한 3축 가공 머시닝 센터에 2축(가공물의 회전 및 경사)운동을 행하는 로터리 테이블(Rotary Table)을 부가설치토록 하여, 5축 가공작업을 행하도록 한 금형가공기가 널리 이용되고 있는 실정이다.On the other hand, as a solution to the problem of the machining machine (machining center) for performing the three-axis machining work, in recent years rotary table (Rotary Table) to perform two-axis (rotation and inclination of the workpiece) movement to the three-axis machining center described above It is a situation that the mold making machine which adds and installs and performs 5-axis machining work is widely used.

그러나, 이와 같은 구성을 갖는 근래의 5축 가공기기는 타이어 금형을 제작하기 위한 전용기계가 아니므로 인해, 가공작업을 행하는 각 축의 이동거리가 적절치 못한 문제점을 주는 것이었을 뿐만 아니라, 부가설치되는 로터리 테이블의 구조적 한계로 인해 무거운 가공물을 적재하기 어렵고, 또한 부피가 큰 가공물을 적재할 경우에는 가공물의 간섭으로 인해 용이한 가공작업을 행할 수 없는 구조상의 문제점을 그대로 상존시키는 것이었다.However, since the recent 5-axis processing apparatus having such a configuration is not a dedicated machine for manufacturing tire molds, the movement distance of each axis performing the machining work is not only inadequate, but also the additionally installed rotary Due to the structural limitations of the table, it is difficult to load a heavy workpiece, and when loading a bulk workpiece, the structural problems cannot be easily processed due to interference of the workpiece.

상술한 문제를 해결하려는 본 발명의 과제는 3축 가공의 한계를 극복하고, 5축 가공 장비의 운용 측면에서의 비용 부담을 줄일 뿐만 아니라, 주축시스템에 기술을 제공하여 시스템의 성능과 정밀도를 향상시키고, 가공체의 선택범위를 넓힐 수 있는 효율적인 4축 가공 머시닝 센터를 제공하고자 함이다.The problem of the present invention to solve the above problems is to overcome the limitations of three-axis machining, reduce the cost burden in terms of operation of five-axis machining equipment, and provide technology to the spindle system to improve the performance and precision of the system The present invention aims to provide an efficient four-axis machining center that can expand the selection of workpieces.

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 특징은 머시닝 센터에 있어서, 센터바디과; 상기 센터바디에 지지되어 X축 방향으로 구동되는 새들과; 상기 새들과 연결되어 상기 새들의 Z축 방향 슬라이드를 통해 Z축 구동이 가능한 스핀들; 상기 센터바디과 연결되고 상기 스핀들 하부에 위치하여 가공체를 Y축 방향으로 구동이 가능하도록 하는 인덱스 테이블; 및 상기 스핀들이 상기 새들과 웜기어를 통해 B축으로 회동이 가능하도록 회동 연결부를 포함한다.Features of the present invention to solve the above problems are the machining center, Center body; A saddle supported by the center body and driven in an X-axis direction; A spindle connected to the saddle and capable of Z-axis driving through the Z-axis slide of the saddle; An index table connected to the center body and positioned below the spindle to drive a workpiece in the Y-axis direction; And a rotational connecting portion for allowing the spindle to rotate in the B axis through the saddle and the worm gear.

여기서, 상기 회동 연결부는, 상기 상부에서 회전 구동하는 서보모터와, 상기 서보모터와 하부로 연결된 웜축과, 상기 스핀들과 연결되고, 상기 웜축의 회전으로 상기 스핀들을 B축으로 회동시키는 웜휠을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 서보모터는 센터 제어부와 연결되어 CNC 수치제어되는 것이 바람직하다.Here, the rotation connecting portion, the servo motor to rotate in the upper portion, a worm shaft connected to the servo motor and the lower portion, and a worm wheel is connected to the spindle, the rotation of the worm shaft by the rotation of the worm shaft includes a worm wheel Preferably, the servo motor is connected to the center control unit is preferably CNC numerical control.

또한, 바람직하게는 상기 웜축과 웜휠은 기어비가 다른 것으로 탈부착이 가능한 것일 수 있고, 상기 회동 연결부는, 직경이 다른 다단의 웜휠을 구비하여, 상기 웜축이 선택적으로 상기 웜휠과 기어 연결을 변경시킬 수 있는 구조인 것일 수 있다.In addition, preferably, the worm shaft and the worm wheel may be detachable with different gear ratios, and the pivot connection part may include a multi-stage worm wheel having a different diameter, and the worm shaft may selectively change the gear connection with the worm wheel. It may be a structure.

더하여, 상기 서보모터는 센터 제어부와 연결되어 CNC 수치제어되는 것이 바람직하고, 상기 웜축과 웜휠은 기어비가 다른 것으로 탈 부착이 가능한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the servomotor is connected to the center control unit to control the CNC numerically, and the worm shaft and the worm wheel are preferably detachable with different gear ratios.

이와 같은 본 발명은, 서보모터와 웜기어를 사용하여 스핀들 구조체를 회전 또는 틸팅시켜 4축 가공을 수행할 수 있게 되고, 웜기어의 특징인 기어비를 이용하여 스핀들 구조체의 회전속도를 정밀하게 제어할 뿐만 아니라, 구조체의 회전으로 발생하는 관성에 의한 오차 또는 시스템 전체의 강성에 문제를 웜기어 연결로 제어가능하다는 장점이 있다.As described above, the present invention is capable of performing four-axis machining by rotating or tilting the spindle structure by using a servo motor and a worm gear, and precisely controlling the rotational speed of the spindle structure by using a gear ratio, which is a characteristic of the worm gear. In other words, it is possible to control the error due to the inertia caused by the rotation of the structure or the stiffness of the whole system with the worm gear connection.

또한, 가공체의 구조에 따라 선택적으로 기어비를 변경하여 보다 가공체 구조물에 알맞게 구동할 수 있고, 기어 손상시 용이하게 교체할 수 있고, 필요에 따라 기어비가 다른 웜축 및 웜휠을 변경하여 사용할 수 있다는 점에서 가공체의 선택범위가 넓어지는 장점이 있다In addition, the gear ratio can be selectively changed according to the structure of the workpiece, so that it can be driven more appropriately to the workpiece structure, can be easily replaced when the gear is damaged, and the worm shaft and the worm wheel having different gear ratios can be used as necessary. This has the advantage of widening the selection of the workpiece.

도 1은 종래의 3축 가공 수직형 머시닝 센터의 구조를 나타내는 사시도,
도 2은 본 발명에 따른 4축 가공 머시닝 센터의 측면 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 4축 가공 머시닝 센터의 회동 연결부의 정면도를 나타낸 도면이다.
1 is a perspective view showing the structure of a conventional three-axis machining vertical machining center,
2 is a view showing a side configuration of a four-axis machining center according to the present invention,
Figure 3 is a view showing a front view of the rotational connection of the four-axis machining center according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. In addition, parts denoted by the same reference numerals throughout the specification represent the same components.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the components listed before and after. In addition, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the text. Also, components, steps, operations and elements referred to in the specification as " comprises "or" comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2은 본 발명에 따른 4축 가공 머시닝 센터의 측면 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 4축 가공 머시닝 센터는 머시닝 센터에 있어서, 센터바디(100)와; 상기 센터바디에 지지되어 X축 방향으로 구동되는 새들(300)과; 상기 새들과 연결되어 상기 새들의 Z축 방향 슬라이드를 통해 Z축 구동이 가능한 스핀들(100); 상기 센터바디와 연결되고 상기 스핀들 하부에 위치하여 가공체를 Y축 방향으로 구동이 가능하도록 하는 인덱스 테이블; 및 상기 스핀들이 상기 새들과 웜기어를 통해 B축으로 회동이 가능하도록 하는 회동 연결부(200)를 포함한다.2 is a view showing a side configuration of a four-axis machining center according to the present invention. As shown in FIG. 2, a four-axis machining center according to an embodiment of the present invention includes a center body 100 in a machining center; A saddle 300 supported by the center body and driven in an X-axis direction; A spindle 100 connected to the saddle and capable of Z-axis driving through the Z-axis slide of the saddle; An index table connected to the center body and positioned below the spindle to drive a workpiece in the Y-axis direction; And a rotational connection part 200 for allowing the spindle to rotate in the B axis through the saddle and the worm gear.

본 발명에 따른 머시닝 센터는 일반적인 CNC 수치제어방식에 의해 구동제어되는 구조로서, 센터바디(400), 새들(300), 스핀들100), 인덱스 테이블로 구성되고, 상기 새들과 스핀들의 회동 연결부(200)에 의해 연결되는 구조이다. Machining center according to the present invention is a structure that is driven and controlled by a general CNC numerical control method, consisting of a center body 400, saddle 300, spindle 100, the index table, the rotational connection portion 200 of the saddle and the spindle Is connected by).

상술한 바와 같이, 종래의 머시닝 센터는 X,Y, 및 Z 축의 3축 가공 구조로서, 정교하고 복잡한 구조의 금형을 가공할 경우 절삭간섭에 의한 공구의 회전 저지, 즉, 언더컷 현상의 발생을 불가피하게 하므로, 실질적인 금형가공작업을 불가능하게 하는 상당한 사용상의 문제점이 있었고, 근래에 인덱스 테이블에 2개의 축 가공 구조를 더해, 5축 가공기기는 타이어 금형을 제작하기 위한 전용기계가 아니므로 인해, 가공작업을 행하는 각 축의 이동거리가 적절치 못한 문제점을 주는 것이었을 뿐만 아니라, 부가설치되는 로터리 테이블의 구조적 한계로 인해 무거운 가공물을 적재하기 어렵고, 또한 부피가 큰 가공물을 적재할 경우에는 가공물의 간섭으로 인해 용이한 가공작업을 행할 수 없는 구조상의 문제점이 있었다.As described above, the conventional machining center is a three-axis machining structure of the X, Y, and Z axes. When machining a mold having a sophisticated and complicated structure, it is inevitable to prevent the rotation of the tool due to cutting interference, that is, the occurrence of the undercut phenomenon. As a result, there has been a considerable use problem that makes practical mold machining impossible, and in recent years, two-axis machining structures have been added to the index table, so that five-axis machining equipment is not a dedicated machine for making tire molds. Not only did the movement distance of each axis work inadequately, but also due to the structural limitations of the rotary table installed, it is difficult to load heavy workpieces, and due to interference of workpieces when bulky workpieces are loaded. There was a structural problem that could not be easily processed.

이에 본 발명에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 새들(300)과 스핀들(100)의 연결부위에 회동 연결부(200)를 체결하여 스핀들의 주축을 회전할 수 있도록 함으로써, 4축 가공이 가능하도록 하는 구조를 제안한다.In the present invention, as shown in Figure 1, by connecting the rotational connection 200 to the connection portion of the saddle 300 and the spindle 100 to rotate the spindle's main axis, the structure to enable 4-axis machining Suggest.

본 발명에 따른 실시예의 구조에서 회동 연결부는 모터와 웜기어 구성되는 구조로서, 직육면체의 몸체 상부에 모터를 설치하고, 서보모터(250)와 하방으로 웜축(230)을 연결하고, 상기 웜축(230)의 웜(231)과 연결되는 B축 방향의 웜휠(210)로 구성된 구조이다. 이와 같은 구조는 서보모터(250)의 구동으로 웜(231)이 회전하면 상기 웜(231)과 기어연결된 웜휠(210)이 회전되고, 상기 웜휠(210)과 연결된 스핀들(100)이 회전하는 구조이다.In the structure of the embodiment according to the present invention, the rotation connecting portion is a structure composed of a motor and a worm gear, and installs a motor on the upper body of the rectangular parallelepiped, connects the worm shaft 230 downwardly with the servo motor 250, and the worm shaft 230. It is a structure consisting of a worm wheel 210 of the B-axis direction is connected to the worm 231. Such a structure is such that when the worm 231 is rotated by the driving of the servo motor 250, the worm wheel 210 geared with the worm 231 is rotated, and the spindle 100 connected with the worm wheel 210 rotates. to be.

보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 머시닝 센터는 수직 머시닝 센터로, 몸체와 새들(300)이 연결되어 X축 방향으로 볼 스크류 등을 통하여 직선이동이 가능한 구조이고, 새들은 상부에 위치한 모터구동으로 Z축 방향으로 이동가능한 스테이지(350)를 구비하는 구조이다. 이 모든 직선 구동은 센터 제어부에서 CNC 수치제어 방식에 의해 구동제어된다.Looking more specifically, the machining center according to the present invention is a vertical machining center, the body and the saddle 300 is connected to the structure that can be linearly moved through the ball screw, etc. in the X-axis direction, the saddle is a motor drive located at the top It is a structure having a stage 350 movable in the Z-axis direction. All of these linear drives are controlled by CNC numerical control at the center control unit.

더하여 본 발명에 따른 머시닝 센터는 상기 센터바디(400)를 지지하고, 상기 스핀들 하부에 위치하여 가공체를 가공하기 위한 작업 테이블 또는 인덱스 테이블을 구비하는데, 상기 인덱스 테이블은 가공체를 지지하고, Y축 방향으로 직선 이동이 가능한 이송로드 또는 볼 스크류 이동체 구조를 구비한다.(도시하지 않음) 이처럼 센터 바디의 X축 이동 구조, 새들의 Z축 이동구조, 인덱스 테이블의 Y축 이동구조로 3축 가공구조를 형성하게 된다. In addition, the machining center according to the present invention supports the center body 400 and has a work table or an index table positioned below the spindle for machining the workpiece, the index table supporting the workpiece, and Y It has a feed rod or ball screw moving body structure that can move linearly in the axial direction (not shown). The 3-axis machining is performed by the X axis moving structure of the center body, the Z axis moving structure of the saddle, and the Y axis moving structure of the index table. To form a structure.

그리고, 본 발명의 핵심적 특징인 B축 회동 구조로서, 회동 연결부는, 상기 새들(300)과 스핀들(100) 구조체(주축)를 연결하는 구조로서, 모터와 웜기어를 이용하여 회동시키는 구조이다. 즉, 회동 연결부 상부에는 모터(250)가 구비되고, 모터와 하방으로 연결된 웜축(230)의 웜(231)과 B축 방향으로 설치된 웜휠(210)이 연결되어, 상기 모터구동이 있는 경우 웜휠(210)이 기어비에 따라 회전하게 함으로써, 상기 웜휠(210)과 고정연결된 스핀들(100) 구조체도 따라서 회동하게 되는 구조이다. In addition, as a B-axis pivoting structure, which is a key feature of the present invention, the pivot connection portion is a structure for connecting the saddle 300 and the spindle 100 structure (main shaft), and is configured to rotate using a motor and a worm gear. That is, a motor 250 is provided at an upper portion of the pivot connection part, and a worm wheel 231 installed in the B-axis direction is connected to the worm 231 of the worm shaft 230 connected downwardly with the motor. By allowing the 210 to rotate according to the gear ratio, the structure of the spindle 100 fixedly connected to the worm wheel 210 also rotates accordingly.

이로써, 본 발명에서 간단하고 용이한 구성으로 4축 구동이 가능하게 되고, 스핀들(100)의 B축 회동이 있는 경우 발생할 수 있는 강성 문제와 제어 문제를 웜기어를 사용하여 해결하고, 기어비를 달리하여 서보모터와 연결된 센터 제어부에 의해 CNC 수치제어방법으로 제어함으로써, 고성능 고효율의 4축 가공 머시닝 센터를 제공할 수 있게 된다.
Thus, the four-axis drive is possible in a simple and easy configuration in the present invention, to solve the stiffness and control problems that can occur when there is a B-axis rotation of the spindle 100 by using a worm gear, by varying the gear ratio By controlling the CNC numerical control method by the center control unit connected to the servomotor, it is possible to provide a high-performance, high-efficiency four-axis machining center.

도 3은 본 발명에 따른 4축 가공 머시닝 센터의 회동 연결부의 정면도를 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 회동 연결부는 서보모터(250), 웜축(230), 웜(231) 및 웜휠(210)로 구성되는 것으로, 상부 측면에 서보모터(250)를 설치하고, 상기 서보모터(250)의 하부로 웜축(230)을 연결하고, 웜축(230)의 웜(231) 중앙에 위치한 웜휠(210)과 기어 연결시킴으로써, 서보모터(250)의 구동으로 스핀들과 고정 연결된 웜휠(210)을 회동시키는 구조이다.Figure 3 is a view showing a front view of the rotational connection of the four-axis machining center according to the present invention. As shown in FIG. 3, the rotation connection part includes a servo motor 250, a worm shaft 230, a worm 231, and a worm wheel 210. The servo motor 250 is installed on an upper side of the servo motor 250. By connecting the worm shaft 230 to the lower portion of the 250, and gear connection with the worm wheel 210 located in the center of the worm 231 of the worm shaft 230, the worm wheel 210 is fixed to the spindle by the drive of the servomotor 250 ) Is a structure that rotates.

웜기어 구조는 한 줄 또는 여러 줄의 나사선으로 되어 있는 웜과 이[齒] 홈의 중앙이 오목하게 되어 있어, 이것과 맞물리는 웜휠과의 한 쌍을 말한다. 웜휠은 헬리컬 기어(helical gear)와 비슷해서 이의 홈이 비스듬히 새겨져 있고 웜의 나사선에 의해서 이송된다. 또한, 웜기어는 1/300 정도의 큰 감속비(減速比)를 얻을 수 있는 것과 역전(逆轉)이 불가능하다는 등의 특징이 있다.The worm gear structure refers to a pair of worm wheels having one or more rows of threads and a worm wheel engaged with the center of the tooth groove. Worm wheels are similar to helical gears whose grooves are inscribed at an angle and are carried by the thread of the worm. In addition, the worm gear is characterized by being able to obtain a large reduction ratio of about 1/300 and inversion.

본 발명의 B 축 구동의 구조체로서, 서보모터(250)와 웜기어를 사용하여 스핀들(100) 구조체를 회전 또는 틸팅시키기 때문에, 웜기어의 특징인 기어비를 이용하여 스핀들 구조체의 회전속도를 정밀하게 제어할 뿐만 아니라, 구조체의 회전으로 발생하는 관성에의한 오차 또는 시스템 전체의 강성에 문제를 웜기어 연결로 제어가능하다는 장점이 있다. 즉, 웜기어 구조는 스핀들(100)과 고정연결된 웜휠(210)이 웜축(230)의 웜(231)과 맞물려 있기 때문에, 관성에 의한 회전 오차나 강성저하를 상당 부분 줄일 수 있는 장점이 있다.As the structure of the B-axis drive of the present invention, since the spindle 100 structure is rotated or tilted using the servo motor 250 and the worm gear, it is possible to precisely control the rotational speed of the spindle structure by using the gear ratio which is a characteristic of the worm gear. In addition, there is an advantage that the worm gear connection can control the error due to the inertia caused by the rotation of the structure or the rigidity of the entire system. That is, the worm gear structure has an advantage that the rotation error or rigidity reduction due to inertia can be substantially reduced because the worm wheel 210 fixedly connected to the spindle 100 is engaged with the worm 231 of the worm shaft 230.

또한 본 발명에 따른 회동 연결부는 센터 제어부에 의해 CNC 수치제어방식으로 구동제어되는데, 서보기구의 조작부로서 제어신호(制御信號)에 의해 부하(負荷)를 구동하는 장치인 서보모터를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the rotational connecting portion according to the present invention is driven and controlled by the CNC numerical control method by the center control unit, and it is preferable to use a servo motor which is a device for driving a load by a control signal as an operation unit of the servo mechanism. Do.

서보모터(250)의 동력원에 따라 전기식(서보 전동기), 공기식(공기 서보모터), 유압식(유압 모터) 등이 있으며, 보통 서보모터라고 하면 서보 전동기를 가리키는 경우가 많다. 서보 전동기는 빠른 응답과 넓은 속도제어의 범위를 가진 제어용 전동기로, 그 전원에 따라 직류 서보모터와 교류 서보모터로 분류된다. 교류 서보모터의 대부분은 3상 서보모터이다. Depending on the power source of the servo motor 250, there are electric (servo motor), pneumatic (air servo motor), hydraulic (hydraulic motor), and so on. In general, a servo motor often refers to a servo motor. Servo motor is a control motor with a range of speed response and wide speed control. It is classified as DC servomotor and AC servomotor according to the power source. Most of AC servomotors are three-phase servomotors.

이것들은 정지·시동·역전 등의 동작을 반복하므로, 방열효과를 좋게 하거나, 동작의 변화가 빨라지도록 설계상 고려되어 진다. 또한 본 발명에 따른 머시닝 센터에 사용되는 서보모터는 센터 제어부의 제어신호에 따라 운전되며, 그러기 위해서는 제어신호를 받아 이것을 증폭하여 서보모터를 구동하는 장치가 필요하며, 이것을 서보증폭기라고 한다. (도시하지 않음)
Since these operations are repeated such as stopping, starting, reversing, and the like, they are considered in the design to improve the heat dissipation effect or to speed up the change of the operation. In addition, the servomotor used in the machining center according to the present invention is operated according to the control signal of the center control unit. To do this, a device for driving the servomotor by receiving the control signal and amplifying it is called a servo amplifier. (Not shown)

그리고, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 회동 연결부는 웜휠(210)이 직경이 다른 휠(210)이 간격을 두고 다수 설치되는 다단 구조로 이루어지고, 상기 웜축의 웜을 이동시켜 선택적으로 웜휠(210)과 연결할 수 있도록 기어 변경구조인 것이 바람직하다. 이는 웜휠(210)의 직경이 다르게 되면, 웜(231)과 연결되는 기어비가 다르게 되어, 수치제어의 의한 범위도 달라지기 때문에, 가공체의 구조에 따라 선택적으로 기어비를 변경하여 보다 가공체 구조물에 알맞게 구동할 수 있는 장점이 있다.In addition, as another embodiment of the present invention, the rotation connection portion is made of a multi-stage structure in which a plurality of worm wheels 210, the wheels 210 having different diameters are installed at intervals, and selectively move the worm of the worm shaft to move the worm wheel ( It is preferable that the gear change structure to be connected to the (210). This is because when the diameter of the worm wheel 210 is different, the gear ratio connected to the worm 231 is different, the range of the numerical control is also changed, so that the gear ratio is selectively changed according to the structure of the workpiece to more workpiece structure It has the advantage of being able to run properly.

또한, 이와 같은 웜휠(210)과 웜축(230)은 탈부착 가능한 체결구조로 되어, 기어 손상시 용이하게 교체할 수 있고, 필요에 따라 기어비가 다른 웜(231) 및 웜휠(210)을 변경하여 사용할 수 있다는 점에서, 가공체의 선택범위가 넓어지는 장점이 있다.(도시하지 않음)
In addition, such a worm wheel 210 and the worm shaft 230 is a detachable fastening structure, can be easily replaced when the gear is damaged, the worm 231 and the worm wheel 210 with different gear ratios can be used if necessary In this regard, there is an advantage of widening the selection of the workpiece (not shown).

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.

100: 스핀들, 150: 스핀들 모터, 200: 회동 연결부, 210: 웜휠, 300: 새들,
350: Z축 스테이지, 400: 센터바디, 450: X축 이송로
100: spindle, 150: spindle motor, 200: pivotal connection, 210: worm wheel, 300: saddle,
350: Z-axis stage, 400: center body, 450: X-axis feed path

Claims (7)

머시닝 센터에 있어서,
센터바디와;
상기 센터바디에 지지되어 X축 방향으로 구동되는 새들과;
상기 새들과 연결되어 상기 새들의 Z축 방향 슬라이드를 통해 Z축 구동이 가능한 스핀들;
상기 센터바디과 연결되고 상기 스핀들 하부에 위치하여 가공체를 Y축 방향으로 구동이 가능하도록 하는 인덱스 테이블; 및
상부에 위치하여 회전 구동하는 서보모터와, 상기 서보모터와 하부로 연결된 웜축과, 상기 스핀들과 연결되고, 상기 웜축의 회전으로 상기 스핀들을 B축으로 회동시키는 웜휠로 구성된 회동 연결부를 포함하되,
상기 웜휠은 직경이 다른 다단구조로 형성하여, 상기 웜축이 선택적으로 상기 웜휠과 기어 연결을 변경시킬 수 있는 구조인 것을 특징으로 하는 4축 가공 머시닝 센터.
In the machining center,
Center body;
A saddle supported by the center body and driven in an X-axis direction;
A spindle connected to the saddle and capable of Z-axis driving through the Z-axis slide of the saddle;
An index table connected to the center body and positioned below the spindle to drive a workpiece in the Y-axis direction; And
It includes a rotary motor consisting of a servo motor located in the upper portion and rotationally driven, a worm shaft connected to the servo motor and the lower portion, and a worm wheel connected to the spindle and rotating the spindle to the B axis by rotation of the worm shaft,
The worm wheel is formed in a multi-stage structure with a different diameter, the four-axis machining center, characterized in that the worm shaft can selectively change the gear connection with the worm wheel.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 서보모터는 센터 제어부와 연결되어 CNC 수치제어되는 것을 특징으로 하는 4축 가공 머시닝 센터.
The method of claim 1,
The servo motor is a four-axis machining center, characterized in that the CNC numerical control is connected to the center control unit.
제1항에 있어서,
상기 웜축과 웜휠은 기어비가 다른 것으로 탈 부착이 가능한 것을 특징으로 하는 4축 가공 머시닝 센터.
The method of claim 1,
The worm shaft and the worm wheel is a four-axis machining center, characterized in that the gear ratio is removable.
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