KR101911164B1 - 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치 - Google Patents

Abstract

밀링의 주축 헤드 전면 개구부에 수직으로 고정 설치되는 주축 이송제어 스크류와, 밀링 헤드의 내부에서 주축과 연동되어 상기 주축 이송제어 스크류에 부싱을 개재하여 상하로 미끄럼 이동 자유롭게 축설되는 도그와, 상기 주축 이송제어 스크류의 도그 하방으로 나사 결합되는 마이크로 칼라 부착형 조절 너트와, 조절너트용 스토퍼를 구비하는 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치의 구성에 적용되는 주축 카운터장치 구성으로서,
전, 후면판 어느 일 면판이 조립식으로 결합되고 후면판이 도그의 전면에 연결부재를 개재하여 일체형으로 조립 고정되는 갑체형의 케이스와, 상기 케이스의 내측에 고정되는 회로기판 상에 상, 하, 좌우 어느 일측단으로는 홀센서가 배치되고, 홀센서 카운터 제어회로가 중앙부에 배치되며, 회로기판의 전면부에 배치되어 케이스의 외측으로 디지털 숫자가 투영되도록 에프엔디(FND)가 설치되며, 상기 홀센서 카운터 제어회로의 리셋 스위치가 전면판 일측에 구비되며, 홀센서 카운터 제어회로에 케이스의 어느 일측면을 통하여 인입되는 DC 아답터 부설형 전원선에 의하여 전원이 공급되는 디지털 홀센서 카운터 유닛과;
상기 디지털 홀센서 카운터 유닛의 홀센서의 이동 궤적과 평행하게 대응하는 위치에서 홀센서 스케일 지지대에 부착되는 마그네틱 홀센서 스케일과, 상기 홀센서 지지대의 상, 하단부과 측단부 중의 어느 일측 단부를 주축 헤드 전면부에 고정시키는 수 개의 고정브라켓으로 구성되는 홀센서 스케일 유닛으로 형성됨을 특징으로 하는 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치를 제공한다.

Description

디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치{digital counter device of milling machine spindle}

본 발명은 공작기계인 밀링 주축의 위상을 디지털 숫자로 표시하는 카운터에 관한 것으로, 상세하게는 수직형 밀링의 주축 전면 측에서 주축과 기구적으로 연동되어, 주축의 상하 이동에 따른 위상을 검측하는 카운터를 설치하여, 주축 헤드 전면부에서 주축 위상을 직관적으로 디지털숫자에 의하여 표시하는 장치에 관한 것이다.

밀링에 의한 일감의 제반 가공작업은 주축의 상하 이동 및, 테이블, 새들(saddle)과 니이(Knee) 등의 좌우 전후 및 상하 이동제어 조작에 의하여 실시된다.

이러한 밀링의 제반 가공작업에서 가공 정밀성을 위한 부속품으로서 최근의 대부분의 밀링에는 리니어 스케일(이송길이 측정용 스케일과 센서)을 사용하는 디지털 카운터장치를 설치하고 있다.

이 디지털 카운터장치의 종류는 여러 가지가 제공되어 있으나, 대표적인 구성은 3축형 디지털 카운터장치와 4축형 디지털 카운터장치로 대별된다.

3축형 디지털 카운터장치의 구성은, 밀링의 테이블과 새들 및 니이의 각각에서 이동부재들에 설치되는 3쌍의 리니어 스케일과 센서들과, 이 3쌍의 리니어 스케일과 센서들로부터 각각의 이동행정에 따른 변위신호를 전기적으로 입력받아서, 테이블의 좌우 이동 행정은 X축으로, 새들의 전후 이동 행정은 Y축으로, 니이의 상하 이동 행정은 Z축으로 하는 3축의 위상치를 각각 대략 폭8mm 높이-14mm 내외의 비교적 큰 규격의 디지털 숫자를 에프엔디(FND)에 연산 표시하는 3축형 디지털 카운터 유닛(16)으로 구성된다.

이러한 구성의 3축형 디지털 카운터 유닛(16)은 작업장소나 사용자에 따라서 다소의 차이는 있으나 범용적으로는 도 5에 도시한 바와 같이, 밀링의 컬럼에 고정식 또는 이동식으로 설치되는 일정 길이의 카운터 지지대(17)의 끝단에 회전 피봇형으로 지지되어, 컬럼 상단부재인 주축 헤드(10)의 좌측 근방에서 가시 위치로 설치하는 구성이다.

상기와 같은 구성의 3축형 디지털 카운터장치를 밀링에 구비하면, 밀링의 제반 가공작업에서 테이블과 새들 및 니이 각각의 3축 위상이나 이동행정을 높은 정밀도로, 디지털 숫자에 의하여 일괄하여 파악할 수 있어서, 일감의 가공 정밀도를 높이고 가공 작업의 신속성과 편의성을 얻을 수 있다.

그러나 밀링의 가공작업에는 상기 3축 위상 제어 조작에 의한 작업과 더불어 드릴 작업이나 커터 작업 등을 위한 주축(스핀들)의 상하 이동제어 조작 작업도 실시된다.

이 주축의 상하 이동제어 조작은 밀링 주축 헤드(10)의 내부에서 주축과 연동되고 주축 헤드(10)의 측면에 구비된 주축 이송레버(13)에 의한 수동 조작과, 주축 자동 이송제어장치의 자동 조작으로 실시된다.

상기한 주축의 수동 및 자동 조작에 의한 상하 이송제어작업에는 공통적으로 주축 하단의 척(14)에 설치되는 비트(15) 하단과 테이블에 설치된 일감 가공부 간의 상대적 위상 및 주축의 이동 행정이 정확히 파악되어야 정밀 작업을 실시할 수 있는 바, 이를 위한 수단으로서 대부분의 수직형 밀링에는 주축 헤드(10)의 전면부에 주축 이송제어 및 위상표시장치가 설치되어 있다.

도 5에는 주축 이송제어 및 위상표시장치의 기본적인 구조인 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)의 구성이 도시되어 있다.

상기 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)의 구성은, 주축 이송제어 스크류(21), 도그(dog)(22), 마이크로 칼라(mirco collar)(25)를 상단에 구비한 조절 너트(24), 조절너트용 스토퍼(26) 및 띠형 눈금 스케일(27)로 구성된다.

상기 주축 이송제어 스크류(21)는, 주축의 정면부인 헤드 전면부(11)에서 일정 폭을 갖고 상하로 길게 형성된 헤드 개구부(12)의 전방에서 주축과 평행하게 주축 헤드(10) 상하단에 고정 설치되는 구성이다.

상기 도그(22)는 헤드(10)에 내장 설치된 주축(18)과는 부싱(19)과 연결부재(20)에 의하여 상기 헤드 개구부(12)를 관통하여 수평으로 연결되고, 상기 연결부재(20)의 선단부에는 상기 주축 이송제어 스크류(21)에 부싱(23)으로 상하 이동 자유롭고 긴밀하게 축설되는 일정 높이의 링형 또는 장방형부재로 구성되며(도 3, 도 4 참조), 그 전면부 우측단에는 띠형 눈금 스케일(27)의 눈금부에 대접하는 인덱스부재(23)를 구비하는 구성이다.

상기 조절 너트(24)는, 상기 도그(22)의 하방에서 상기 주축 이송제어 스크류(21)에 나사 결합되는 링형 너트부재로서, 상단에는 상하 이동을 1/100 ~ 5/100mm 단위로 정밀 조작할 수 있는 마이크로 칼라(collar)(25)가 부설되어, 상기 도그(22)의 세팅 높이를 정밀하게 제어하는 구성이다.

상기 조절너트용 스토퍼(26)는, 상기 조절 너트(24)의 하방에서 상기 주축 이송제어 스크류(21)에 나사 결합되는 링형 너트부재로서, 상기 조절 너트(24)가 세팅된 상태에서 그 하단에 밀착되게 조여서 세팅된 위치를 고정시키는 스토퍼 기능을 갖는 구성이다.

상기 띠형 눈금 스케일(27)은, 헤드 개구부(12)의 측면부재인 헤드 전면부(11)에서 상기 주축 이송제어 스크류(21)와 평행하게 수직으로 고정 설치되는 띠형부재로서, 상기 조절 너트(24)의 평면상 우측단과 근접하고, 또한 도그(22)의 인덱스부재(23)와 대접하는 위치에서 상하 방향으로 일정 간격의 눈금과 숫자가 표시된 구성이다.

상기와 같은 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100) 구성에 의하면, 가공작업 준비 중이나 가공작업 중에 주축 이송레버(13)에 의한 주축의 상하 수동 이송조작이나, 주축 자동이송장치에 의한 주축의 상하 이송행정에 연동하여, 도그(22)가 주축 이송제어 스크류(21)를 타고 상하로 이동하게 되어서, 띠형 눈금 스케일(27) 상에서 도그(22)의 인덱스부재(23)에 의하여 지침되는 표점 눈금과 숫자에 의하여 주축의 상하 이동 위상을 파악할 수 있는 것이다.

또한 주축에 의한 가공 작업 전에 일감 가공에 요구되는 주축 하강행정 치수에 맞추어, 조절 너트(24)를 돌리거나 정밀하게는 마이크로 칼라(25)를 세밀하게 회전 조작하여 띠형 눈금 스케일(27)상에서 소정의 표점 눈금 위치로 이동 세팅시키면, 주축 이송레버(13)에 의한 수동 주축 이송작업에서 원하는 위치까지 정확히 하강 제어하여 정지시킬 수 있고, 주축 자동이송장치에 자동 이송작업에서도 동일하게 주축을 원하는 위치까지만 정확히 하강 제어할 수 있으므로, 주축의 하강 제어에 의한 제반 가공작업에서 정밀성과 작업 안정성 및 안전성과 용이성 및 신속성을 확보할 수 있는 것이다.

그러나 이러한 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)의 구성은, 조절 너트(24)나 마이크로 칼라(25)의 높이 조절 세팅작업을 실시할 때에, 세팅할 주축 위상치를 작업자가 띠형 눈금 스케일(27)의 눈금과 숫자를 찾아서 도그의 인덱스부재(23)를 눈으로 보면서 수동으로 맞추어야 하므로, 작업자의 숙련도에 따라서 마이크로 칼라(25) 세팅 정밀도가 좌우되어 가공 정밀도를 보장할 수 없는 단점이 있고, 이로 인하여 가공작업 중에 수시로 버니어 캘리퍼스 등과 같은 별도의 정밀 측정장비를 사용하여야하는 번거로움과 작업 속도 저하의 문제점도 있다.

또한 마이크로 칼라(25)와 띠형 눈금 스케일(27)에 표시된 눈금과 숫자들은 크기가 작고, 밀링 작업 속성상 쉽게 오염되어서 제한 높이 세팅 작업시나 위상 파악시에 표점부 시인성이 낮아서 표점 눈금과 숫자 판독에 시간이 지체되고, 오독 가능성이 높아서 가공 불량을 초래하는 단점이 있다.

이러한 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)의 단점들을 보완하고자 제공된 것으로 도 6에 도시한 일 예의 다이얼 인디게이트형 주축 카운터(200)와,

도 7에 도시한 일 예의 수직 디지털 스케일형 주축 카운터(일명 디지매틱 주축 카운터)(300)가 제공되어 있다.

상기 도 6의 일 예 다이얼 인디게이트형 주축 카운터(200)의 구성은, 상술한 도 5의 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상 표시장치(100)의 구성을 그대로 원용하면서, 다이얼 인디게이트(30)를 추가 설치한 구성이다.

상기 다이얼 인디게이트(30)는 헤드 개구부(12)의 좌측단편에서 다이얼 인디게이트(30)의 표시부재인 원반형 몸체(31)를 도그(22)의 좌측단에 고정 설치하되, 다이얼 인디게이트의 작동바(32)를 주축 이송제어 스크류(21)와 평행하게 수직으로 설치하며, 작동바(32)의 하단 접지침을 헤드 개구부(12)의 좌측단에서 헤드 전면부(11) 하단에 고정 설치된 작동바 스토퍼(33)의 상단에 접면시킨 구성이다.

상기한 다이얼 인디게이트형 주축 카운터(200)의 구성에 의하면, 도그(22)의 상하 이동행정에 연동하여 다이얼 인디게이트(30)의 작동바(32)가 상하로 신축되면서 주축의 상하 이동 위상치를 원반형 몸체(31) 표시부내에서 지시침으로 해당 눈금을 표점하게 된다.

이러한 원반형 몸체(31) 표시부에서 지시침에 의한 위상치 눈금 표점 작동에 의하면, 대략 100mm~200mm 범위에서 이루어지는 주축 상하 이동 위상치를 대략 직경 40~60mm의 좁은 원반형 몸체(31) 표시부내에서 지시침으로 원호상의 눈금을 표점하는 것이어서,

상기 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)가 상하로 긴 띠형 눈금 스케일(27)에 의하여 표점 파악이 상하로 길게 분산되는 점에 비하여, 원호형 눈금부에서 정지된 시안점으로 정확하게 표점을 파악하게 되어 오독의 문제점을 다소 해소할 수 있으며, 조절 너트(24)의 세팅 조작에 있어서도 다이얼 인디게이트(30)의 지시침 눈금을 정확히 직시하면서 보다 정밀하면서 용이하고 신속하게 실시할 수 있는 장점을 갖는다.

또한 다이얼 인디게이트(30)는 기성 단품으로 공급되므로 설치가 간편한 장점도 있다.

그러나 이러한 다이얼 인디게이트형 주축 카운터(200)도, 다이얼 인디게이트(30)의 원반형 몸체(31)와 그 내부 표시부의 원형 직경이, 주축 헤드 개구부(12)의 어느 일 외측단에 한정된 좁은 공간에 설치하여야 되는 특성상, 직경 약 40~60mm의 작은 규격으로 제약되어서, 지시침과 원호형 으로 배열된 눈금과 숫자의 크기가 작게 형성되고, 표시방식도 아나로그 방식이어서, 표점 눈금과 수치 파악이 난해하고 오독 가능성이 높은 단점을 완전히 해소할 수 없는 문제점이 있다.

도 7에 도시한 일 예의 수직 디지털 스케일형 주축 카운터(300)의 구성은, 상술한 도 5의 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)의 구성을 동일하게 원용하되, 띠형 눈금 스케일(27)을 대체하여 수직 디지털 스케일 유닛(35)을 설치한 구성이다.

상기 수직 디지털 스케일 유닛(35)의 구성은, 슬라이드 작동부재(36)가 스틱형 눈금자(38)에 긴밀하게 외접되어 상하로 이동되면서, 슬라이드 작동부재(36)의 내부에 설치된 카운터 회로와 센서가 스틱형 눈금자(38)에 설치된 자기유도코일 스케일밴드와 대접하여 이동 변위를 검출하여서, 검출된 이동 변위치를 환산하여 슬라이드 작동부재(36)의 표면부에 설치된 엘시디(LCD)(37)에 가로형의 디지털 숫자로 표시되는 구성이다.

상기한 구성의 수직 디지털 스케일 유닛(35)의 설치구조는, 스틱형 눈금자(38)의 상하단을 주축 헤드 개구부(12)의 우측단편에서 상하부 고정편(39)(39a)에 의하여 헤드 전면부(11)와 일정 간격을 두고, 주축 이송제어 스크류(23)와 평행하게 수직으로 고정시키며, 슬라이드 작동부재(36)의 좌측단은 도그(22)의 우측단에 결착시킨 구성이다.

상기한 구성의 수직 디지털 스케일형 주축 카운터(300)의 구성에 의하면, 도그(22)의 상하 이동행정과 연동하여 슬라이드 작동부재(36)가 스틱형 눈금자(38)를 타고 상하로 이동되면서 주축의 상하 이동 위상치를 슬라이드 작동부재(36)의 엘시디(37)에서 디지털 숫자로 표시하게 된다.

위와 같이 슬라이드 작동부재(36)의 엘시디(37)에서 디지털 숫자로 주축의 상하 이동 위상치를 표시하는 작동에 의하면,

상술한 아나로그식 표점방식의 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)와, 다른 일 예의 다이얼 인디게이트형 주축 카운터(200)들의 단점인, 작업자 숙련도에 따른 표점 판독 오류률을 낮출수 있고, 엘시디(37)에서 주축의 위상치를 디지털 숫자에 의하여 단숨에 용이하고 신속하며 정확하게 파악할 수 있는 장점을 갖는다.

또한 주축의 이동행정 제어세팅작업에 있어서도, 세팅할 주축 위상치 높이로 조절 너트(24)를 돌려 위치를 맞추는 조작에서, 마이크로 칼라(25)에 의한 눈금 판독이 아닌, 슬라이드 작동부재(36)의 엘시디(37)에 의하여 디지털 숫자로 세팅 표점을 직관적으로 판독하여 정확하고 정밀하게 조작할 수 있어서 세팅위치 설정 오류률도 낮춰서, 작업성에서 더욱 신속한 조작을 할 수 있는 장점을 갖는다.

위와 같은 장점을 갖는 수직 디지털 스케일형 주축 카운터(300)의 단점은, 주축 위상치 센싱방식이 슬라이드 작동부재(36)에 내장된 센서와 스틱형 눈금자(38)에 설치된 자기유도코일 스케일밴드가 밀접하게 접촉하는 방식이어서, 센서면과 자기유도코일 스케일밴드 보호면 사이에 밀링 절삭 가공작업환경에서 발생하는 먼지나 비산 이물질들이 끼거나 쉽게 오염되어서 슬라이드 작동부재(36)의 오작동과 검측치 오류가 빈번히 발생하여 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.

또한 상기 수직 디지털 스케일 유닛(35)은 그 설치위치가 주축 헤드 개구부(12)의 좌측 또는 우측단과 면한 헤드 전면부(11)의 좁은 폭으로 한정되므로, 슬라이드 작동부재(36)와 스틱형 눈금자(38)의 규격에서도 폭의 크기가 한정된다.

따라서 슬라이드 작동부재(36)의 표면 상단에 가로형으로 설치되는 엘시디(37)의 배치면적도 좁은 면적으로 한정되어서 표시할 수 있는 디지털 숫자의 규격이 통상적으로 폭 2~3mm이고 높이가 4~5mm 정도의 작은 규격으로 한정되므로, 판독성이 낮은 단점이 있다.

상기와 같은 여러 주축 카운터들의 단점을 보완코저 제공되는 것으로 도 8에 도시한 바와 같은 일 예의 리니어 스케일형 주축 카운터(400)가 있다.

상기 일 예의 리니어 스케일형 주축 카운터(400)의 구성은, 상술한 도 5의 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)의 구성을 동일하게 원용하되, 띠형 눈금 스케일(27)을 대체하여 광학형 리니어 스케일 유닛(41)을 설치하고, 디지털 카운터 유닛의 구성은 4축형 디지털 카운터 유닛(49)을 채용하는 구성이다.

상기 광학형 리니어 스케일 유닛(41)의 구성은, 내부에 광학 센서를 내장한 납작한 장방형태의 리니어 슬라이더(42)를 도그(22)의 전면부에 고정하고, 리니어 슬라이더(42)의 우측단에 근접하여 주축 이송제어 스크류(21)와 평행하게 광학 스케일밴드(43)를 스케일 고정대(46)로 고정 설치한 구성이다.

상기 스케일 고정대(46)의 상단부는 가로 고정대(47)에 의하여 주축 헤드 개구부(12)의 상단에 고정하며, 스케일 고정대(46)의 측단부는 주축 헤드 전면부(11)의 우측편에 수 개의 브라켓(48)(48a)들로 고정한 구성이다.

상기와 같이 설치되는 광학형 리니어 스케일 유닛(41)은 리니어 슬라이더(42)에 내장된 센서의 검출 신호를 4축형 디지털 카운터 유닛(49)에 입력하도록 출력 케이블(44)에 의하여 연결된다. 상기 출력 케이블(44)은 리니어 슬라이더(42)의 상단면으로부터 인출되어 케이블 고정구(45)에 의하여 주축 헤드(10)의 상단 일측에 고정되는 신축 케이블부재(44a)를 구비하여, 상기 리니어 슬라이더(42)의 상하 이동 궤적에서 연결상태를 신축성 있게 대응하는 구성이다.

상기와 같이 출력 케이블(44)에 의하여 리니어 슬라이더(42)로부터 검측 신호를 입력받는 4축형 디지털 카운터 유닛(49)은, 기존의 3축형 디지털 카운터(16)의 구성인 X, Y, Z축의 3축 위상치 디스플레이 구성에 더하여, 상기 주축 이동행정에 연동하는 리니어 스케일 유닛(41)으로 부터 검측신호를 입력받아서 주축 상하이동 위상치인 ‘Q 축’으로 표시하게 되어, 전체적으로 4축 위상치를 디지털 숫자로 디스플레이하는 구성이다.

상기한 구성의 일 예의 리니어 스케일형 주축 카운터(400)에 의하면,

4축형 디지털 카운터 유닛(49)에서, 밀링의 테이블과 새들 및 니이의 위상치를 X, Y, Z 축으로 디지털 숫자로 표시하면서, 동시에 주축의 상하 이동행정에 연동하여 도그(22)의 전면에 일체로 고정된 리니어 슬라이드(42)와 광학 스케일밴드(43)로 구성된 광학형 리니어 스케일 유닛(41)에 의하여 주축의 이동 위상치도 Q 축으로 디지털 숫자로 표시하므로,

작업자는 하나의 4축형 디지털 카운터 유닛(49)에서 4축의 위상치를 에프엔디(FND)에 의하여 대략 폭 8mm 높이 14mm 내외의 비교적 큰 규격의 디지털 숫자로 일목요연하게 직관적으로 대비 파악할 수 있는 장점이 있다.

그러나. 이러한 일 예의 리니어 스케일형 주축 카운터(400)의 구성은, X, Y, Z 3축에 설치하는 스케일 형식이 광학형 리니어 스케일을 사용하는 방식이고, 4축형 디지털 카운터 유닛(49)의 제어회로도 광학형 리니어 스케일 제어회로로 구성되어 있어서, 주축용 리니어 스케일 유닛의 종류도 광학형 리니어 스케일 유닛(41)으로 구성하여야 되는 제약을 받는다.

따라서 일 예의 리니어 스케일형 주축 카운터(400)의 구성은 가격이 높을 뿐 아니라, 주축용 카운터부재인 광학형 리니어 스케일 유닛(41)의 단점인 광학 센서면 및 리니어 스케일면의 오염에 따른 빈번한 검출치 오류 발생과, 전문가에 의한 유지 보수비의 상승 및 번거로움 등의 문제점을 갖는다.

이러한 단점들은, 기존에 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)와 함께 3축형 디지털 카운터 유닛(16)을 사용하는 환경에서, 주축용 카운터 장치로서 판독성과 작업성이 용이하고 신속한 디지털형 주축 카운터장치를 도입 설치하고자 하는 경우에, 기존에 사용하던 3축형 디지털 카운터 유닛(16)을 처분하고 동일 제조사의 4축형 디지털 카운터 유닛(49)으로 교체 도입 설치하여야 하는 제약이 있어서, 설비 가격이 높아지는 단점도 초래한다.

또한 이 구성은 주축의 위상이 주축 헤드의 외측방에 설치된 4축형 디지털 카운터 유닛(49)에서만 표시되므로, 주축 전면부에서 가공부 작업상태를 보면서 동일 시안점에서 동시에 주축 위상을 직관적으로 파악할 수 없는 단점이 있고, 기존에 3축형 리니어 카운터 유닛(16)이 설치되지 않은 환경에서는 적용할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 밀링 주축 이송제어 및 위상표시장치 및 주축 카운터장치들의 문제점들을 해결하고자 제공되는 것으로서, 일 목적은 주축의 위상치 판독성이 우수하고 주축의 이동제어 세팅작업이 용이하면서 신속성을 갖는 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치를 제공함에 있다.

다른 일 목적은 3축형 디지털 카운터 유닛을 사용하고 있는 밀링에 주축 카운터 장치를 추가 도입 설치함에 있어서, 3축형 디지털 카운터 유닛과 리니어 스케일을 그대로 사용하여 4축형 디지털 카운터 유닛의 교체설치 비용을 절감하면서, 디스플레이 디지털 숫자의 규격이 큰 에프엔디(FND) 소자를 사용하여 디스플레이부의 숫자 판독성이 우수하고, 주축 헤드 전면부의 도그 위치에서 직관형으로 주축 위상치를 표시할 수 있는 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치를 제공함에 있다.

또 다른 일 목적은 주축 카운터 센서면와 스케일면이 오염되어도 카운터 기구 유닛의 해체없이도 장착상태에서 소제가 용이한 간격을 갖는 비 접촉식의 디지털 스케일로 구성하여, 유지 보수 작업을 전문가에 의한 높은 처리비용 없이도 작업자가 용이하게 실시할 수 있으며, 아울러 주축 측정 위상치의 정밀성이 지속적으로 보장되는 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치를 제공함에 있다.

또 다른 일 목적은 외형적으로 단순 구조이면서도 주축의 위상이 커다란 에프엔디 디지털 숫자로 표시되는 직관형 홀센서 카운터 유닛으로 형성되어, 종래의 눈금형 주축 이송제어 및 위상표시장치만 설치되어 있고 3축형 디지털 카운터 장치는 설치되지 않은 환경에 적용하여, 간단 설치구조로 주축 이송제어에 의한 제반 가공작업의 정밀성을 확보할 수 있는 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치를 제공함에 있다.

또 다른 일 목적은 드릴머신과 같은 홀 가공기계의 주축용 및, 제반 정밀 직동 운동과 이동궤적 정밀 제어가 요구되는 직동운동시스템(liner motiom:LM)의 위상제어용의 디지털 카운터장치로 적용함에 있어서, 설치 면적이나 공간의 제약이 없는 전체적으로 장치의 부피가 작으며, 주요 구성부재인 홀센서 카운터 유닛과 홀센서 스케일 유닛의 구조 변경없이 설치할 수 있으며, 종래의 다른 직선 위상 카운터 장치들에 비하여 매우 저렴하면서도 높은 판독성, 높은 정밀성, 저렴한 유지보수성 및 설치 범용성을 갖는 직관형 디지털 위상 카운터장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,

밀링의 주축 헤드 전면 개구부에 수직으로 고정 설치되는 주축 이송제어 스크류와, 밀링 헤드의 내부에서 주축과 연동되어 상기 주축 이송제어 스크류에 부싱을 개재하여 상하로 미끄럼 이동 자유롭게 축설되는 도그와, 상기 주축 이송제어 스크류의 도그 하방으로 나사 결합되는 마이크로 칼라 부착형 조절 너트와, 조절너트용 스토퍼를 구비하는 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치의 구성에 적용되는 주축 카운터장치 구성으로서,

전, 후면판 어느 일 면판이 조립식으로 결합되고 후면판이 도그의 전면에 연결부재를 개재하여 일체형으로 조립 고정되는 갑체형의 케이스와, 상기 케이스의 내측에 고정되는 회로기판 상에 상, 하, 좌우 어느 일측단으로는 홀센서가 배치되고, 홀센서 카운터 제어회로가 중앙부에 배치되며, 회로기판의 전면부에 배치되어 케이스의 외측으로 디지털 숫자가 투영되도록 에프엔디(FND)가 설치되며, 상기 홀센서 카운터 제어회로의 리셋 스위치가 전면판 일측에 구비되며, 홀센서 카운터 제어회로에 케이스의 어느 일측면을 통하여 인입되는 DC 아답터 부설형 전원선에 의하여 전원이 공급되는 디지털 홀센서 카운터 유닛과;

상기 디지털 홀센서 카운터 유닛의 홀센서의 이동 궤적과 평행하게 대응하는 위치에서 홀센서 스케일 지지대에 부착되는 마그네틱 홀센서 스케일과, 상기 홀센서 지지대의 상, 하단부과 측단부 중의 어느 일측 단부를 주축 헤드 전면부에 고정시키는 수 개의 고정브라켓으로 구성되는 홀센서 스케일 유닛으로 형성됨을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 구성 중에서 DC 아답터 부설형 전원선의 구성은, 디지털 홀센서 카운터 유닛의 케이스 상단면으로 부터 일정 높이 연장하여 주축 헤드의 전면부 상단에 유동형 고정브라켓으로 지지하되, 디지털 홀센서 카운터 유닛의 상하 이동궤적을 수용하는 신축성을 갖고 연결상태를 유지할 수 있는 신축성 전원선 부재를 개재하는 구성으로 실시될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치에 의하면, 홀센서 카운터 제어회로에 전원이 공급된 작동상태에서 주축이 최상단에 상승한 위치에서 리셋 스위치를 누르면 에프엔디는 ‘0 점’ 표시상태로 제어된다.

주축 이송레버를 사용하여 주축을 하강시키면, 주축과 연동된 도그가 주축의 이동행정과 동일 궤적으로 주축 이송제어 스크류를 타고 하강되므로, 도그의 전면부에 일체로 고정된 디지털 홀센서 카운터 유닛도 하강되면서 그 우측단에 일정 간격을 두고 대접되어 있는 마그네틱 홀센서 스케일과의 이동변위 검측치를 홀센서 카운터 제어회로에 입력하게 된다.

홀센서 카운터 제어회로에 이동변위 검측치가 입력되면 소정의 연산회로와 출력회로에 의하여 주축의 위상치를 에프엔디에 의하여 디지털 숫자로 케이스 전면측에 표시하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 밀링의 제반 가공작업 중에서 주축의 상하이동에 의한 가공작업에서, 주축의 상하 이동행정에 따른 위상을 도그의 전면부에 일체로 부착된 디지털 홀센서 카운터 유닛의 케이스 전면부에 주축의 위상치가 폭 5mm 높이 9mm 내외의 커다란 디지털숫자로 표시되어서, 작업자가 주축에 의한 작업상태를 직관적이면서 정확하고 신속하게 파악할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 광학식 리니어 스케일형 3축형 디지털 카운터 유닛이 설치된 기존의 밀링에서, 정밀성과 판독성 및 유지 보수성이 좋은 조건의 주축 전용의 카운터장치를 설치하고자 하는 경우에, 광학식 리니어 스케일형 3축형 디지털 카운터 유닛을 그대로 사용하면서도 저렴한 가격으로 설치할 수 있는 장점을 갖는다.

또한 본 발명에 의하면 종래에 제공되어 있는 다이얼 인디게이트형 주축 카운터, 수직 디지털 스케일형 주축 카운터 및 4축형 리니어 스케일형 주축 카운터들에 비하여 주축의 위상치 판독성이 월등히 우수하고, 주축 이동제어 세팅작업이 용이하면서 신속성을 갖는 장점을 갖는다.

또한 본 발명에 의하면 비 접촉식의 홀센서 응용 디지털 카운터 유닛형이어서, 주축과 연동하는 디지털 홀센서 카운터 유닛의 홀센서 감지면 측과 대면되는 마그네틱 홀센서 스케일 간의 간격이 넓어서, 센싱 접면부재가 오염되어도 홀센서 카운터 유닛이나 홀센서 스케일 유닛 기구의 해체없이도 장착상태에서 작업자가 용이하며 소제할 수 있으므로, 전문가에 의한 높은 유지보수 처리비용을 절감할 수 있으며, 아울러 센싱부의 청결 유지에 의하여 주축 측정 위상치의 정밀성도 지속적으로 보장되는 장점을 갖는다.

또한 본 발명에 의하면 카운터 장치의 구성이, 기존의 도그 전면부에 용이하게 부착시킬 수 있고 갑체 내에 일체의 카운터 부품이 수용되는 홀센서 카운터 유닛과, 주축 헤드 전면부에 고정 장착이 용이한 홀센서 스케일 유닛으로 된 2개의 단품으로 구성되므로, 설치의 간편성은 물론 내구성이 높은 장점을 갖는다.

또한 본 발명에 의하면, 주축의 위상치가 종래의 주축 카운더 장치들에 비하여 월등히 쿤 규격의 에프엔디 디지털 숫자로 표시되는 직관형 홀센서 카운터 유닛에 의하여 판독할 수 있으므로, 종래의 눈금형 주축 이송제어 및 위상표시장치만 설치되어 있고 3축형 디지털 카운터 장치는 설치되지 않은 밀링에 적용하여 간단 설치구조로 주축 이송제어에 의한 제반 주축 가공작업의 정밀성을 지속적으로 확보할 수 있고 판독성이 우수한 주축 전용의 디지털형 주축 위상 카운터장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치의 정면 구성도
도 2는 본 발명에 의한 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치의 요부 구성 분해사시도
도 3은 본 발명에 의한 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치의 요부 구성 평단면도
도 4는 본 발명에 의한 다른 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치의 요부 구성 평단면도
도 5는 종래의 밀링 주축용 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)의 정면 구성도
도 6은 종래의 밀링 주축용 일 예의 다이얼 인디게이트형 주축 카운터(200)의 정면 구성도
도 7은 종래의 밀링 주축용 일 예의 수직 디지털 스케일형 주축 카운터(300)의 정면 구성도
도 8은 종래의 밀링 주축용 일 예의 리니어 스케일형 주축 카운터(400)의 정면 구성도

도 1~4에는 통상의 수직형 밀링에 적용되는 본 발명에 의한 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치(500)(501)들의 구성이 도시되어 있다.

도 1~3에 도시된 구성은 도그의 구성이 링형 도그(221)에 적용되는 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치(500)의 구성이고,

도 4의 구성은 도그의 구성이 장방형 도그(222)에 적용되는 다른 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치(501)의 구성이다.

본 발명의 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치(500)는, 상술한 도 5의 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치(100)의 구성을 동일하게 원용하되, 띠형 눈금 스케일(27)을 대체하여 홀센서 스케일 유닛(60)을 설치하고, 링형 도그(221)의 전면에는 홀센서 카운터 유닛(50)을 설치한 구성이다.

상기 홀센서 카운터 유닛(50)의 구성은, 후면판(52)이 조립식으로 결합되는 갑체형의 케이스(51)와, 상기 케이스(51)의 내부에서 회로기판(55)에 설치되는 홀센서 카운터 제어회로(54)와 홀센서(56)와 에프엔디(57)와 리셋 스위치(58)와, 홀센서 카운터 제어회로(54)에 DC 작동전원을 공급하는 전원선(59)으로 구성된다.

상기 홀센서(56)는 회로기판(55)의 우측단에서 검측면이 케이스(51)의 우측단을 향하게 배치되며, 에프엔디(57)는 회로기판(55)의 배면에 고정되어 디스플레이부분이 케이스(51)의 전면판(53)을 관통하여 디지털 숫자가 투영되도록 설치되며, 리셋 스위치(58)는 회로기판(55)의 배면 하단 좌측에서 케이스의 전면판(53)을 관통하여 케이스 전면으로 노출되도록 설치된다.

상기 리셋 스위치(58)는 주축(18)이 최상단에 상승한 초기위치에서 스위치 ‘ON’ 되면, 에프엔디(57)를 ‘0 점’ 표시상태로 제어하거나, 일감의 어느 부분에 대한 비트(15)나 또는 다른 컷팅비트나 엔드밀 등에 의한 상대적 위상 측정작업의 영점 조절에 사용되는 구성이다.

상기한 구성의 홀센서 카운터 유닛(50)은 케이스(51)에 후면판(52)이 조립된 상태에서 링형 도그(221)의 전방측으로 고정구(65)에 의하여 수직으로 부착된다.

상기 고정구(65)는 평면상으로 ㄷ자 형태로 된 일정 두께의 금구로서, 내측단이 링형 도그(221)의 외면 둘레에 밀접하게 끼워져서 양 날개부가 링형 도그(221)의 좌우측단에 고정볼트(71)들로 고정된다.

상기 고정구(65)의 전면부에는 고정볼트(72)들에 의하여 후면판(52)이 고정되는 구성으로 홀센서 카운터 유닛(50)이 부착된다.

상기 홀센서 카운터 유닛(50)에 내장 구비된 홀센서 카운터 제어회로(54)에는 DC 아답터(59b)가 부설형 전원선(59)이 케이스(51)의 상단면을 통하여 연결되며, 케이스(51)의 상단면부터 일정 높이의 전원선 부분은 홀센서 카운터 유닛(50)의 상하 이동궤적을 수용하는 신축성을 갖는 신축성 전원선(59a)으로 구성된다.

상기 홀센서 스케일 유닛(60)의 구성은, 홀센서 카운터 유닛(50)에 내장된 홀센서(56)의 검측면의 상하 수직 이동궤적에 평행하게 대응하는 위치에 고정 설치되는 홀센서 스케일 지지대(61)와,

상기 홀센서 스케일 지지대(61)의 내측면(61a) 선단부에 요설된 띠형 안착홈(61b)에 부착되는 마그네틱 홀센서 스케일(62)로 구성되고, 상기 홀센서 스케일 지지대(61)는 내측면(61a) 상단부에 가로방향으로 가로 고정대(64)가 직교 방향으로 고정되며, 상기 가로 고정대(64)는 고정볼트(73)에 의하여 주축 헤드 전면부(11) 상단에 고정되며, 홀센서 스케일 지지대(61)의 후측단은 수 개의 고정브라켓(63)(63a)들과 고정볼트(74)(75)들에 의하여 주축 헤드 전면부(11)의 측단에 일정 높이로 고정된다.

상기와 같은 홀센서 카운터 유닛(50)과 홀센서 스케일 유닛(60)의 구성에 의하면,

밀링 가공작업에서 주축 이송레버(13)에 의한 수동조작이나, 주축 자동이송제어장치에 의한 자동조작에 의하여 주축(18)이 상하 이동제어되면, 주축(18)에 연동구조로 설치된 링형 도그(221)가 주축 이송제어 스크류(21)를 중심축으로 하여 주축(18)의 이동 궤적과 동일한 궤적으로 상하 이동되고, 이에 따라서 링형 도그(221)의 전면부에 부착 설치된 홀센서 카운터 유닛(50)도 동일한 궤적으로 상하 이동제어된다.

상기와 같이 홀센서 카운터 유닛(50)이 상하 이동제어되면, 케이스(51)에 내장된 홀센서(56)가 일정 간격을 두고 대접되어 있는 마그네틱 홀센서 스케일(62)로 부터 이동궤적에 상응하는 변위 전압을 검출하여 홀센서 카운터 유닛(50)의 홀센서 카운터 제어회로(54)에 입력하고, 홀센서 카운터 제어회로(54)는 입력된 검출 변위 전압을 연산회로에 의하여 주축의 위상치로 연산하여서, 디스플레이 출력회로로 통하여 주축(18)의 위상치를 에프엔디(57)에 의하여 디지털 숫자로 케이스(51) 전면측에 표시하게 된다.

도 5에 도시된 장방형 도그(222)에 적용되는 다른 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치(501)의 구성은, 전술한 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치(500)의 구성에서의 홀센서 카운터 유닛(50)과 홀센서 스케일 유닛(60)의 구성을 동일하게 원용하는 구성이고, 그 작용효과도 동일한 구성이지만,

다른 점은 홀센서 카운터 유닛(50)이 부착되는 도그의 형태가 장방형 도그(222)이고, 그 전면부에 전술한 종래의 도그(22) 구성과 같이, 장방형 도그(222)의 전면부에 일체로 부착된 평판형 전면판(65)에 대하여 홀센서 카운터 유닛(50)의 후면판(52)을 수 개의 고정볼트(72)로 고정시킨 구성이다.

상기한 본 발명의 일 실시예 구성들에 의하면, 본 발명에 의하여 구현하고자 하는 목적을 달성할 수 있다.

상기한 본 발명의 구성에서 일부 구성요소들은 밀링 헤드부의 구성이나, 주축 이송제어 및 위상표시장치의 구성요소들인 주축 이송제어 스크류, 도그, 마이크로 칼라, 조절 너트(24), 조절너트용 스토퍼 및 띠형 눈금 스케일의 구조나 그 설치구조가 상이한 구성에 따라서 동일한 효과를 갖는 구조로 변경 실시될 수 있다,

또한 본 발명에 의하면 상술한 밀링 머신의 주축용 외에도, 드릴머신과 같은 홀 가공기계의 주축용 및, 제반 직선 운동형 작동 주축 위상용의 디지털 카운터장치로 사용할 수 있다.

특히 본 발명에 의하면, 제반 정밀 직동 운동과 이동궤적 정밀 제어가 요구되는 직동운동시스템(liner motiom:LM)의 위상제어용에 적용함에 있어서, 전체적으로 장치의 부피가 작아 설치 면적의 제약이 없으며, 주요 구성부재인 홀센서 카운터 유닛과 홀센서 스케일 유닛의 구조 변경없이 동일한 구성에 의하여 적용할 수 있으므로, 다른 직선 위상 카운터 장치들에 비하여 매우 저렴하면서도 높은 판독성, 높은 정밀성, 저렴한 유지보수성 및 설치 범용성을 갖는 직관형 디지털 위상 카운터장치로 제공될 수 있는 특징을 갖는다.

100: 일 예의 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치
200: 일 예의 다이얼 인디게이트형 주축 카운터
300: 일 예의 수직 디지털 스케일형 주축 카운터
400: 일 예의 리니어 스케일형 주축 카운터
500: 본 발명에 의한 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치
501: 본 발명에 의한 다른 일 실시예 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치
10: 주축 헤드 11: 헤드 전면부 12: 헤드 개구부 13: 주축 이송레버
14: 주축 척 15: 비트 16: 3축형 디지털 카운터 유닛
17: 디지털 디스플레이 지지대 18:주축
19:도그 연결용 주축부 부싱 내륜 19a:도그 연결용 주축부 부싱 외륜
20:도그의 주축 연결부재 21: 주축 이송제어 스크류
22: 도그 22a:도그 인덱스부재 221: 링형 도그
222:장방형 도그 23: 도그 부싱 24: 조절 너트
25: 마이크로 칼라 26: 조절너트 스토퍼
30: 다이얼 인디게이터 31: 다이얼 인디게이터의 원반형 몸체
32: 다이얼 인디게이터의 작동바 35: 수직 디지털 스케일 유닛
36: 슬라이드 작동부재 37: 엘시디(LCD) 38:스틱형 눈금자
39, 39a: 고정편 41:주축 리니어 스케일 유닛
42: 주축 리니어 슬라이더 43:광학 리니어 스케일밴드
44: 출력케이블 44a:신축 케이블부재 45: 케이블 고정구
46:스케일 고정대 47:가로 고정대 48:고정대용 브라켓
49: 4축형 디지털 카운터 유닛 50:홀센서 카운터 유닛
51:홀센서 카운터 유닛 케이스 52:홀센서 카운터 유닛 케이스 후면판
53:홀센서 카운터 유닛 케이스 전면판 54:홀센서 카운터 제어회로
55:홀센서 카운터 제어회로 기판 56:홀센서
57:에프엔디(FND) 58:리셋 스위치 59:전원선
59a:신축성 전원선 59b:전원선 DC 아답터 59c, 59d:전원선 고정구
60:홀센서 스케일 유닛 61:홀센서 스케일 지지대 61a:홀센서 스케일 지지대 내측면
61b: 마그네틱 홀센서 스케일 띠형 안착홈 62:마그네틱 홀센서 스케일
63,63a:고정브라켓 64:가로 고정대 65:홀센서 카운터 유닛 고정구
66: 홀센서 카운터 유닛 고정판
71: 홀센서 카운터 유닛 고정구용 고정볼트
72: 홀센서 카운터 유닛 고정볼트 73: 가로 고정대 고정볼트
74:고정 브라켓 고정볼트 75: 홀센서 스케일 지지대 고정볼트

Claims (3)

1. 밀링의 주축 헤드 전면 개구부에 수직으로 고정 설치되는 주축 이송제어 스크류와, 밀링 헤드의 내부에서 주축과 연동되어 상기 주축 이송제어 스크류에 부싱을 개재하여 상하로 미끄럼 이동 자유롭게 축설되는 도그와, 상기 주축 이송제어 스크류의 도그 하방으로 나사 결합되는 마이크로 칼라 부착형 조절 너트와, 조절너트용 스토퍼를 구비하는 눈금자형 주축 이송제어 및 위상표시장치의 구성에 적용되는 주축 카운터장치 구성으로서,
   전, 후면판 어느 일 면판이 조립식으로 결합되고 후면판이 도그의 전면에 연결부재를 개재하여 일체형으로 조립 고정되는 갑체형의 케이스와, 상기 케이스의 내측에 고정되는 회로기판 상에 상, 하, 좌우 어느 일측단으로는 홀센서가 배치되고, 홀센서 카운터 제어회로가 중앙부에 배치되며, 회로기판의 전면부에 배치되어 케이스의 외측으로 디지털 숫자가 투영되도록 에프엔디(FND)가 설치되며, 상기 홀센서 카운터 제어회로의 리셋 스위치가 전면판 일측에 구비되며, 홀센서 카운터 제어회로에 케이스의 어느 일측면을 통하여 인입되는 DC 아답터 부설형 전원선에 의하여 전원이 공급되는 디지털 홀센서 카운터 유닛과;
   상기 디지털 홀센서 카운터 유닛의 홀센서의 이동 궤적과 평행하게 대응하는 위치에서 홀센서 스케일 지지대에 부착되는 마그네틱 홀센서 스케일과, 상기 홀센서 스케일 지지대의 상, 하단부과 측단부 중의 어느 일측 단부를 주축 헤드 전면부에 고정시키는 수 개의 고정브라켓으로 구성되는 홀센서 스케일 유닛으로 형성됨을 특징으로 하는 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치.
2. 제 1항에 있어서 상기 도그의 전면에 디지털 홀센서 카운터 유닛의 갑체형 케이스를 부착시키는 연결부재의 구성은, 링형 도그(221)의 외면 둘레에 내측단이 밀접하게 끼워지는 "ㄷ" 자 형태의 양날개부를 구비하여, 링형 도그(221)의 전방측에서 끼워져 양날개부가 링형 도그(221)의 좌우측단에 고정볼트(72)들에 의하여 고정되며, 전면부에는 홀센서 카운터 유닛 고정볼트(72)에 의하여 홀센서 카운터 유닛(50)의 후면판(52)을 수직으로 부착시키는 고정구(65)로 형성됨을 특징으로 하는 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치.
3. 제 1항에 있어서 DC 아답터 부설형 전원선의 구성은, 디지털 홀센서 카운터 유닛의 케이스 상단면으로 부터 일정 높이 연장하여 주축 헤드의 전면부 상단에 유동형 고정브라켓으로 지지하되, 디지털 홀센서 카운터 유닛의 상하 이동궤적을 수용하는 신축성을 갖고 연결상태를 유지할 수 있는 신축성 전원선을 개재하여 구성함을 특징으로 하는 디지털형 밀링 주축 위상 카운터장치.

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