KR101918937B1

KR101918937B1 - 가공거리 2배 확장이 가능한 공작기계의 수직축 구조

Info

Publication number: KR101918937B1
Application number: KR1020170136276A
Authority: KR
Inventors: 정소정
Original assignee: (주)인텍
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2018-11-15

Abstract

본 발명은 공작기계에 설치되는 수직축의 가공거리를 2배 이상 확장시켜 가공물의 가공범위 향상과 정밀가공이 가능케 한 가공거리 2배 확장이 가능한 공작기계의 수직축 구조에 관한 것으로 가이드레일(R)(R') 사이의 컬럼(C) 일측 상부에 설치되는 서보모터(M)와 볼스크류(10)를 연결하는 회전축 상에 커플링(11)을 설치하고 볼스크류(10) 상에 볼스크류 너트(12)를 설치하되 볼스크류 너트(12)에 볼스크류 브라켓트(13)를 설치하여 볼베어링(14)에 의해 피니언기어(20)을 연결하며 피니언기어(20)는 컬럼(C)에 고정된 랙기어(21)를 따라 승강작동케 하고 상기 피니언기어(20)의 외측에 피니언 컨넥터(22)로 상부 스프로켓(30)을 연결시키며 상부 스프로켓(30)과 하부 스프로켓(30')을 체인(31)으로 연결시켜 회전작동시키고 체인(31)의 일측에 작동테이블(T) 연결용 고정구(32)로 작동테이블(T)과 연결시켜 승강 작동시킬 수 있게 하며 상기 상,하부 스프로켓(30)(30')은 체인스포트(33)(33')로 체인테이블(34)에 연결시키고 체인테이블(34)은 컬럼(C)에 고정된 체인테이블 가이드레일(35)을 따라 안내되면서 승강할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

Description

가공거리 2배 확장이 가능한 공작기계의 수직축 구조{Vetical axis structure of machine tool that can expand processing distance by 2 times}

본 발명은 공작기계에 설치되는 수직축의 가공거리를 2배 이상 확장시켜 가공물의 가공범위 향상과 정밀가공이 가능케 한 가공거리 2배 확장이 가능한 공작기계의 수직축 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 서보모터에 의해 구동하는 볼스크류에 볼스크류 브라켓트를 설치하여 랙을 따라 승강하는 피니언기어에 연결시켜 승강케 하되 피니언기어를 피니언 커넥터로 상부 스프로켓에 연결하여 상,하부 스프로켓에 연결된 체인에 작동테이블을 연결하여 작동테이블의 가공거리를 2배 확장시킬 수 있게 한 공작기계의 수직축 구조에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계에 설치되는 수직축에는 작동테이블을 소정거리로 승강시키려면 볼스크류의 길이도 소정거리만큼 길어져야만 가능하고 이에 따른 수직축이 길어지면 볼스크류의 길이 역시 연장되므로 승강작동에 있어 위험속도 한계가 감소하여 이송속도가 저하되며 또한 볼스크류가 길어지면 강성이 저하되어 버클링(Buckling)의 발생 가능성이 상승하고 설비비용이 증대되는 등의 문제로 인하여 안전하고 정밀가공이 가능한 공작기계 수직축이 요구되고 있는 실정이다.

종래의 공작기계에 적용되는 수직축(수평축)에 관한 선행기술로는 등록특허공보 제10-1536775호(수직형 공작기계의 가공 거리 증대 장치)와 공개특허공보 제10-1998-035101호(보링 스핀들의 2단 이송장치)등이 제시되었다.

상기 전자의 등록특허는 공작물의 보링 가공을 수행하는 보링바의 수직방향 가공거리를 증대시키기 위한 수직형 공작기계의 가공거리 증대장치로서 서보모터에 의해 이송되는 툴포스트바디에 설치되어 툴포스트바디와 함께 이송되며 보링바를 수직방향으로 왕복 이송시키는 실린더와,실린더에 설치되어 실린더와 함께 이송되며 실린더의 상부로 유압을 공급하여 실린더에 결합된 보링바가 수직 하방으로 이송되도록 하는 하방 이송용 유압 공급부와,실린더에 설치되어 실린더와 함께 이송되며 실린더의 하부로 유압을 공급하여 실린더에 결합된 보링바가 수직 상방으로 이송되도록 하는 상방 이송용 유압 공급부와,실린더로 전달되는 유압이 하방 이송용 유압 공급부 또는 상방 이송용 유압 공급부 중 어느 하나를 통해 택일적으로 전달되도록 함으로써 보립바의 이송방향을 제어하는 솔레노이드밸브를 포함하는 구조이다.

상기 후자의 공개특허는 테일 브래킷의 일측에 기어박스 하우징을 고정하고 기어박스 하우징의 일측에 퀼(Quill)을 고정하며 테일 브래킷에 보링 스핀들을 이송시키는 제1이송수단을 설치하고 보링 머시닝 센터의 본체에 설치되어 퀼과 기어박스 하우징 및 테일 브래킷을 이송시키는 제2이송수단을 설치하여 구성된다.

상기 전자는 서보모터를 작동시켜 툴포스트바디에 장착된 보링바가 설치된 유압실린더를 1차로 하강시키고 하방 및 상방 이송용 유압 공급부와 솔레노이드밸브가 설치된 유압실린더에 의해 보링바를 2차로 하강시켜 가공거리를 증대시키는 구조로 서보모터와 유압실린더의 2개의 구동력을 사용하여 가공거리를 증대시킴으로 설비비용이 증대되고 또한 유압실린더로 작동되는 보링바의 2차 하강으로 형성되는 가공거리는 유압의 특성으로 그 정밀도가 저하되는 문제가 있었다.

상기 후자는 일측 서보모터를 구동시켜 기어링,볼스크류,볼너트로 보링 스핀들을 1차 이송시키고 타측 서보모터의 구동으로 기어링,볼스크류,볼너트에 의하여 퀼과 기어박스 하우징 및 테일 브래킷을 이송시켜 2차 이송시키는 방식으로 2개의 서보모터를 이용하여 이송거리를 배가시키는 방식으로 그 설비비용이 증대되고 각각의 서보모터가 다수의 연결수단에 의해 이송시키므로 유지보수에 따른 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 구동력으로 단일 서보모터를 사용하고 랙과 피니언기어 및 체인 스프로켓을 이용하여 최소의 동력으로 최대의 수직방향 가공거리를 확보하여 가공영역을 확대하고 처짐과 떨림현상을 방지하여 정밀가공이 가능케 하였으며 설비비용을 최소화하여 공작기계의 생산성과 효율성을 향상시킬 수 있는 공작기계의 수직축 구조를 제공할 수 있게 하였다.

본 발명은 가이드레일 사이의 컬럼 일측 상부에 설치되는 서보모터와 볼스크류를 연결하는 회전축 상에 커플링을 설치하고 볼스크류 상에 볼스크류 너트를 설치하되 볼스크류 너트에 볼스크류 브라켓트를 설치하여 볼베어링에 의해 피니언기어을 연결하며 피니언기어는 컬럼에 고정된 랙기어를 따라 승강작동케 하고 상기 피니언기어의 외측에 피니언 컨넥터로 상부 스프로켓을 연결시키며 상부 스프로켓과 하부 스프로켓을 체인으로 연결시켜 회전작동시키고 체인의 일측에 작동테이블 연결용 고정구로 작동테이블과 연결시켜 승강 작동시킬 수 있게 하며 상기 상,하부 스프로켓은 체인스포트로 체인테이블에 연결시키고 체인테이블은 컬럼에 고정된 체인테이블 가이드레일을 따라 안내되면서 승강할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

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그러므로 본 발명은 서보모터의 구동력을 피니언기어와 체인 스프로켓을 이용하여 작동테이블의 가공거리를 2배로 확장시켜 가공영역을 확대시킬 뿐만 아니라 처짐과 떨림현상을 방지하여 정밀가공이 가능케 하였고 단일 서보모터의 동력으로 가공거리를 2배 확장시키므로 설비비용을 최소화하며 서보모터,피니언기어 및 체인 스프로켓으로 연결되는 기계적인 구조로 작동과 사용을 용이하게 하고 사용에 따른 유지보수 관리를 편리하게 하며 공작기계에 설치되는 수직축 제조상의 생산성과 효율성을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 구조개념도
도 2 는 본 발명의 작동구조를 설명하기 위한 구동개념도

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 구조개념도로 공작기계에 설치되는 수직축을 서보모터로 볼스크류를 회전시켜 볼스크류 너트를 하강작동시키고 이에 따라 피니언기어와 상,하부 스프로켓을 회전시켜 작동테이블의 가공거리를 2배로 확장시킬 수 있는 구조를 도시하였고,도 2 는 본 발명의 작동구조를 설명하기 위한 구동개념도로 볼스크류 너트에서 브라켓트에 의해 피니언기어를 회전시키고 피니언기어의 회전력을 컨넥터로 상부 스프로켓에 전달하여 하부 스프로켓과 함께 체인에 연결되는 작동테이블의 가공거리를 2배 확장시키는 구조를 도시하였다.

컬럼(C)의 양측 가이드레일(R)(R')을 따라 작동테이블(T)이 승강 작동할 수 있게 하기 위하여 공작기계의 수직축을 형성함에 있어서,

상기 가이드레일(R)(R') 사이의 컬럼(C) 일측 상부에 설치되는 서보모터(M)와 볼스크류(10)를 연결하는 회전축 상에 커플링(11)을 설치하고 볼스크류(10) 상에 볼스크류 너트(12)를 설치하되 볼스크류 너트(12)에 볼스크류 브라켓트(13)를 설치하여 볼베어링(14)에 의해 피니언기어(20)을 연결하며 피니언기어(20)는 컬럼(C)에 고정된 랙기어(21)를 따라 승강작동케 하고 상기 피니언기어(20)의 외측에 피니언 컨넥터(22)로 상부 스프로켓(30)을 연결시키며 상부 스프로켓(30)과 하부 스프로켓(30')을 체인(31)으로 연결시켜 회전작동시키고 체인(31)의 일측에 작동테이블(T) 연결용 고정구(32)로 작동테이블(T)과 연결시켜 승강 작동시킬 수 있게 하며 상기 상,하부 스프로켓(30)(30')은 체인스포트(33)(33')로 체인테이블(34)에 연결시키고 체인테이블(34)은 컬럼(C)에 고정된 체인테이블 가이드레일(35)을 따라 안내되면서 승강할 수 있게 하였다.

상기 서보모터(M)로 볼스크류 너트(12)를 일차 가공거리(L1)까지 이송시키면 피니언기어(20)와 상,하부 스프로켓(30)(30')에 의하여 작동테이블(T)의 이차 가공거리(L2)로 2배 확장시킬 수 있게 하였다.

상기 서보모터(M)로 볼스크류 너트(12)를 작동시켜 일차 가공거리(L1)로 이송시키는 작동과 피니언기어(20)와 상,하부 스프로켓(30)(30')를 회전작동시켜 작동테이블(T)의 이차 가공거리(L2)로 이송시키는 작동이 동시에 이루어지게 하였다.

도면 중 미설명 부호 (B)는 베드이다.

이와 같이 된 본 발명은 공작기계에 설치되는 수직축의 구조를 단일 서보모터의 구동력 만으로 볼스크류,피니언기어 및 체인 스프로켓을 이용하여 작동테이블의 가공거리를 2배로 연장시킬 수 있게 하고 즉,서보모터의 작동으로 볼스크류 상에서 볼스크류 너트가 소정의 일차 가공거리로 이송되면 작동테이블은 피니언기어와 상,하부 스프로켓에 의해 이차 가공거리로 2배로 확장시킬 수 있게 하며 최소의 동력으로 최대의 수직방향 가공거리를 확보하여 가공영역을 확대하고 처짐과 떨림현상을 방지하여 정밀가공이 가능케 하였으며 설비비용을 최소화하여 공작기계의 생산성과 효율성을 향상시킬 수 있는 공작기계의 수직축 구조를 제공하기 위한 것이다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명은 구동력으로 단일 서보모터(M)를 사용하고 볼스크류(10),볼스크류 너트(12),피니언기어(20) 및 상,하부 스프로켓(30)(30')의 구동력 전달수단을 활용하여 작동테이블(T)의 가공거리를 2배 확장시킬 수 있게 하였다.

상기 작동테이블(T)의 가공거리를 2배 확장시키기 위하여 서보모터(M)가 작동하여 커플링(11)을 통하여 볼스크류(10)를 회전시키면 볼스크류 너트(12)가 하강한다.

이때 볼스크류 너트(12)에 장착된 볼스크류 브라켓트(13)도 동일한 거리를 하강하면서 볼베어링(14)에 의해 연결된 피니언기어(20)가 랙기어(21) 상에서 회전하면서 하강함과 동시에 피니언기어(20)에 피니언 컨넥터(22)로 연결된 상부 스프로켓(30)도 회전하면서 하강한다.

상기 상부 스프로켓(30)은 하부 스프로켓(30')과 체인(31)에 의하여 연결되어 같이 회전하면서 체인(31)을 회전시키고 체인(31)의 일측에는 작동테이블 연결용 고정구(32)에 의해 연결된 작동테이블(T)이 양측 가이드레일(R)(R')을 따라 하강작동한다.

상기 상,하부 스프로켓(30)(30')과 체인(31)은 체인스포트(33)(33')에 의해 체인테이블(34)에 설치되고 체인테이블(34)은 컬럼(C)에 고정된 체인테이블 가이드레일(35)을 따라 상승 또는 하강하는 것이다.

상기 서보모터(M)가 작동하여 볼스크류(10)가 회전하면서 볼스크류 너트(12)를 소정의 거리만큼 하강시켜 일차적으로 가공거리(L1)를 이송하면 볼스크류 너트(12)에 볼스크류 브라켓트(13)로 연결된 피니언기어(20)도 랙기어(21) 상에서 상기 일차적인 가공거리(L1)까지 하강하고 이때 피니언기어(20)에 피니언 컨넥터(22)로 연결된 상부 스프라켓(30)도 하부 스프라켓(30'),체인(31),체인스포트(33)(33')와 함께 설치된 체인테이블(34)이 체인테이블 가이드라인(35) 상에서 상기 일차적인 가공거리(L1)까지 하강한다.

이와 동시에 상기 피니언기어(20)는 랙기어(21) 상에서 상기 일차적인 가공거리(L1)까지 하강하면서 회전하고 이 회전력은 상부 스프라켓(30)에 전달되어 체인(31)을 통하여 하부 스프라켓(30')과 함께 회전시켜 작동테이블 연결용 고정구(32)로 연결된 작동테이블(T)을 이차적인 가공거리(L2) 까지 이송시키는 것이다.

상기한 바와 같이 서보모터(M)의 작동으로 볼스크류 너트(12)를 일차 가공거리(L1) 까지 하강시키면 피니언기어(20)와 상,하부 스프로켓(30)(30') 및 체인(31)에 의하여 작동테이블(T)을 이차 가공거리(L2) 까지 이송시키는 것이다.

또한,상기 서보모터(M)로 볼스크류 너트(12)를 작동시켜 일차 가공거리(L1)로 이송시키는 작동과 피니언기어(20)와 상,하부 스프로켓(30)(30') 및 체인(31)이 회전하여 작동테이블(T)의 이차 가공거리(L2)로 이송시키는 작동은 동시에 이루어지는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10: 볼스크류 11: 커플링
12: 볼스크류 너트 13: 볼스크류 브라켓트
14: 볼베어링 20: 피니언기어
21: 랙기어 22: 피니언 컨넥터
30,30': 상,하부 스프로켓 31: 체인
32: 작동테이블 연결용 고정구 33,33': 체인스포트
34: 체인테이블 35: 체인테이블 가이드레일
C: 컬럼 L1: 일차 가공거리
L2: 이차 가공거리 M: 서보모터
R,R': 가이드레일 T: 작동테이블

Claims

컬럼(C)의 양측 가이드레일(R)(R')을 따라 작동테이블(T)이 승강 작동할 수 있게 하기 위하여 공작기계의 수직축을 형성함에 있어서,
상기 가이드레일(R)(R') 사이의 컬럼(C) 일측 상부에 설치되는 서보모터(M)와 볼스크류(10)를 연결하는 회전 축 상에 커플링(11)을 설치하고 볼스크류(10) 상에 볼스크류 너트(12)를 설치하되 볼스크류 너트(12)에 볼스크류 브라켓트(13)를 설치하여 볼베어링(14)에 의해 피니언기어(20)을 연결하며 피니언기어(20)는 컬럼(C)에 고정된 랙기어(21)를 따라 승강작동케 하고 상기 피니언기어(20)의 외측에 피니언 컨넥터(22)로 상부 스프로켓(30)을 연결시키며 상부 스프로켓(30)과 하부 스프로켓(30')을 체인(31)으로 연결시켜 회전작동시키고 체인(31)의 일측에 작동테이블(T) 연결용 고정구(32)로 작동테이블(T)과 연결시켜 승강 작동시킬 수 있게 하며 상기 상,하부 스프로켓(30)(30')은 체인스포트(33)(33')로 체인테이블(34)에 연결시키고 체인테이블(34)은 컬럼(C)에 고정된 체인테이블 가이드레일(35)을 따라 안내되면서 승강할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 가공거리 2배 확장이 가능한 공작기계의 수직축 구조.
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