KR101999831B1 - 자이로 모듈이 구비된 드릴링 장치 및 이를 구비하는 기계 가공 시스템 - Google Patents

자이로 모듈이 구비된 드릴링 장치 및 이를 구비하는 기계 가공 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스핀들 하우징 내에 회전 구동 가능하게 설치되는 스핀들 축과, 상기 스핀들 축의 단부에 설치되며 가공 대상을 드릴링하기 위한 드릴링 툴과, 고정 구조에 설치되며 상기 스핀들 하우징을 상대 회전 가능하게 지지하는 고정 지지부와, 상기 드릴링 툴의 절삭력에 의해 상기 스핀들 하우징에 발생하는 토크를 자이로 효과에 의해 흡수하는 자이로 모듈을 포함하고, 상기 자이로 모듈은, 제1축을 중심으로 회전 구동하는 회전판이 내장된 모멘텀 휠과, 상기 스핀들 하우징의 외주면에 고정되며 상기 모멘텀 휠을 제1축에 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 지지 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치 및 이를 구비하는 기계 가공 시스템을 개시한다.

Description

자이로 모듈이 구비된 드릴링 장치 및 이를 구비하는 기계 가공 시스템 {DRILLING DEVICE HAVING GYRO MODULE AND MACHINING SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 드릴링 툴의 절삭력에 의해 발생하는 토크가 지지 구조로 전달되지 않도록 하는 자이로 모듈이 구비된 드릴링 장치 및 이를 구비하는 기계 가공 시스템에 관한 것이다.
기계 가공 시스템 또는 플랫폼은 일반적으로 공작물을 절삭, 연삭 등에 의하여 불필요한 부분을 제거해 내어 필요한 형상을 만드는 수단 및 이를 포함하는 시스템 또는 플랫폼을 말한다.
전통적인 형태의 기계 가공 시스템은 기계 구조물 또는 가이드에 가공 모듈이 이동 가능하게 설치되어 가공 모듈을 원하는 위치로 이동시키는 구조를 갖는다. 그러나 이러한 전통적인 형태에서 벗어나 기계 구조물 또는 가이드 없이 그 자체가 이동할 수 있도록 구성된 모바일 가공 시스템이 제안되고 있으며, 이를 구현하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
이러한 모바일 가공 시스템은 가공 시스템 자체가 이동하는 방식이기 때문에, 가공 대상물의 크기에 상관없이 운용이 가능하여 가공 영역 확대 및 다중 가공모듈의 동시 협업이 가능한 장점이 있으며, 온-사이트(On-site) 가공이 가능하여 운송 비용 및 시간을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
모바일 가공 시스템은 가공 대상 또는 지면에 대해 이동 가능하면서도, 가공 모듈의 절삭력에 의해 발생하는 반력을 지탱할 수 있어야 하며, 이를 위한 기술로서 자석을 통한 흡착 기술이 제안되고 있다 (특허문헌 1 참조). 그러나 이러한 자석 흡착 기술은 가공 모듈의 절삭력이 증가함에 따라 흡착력도 그만큼 증가시켜야 한다는 기술적 한계가 존재한다. 또한 모바일 가공 시스템의 구조 변형도 최소화 되도록 요구되므로 기계 강성도 증가시켜야 하나 이러한 결과로 무게 증가를 야기하게 되어 가공 시스템의 움직임 및 요구 동력에 한계를 부여하게 된다.
일본등록특허공보 제5748884호 (2015.05.22)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 드릴링 장치의 드릴링 툴의 절삭력에 의해 발생하는 반력이 가공 시스템으로 전달되는 것을 최소화시키는 것이 가능한 구조의 드릴링 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 특히, 본 발명의 드릴링 장치는 위와 같은 모바일 가공 시스템에 적용이 한정되지 않으며, 전통적인 가공 시스템까지 그 적용이 가능하다 할 것이다.
본 발명은 스핀들 하우징 내에 회전 구동 가능하게 설치되는 스핀들 축과, 상기 스핀들 축의 단부에 설치되며 가공 대상을 드릴링하기 위한 드릴링 툴과, 고정 구조에 설치되며 상기 스핀들 하우징을 상대 회전 가능하게 지지하는 고정 지지부와, 상기 드릴링 툴의 절삭력에 의해 상기 스핀들 하우징에 발생하는 토크를 자이로 효과에 의해 흡수하는 자이로 모듈을 포함하고, 상기 자이로 모듈은, 제1축을 중심으로 회전 구동하는 회전판이 내장된 모멘텀 휠과, 상기 스핀들 하우징의 외주면에 고정되며 상기 모멘텀 휠을 제1축에 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 지지 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치 및 이를 구비하는 기계 가공 시스템을 개시한다.
본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 상기 모멘텀 휠은, 상기 지지 프레임에 회전 가능하게 설치되며 내부에 상기 회전판을 회전 가능하게 수용하는 휠 하우징과, 상기 휠 하우징의 내부에 설치되며 상기 회전판을 회전 구동시키는 스핀 모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 상기 모멘텀 휠은 초기 상태에서 상기 스핀들 축과 평행하게 세워진 자세로 배치되며, 초기 상태로부터 상기 드릴링 툴의 절삭력 발생에 따라 자이로 효과에 의해 제2축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 상기 모멘텀 휠 및 지지 프레임은 하나 이상의 개수로 설치될 수 있다.
또한, 본 발명은 스핀들 하우징 내에 회전 구동 가능하게 설치되는 스핀들 축; 상기 스핀들 축의 단부에 설치되며, 가공 대상을 드릴링하기 위한 드릴링 툴;고정 구조에 설치되며, 상기 스핀들 하우징을 상대 회전 가능하게 지지하는 고정 지지부; 및 상기 드릴링 툴의 절삭력에 의해 상기 스핀들 하우징에 발생하는 토크를 자이로 효과에 의해 흡수하는 자이로 모듈을 포함하고, 상기 자이로 모듈은, 제1축을 중심으로 회전 구동하는 회전판이 내장된 모멘텀 휠; 및 상기 스핀들 하우징의 외부에 고정되며, 상기 모멘텀 휠을 제1축에 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 지지 프레임을 포함하되, 상기 지지 프레임의 하단은 상기 스핀들 하우징의 상단에 고정되며, 상기 지지 프레임의 상단은 상기 고정 지지부에 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치를 개시한다.
본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 상기 모멘텀 휠과 지지 프레임의 사이에는 상기 드릴링 툴의 절삭력 제거시 상기 모멘텀 휠을 원위치로 복귀시키기 위한 복귀 스프링이 설치될 수 있다.
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본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 상기 모멘텀 휠을 지지 프레임에 대하여 제2축을 중심으로 회전 구동시키는 구동기가 추가로 구비될 수 있다.
본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 상기 지지 프레임에 대한 모멘텀 휠의 회전 각도를 센싱하는 제1엔코더와, 상기 제1엔코더의 센싱 결과에 따라 상기 구동기의 동작을 제어하는 제어기가 추가로 구비될 수 있다.
본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 상기 고정 지지부에 대한 스핀들 하우징의 회전 각도를 센싱하는 제2엔코더가 추가로 구비될 수 있으며, 상기 제어기는 상기 제2엔코더의 센싱 결과에 따라 상기 구동기의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 상기 고정 지지부의 내주와 상기 스핀들 하우징의 외주 사이에는 베어링이 설치될 수 있다.
본 발명의 드릴링 장치에 따르면, 스핀들 하우징을 상기 고정 지지부에 대해 고정 및 고정 해제시키는 록킹 수단이 추가로 구비될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 스핀들 하우징에 자이로 모듈을 설치하여 그 동작에 따라 자이로 효과를 발생시킴으로써 드릴링 툴의 절삭력에 대한 반력에 의한 토크를 흡수할 수 있으며, 그에 따라 스핀들 하우징의 토크가 고정 지지부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
이를 이용하면 가공 시스템의 지지 및 고정 구조의 절삭력에 대한 지지력을 과다하게 증가시키지 않아도 되며, 이를 모바일 가공 시스템에 적용할 경우 가공 시스템의 지지 구조와 관련된 제반 문제들을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 장치의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 자이로 모듈을 측면에서 바라본 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 모멘텀 휠의 내부 구조를 나타낸 단면도.
도 4 및 5는 도 1에 도시된 드릴링 장치의 작동 상태도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 드릴링 장치의 개략도.
도 7은 도 6에 도시된 드릴링 장치의 작동 상태도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 드릴링 장치의 개략도.
도 9는 도 8에 도시된 자이로 모듈을 측면에서 바라본 사시도.
이하, 본 발명과 관련된 자이로 모듈이 구비된 드릴링 장치 및 이를 구비하는 기계 가공 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 드릴링 장치는 스핀들 하우징(110), 스핀들 축(120), 드릴링 툴(130), 고정 지지부(140), 자이로 모듈(200)을 포함한다.
스핀들 하우징(110)은 회전 운동하도록 구성된 스핀들 축(120)을 수용하는 내부 공간을 구비하며, 스핀들 축(120)은 스핀들 하우징(110) 내에서 회전 구동되어 드릴링 툴(130)에 절삭력을 제공한다.
스핀들 하우징(110)과 스핀들 축(120)의 사이에는 스핀들 축(120)을 회전 구동시키는 구동기(예를 들어, 모터)와, 스핀들 축(120)과 스핀들 하우징(110)을 상대 회전 가능하게 결합시키는 베어링(151,152)이 설치될 수 있다.
드릴링 툴(130)은 스핀들 축(120)의 단부에 고정되게 설치되며, 스핀들 축(120)의 회전 구동에 따라 회전하여 가공 대상(10)을 드릴링(홀 가공)한다.
고정 지지부(140)는 고정 구조(예를 들면, 가공 시스템의 본체, 이송 수단 등)에 고정 설치되며, 스핀들 하우징(110)을 상대 회전 가능하게 지지한다. 이를 위해 고정지지부(140)의 내주와 스핀들 하우징(110)의 외주 사이에는 베어링(153)이 설치될 수 있다. 이와 같이 스핀들 하우징(110)과 고정 지지부(140) 사이를 상대 회전 가능하게 구성함으로써, 스핀들 하우징(110)의 토크가 고정 지지부(140)로 전달되지 않도록 할 수 있다.
한편 고정 지지부(140)의 내측과 스핀들 하우징(110)의 상단 사이에는 복귀 수단(154, 예를 들어 토션 스프링 등)이 설치될 수 있다. 절삭 가공시나 절삭 가공 후 스핀들 하우징(110)이 고정 지지부(140)에 대해 상대 회전이 발생한 경우, 복귀 수단(154)는 스핀들 하우징(110)을 원위치로 복귀시키는 기능을 한다.
자이로 모듈(200)은 드릴링 툴(130)의 절삭력에 의해 스핀들 하우징(110)에 발생하는 토크를 자이로 효과에 의해 흡수하는 기능을 한다. 본 실시예의 경우 자이로 모듈(200)이 스핀들 하우징(110)의 양측 외측면에 한 쌍으로 설치된 구조를 예시하고 있다.
도 2는 도 1에 도시된 자이로 모듈을 측면에서 바라본 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 모멘텀 휠의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 3을 참조하면, 자이로 모듈(200)은 모멘텀 휠(210)과 이를 회전 가능하게 지지하는 지지 프레임(220)을 포함한다.
모멘텀 휠(210)은 제1축()을 중심으로 회전 구동하는 회전판(212)이 내장된다. 본 실시예의 경우 제1축()은 스핀들 축(110)의 반경 방향을 향하는 축을 예시하고 있다.
지지 프레임(220)은 스핀들 하우징(110)의 외부에 고정되며, 지지 프레임(220)에는 모멘텀 휠(220)이 제1축()에 수직한 제2축()을 중심으로 회전 가능하게 지지된다.
모멘텀 휠(210) 및 지지 프레임(220)은 스핀들 하우징(110)의 외측면에 하나 이상의 개수로 설치될 수 있다. 본 실시예의 경우 모멘텀 휠(210) 및 지지 프레임(220)이 마주보는 위치에 한 쌍으로 설치된 구조를 예시하고 있다. 다만 모멘텀 휠(210) 및 지지 프레임(220)이 하나만 설치되는 것도 가능하며, 3개 이상의 개수로 설치되는 것도 가능하다 할 것이다.
모멘텀 휠(210)은 지지 프레임(220)에 회전 가능하게 설치되는 휠 하우징(211)과, 휠 하우징(211) 내부에 설치되는 스핀 모터(216)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
휠 하우징(211)은 핀 또는 힌지 연결을 통해 지지 프레임(220)에 연결될 수 있으며, 휠 하우징(211)의 내부에는 회전판(212)이 회전 가능하게 수용된다. 회전판(212)는 회전축(213)에 고정된 구조를 가질 수 있으며, 회전축(213)은 휠 하우징(211) 내부에 고정된 베어링(214,215)에 결합될 수 있다.
스핀 모터(216)는 회전축(213)에 결합되어 회전축(213)을 회전 구동시키는 기능을 한다. 스핀 모터(216)는 휠 하우징(211)의 내부에 고정되게 설치될 수 있다.
모멘텀 휠(210)과 지지 프레임(220)의 사이에는 드릴링 툴(130)의 절삭력 제거시 모멘텀 휠(210)을 원위치로 복귀시키기 위한 복귀 스프링이 설치될 수 있으며, 이는 모멘텀 휠(210)의 연결핀(또는 힌지축) 측에 설치되는 토션 스프링의 형태를 가질 수 있다.
모멘텀 휠(210)은 초기 상태에서 스핀들 축(120)과 수직한 방향(즉, 수평 방향)에 대하여 일정 각도(0이상)를 이루도록 배치된다. 도 2는 자이로 모듈(200)이 가장 안정적으로 작동할 수 있도록 모멘텀 휠(210)이 수평 방향에 대하여 90를 이루는 자세, 다시 말해 스핀들 축(120)과 평행하게 세워진 자세로 배치된 것을 예시하고 있다. 이 상태에서 모멘텀 휠(210)의 회전판(212)이 제1축()을 중심으로 회전 구동되면, 제1축() 방향을 따르는 각운동량 벡터(w)가 발생하게 된다.
이러한 상태에서 드릴링 툴(130)이 가공 대상(10)을 절삭하게 되면, 드릴링 툴(130)의 절삭력에 대한 반력에 의해 스핀들 하우징(110)에 토크가 발생하게 되며, 이에 따라 자이로 모듈(200)에는 제1축()과 제2축()에 각각 수직한 방향을 따르는 토크(M)가 발생하게 된다. 이와 같이 수직한 방향의 각모멘텀(w) 및 토크(M)에 따라 모멘텀 휠(210)을 제2축()을 중심으로 회전시키는 자이로 토크(T)가 출력되는 자이로 효과가 발생하게 된다. 이와 같은 자이로 효과에 따라 모멘텀 휠(210)이 제2축()을 중심으로 회전함에 따라 스핀들 하우징(110)에 가해지는 토크가 흡수되는 효과를 얻을 수 있게 되며, 스핀들 하우징(110)이 회전되지 않고 드릴링 툴(130)의 절삭 과정을 수행할 수 있게 된다.
도 4 및 5는 도 1에 도시된 드릴링 장치의 작동 상태도이다.
도 4는 드릴링 장치, 구체적으로 고정 지지부(140)가 초기 상태에서 하강하여 드릴링 툴(130)이 가공 대상(10)을 절삭하는 상태를 나타내고 있다. 모멘텀 휠(120)의 회전판(212)이 회전하는 상태에서 드릴링 툴(130)의 절삭에 따른 토크가 발생하게 되면, 앞서 설명한 자이로 효과가 발생하게 되며, 그에 따라 모멘텀 휠(210)이 제2축()을 중심으로 회전하게 된다.
이에 따라 앞선 설명과 같이 스핀들 하우징(110)의 토크가 자이로 모듈(200)의 동작에 의해 흡수되게 되며, 그에 따라 스핀들 하우징(110)의 자유 회전 가능한 상태임에도 회전하지 않게 된다. 따라서 최종적으로 드릴링 툴(130)의 절삭력에 대한 반력이 고정 지지부(140)로 전달되지 않게 되는 것이다.
본 실시예의 경우 한 쌍의 모멘텀 휠(210)의 회전판(212)이 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성하여 각 모멘텀 휠(210)이 서로 반대 방향으로 회전되도록 한 것을 예시하고 있다.
드릴링 공정의 완료 후 도 5와 같이 드릴링 장치가 상승하여 드릴링 툴(130)의 절삭력이 제거되면, 자이로 토크가 제거되게 되며, 복귀 스프링의 탄성 복원력에 의해 모멘텀 휠(210)이 초기 위치로 복귀하게 된다.
한편, 본 실시예의 드릴링 장치에는 스핀들 하우징(110)을 고정 지지부(140)에 대해 고정 및 고정 해제시키는 록킹 수단이 추가로 구비될 수 있다. 드릴링 가공 완료 후 모멘텀 휠(210)의 복귀 과정에서 복귀 스프링이 모멘텀 휠(210)에 가하는 토크에 의해 스핀들 하우징(110)의 고정 지지부(140)에 대해 상대 회전이 발생할 수 있으며, 이러한 상대 회전은 모멘텀 휠(210)의 복귀가 잘 이루어지지 않도록 하는 저해 요소로 작용한다. 록킹 수단은 모멘텀 휠(210)의 초기 위치 복귀시 스핀들 하우징(110)을 고정 지지부(140)에 고정시킴으로써 모멘텀 휠(210)이 복귀 스프링에 의해 초기 위치로 잘 복귀하도록 한다. 드릴링 공정을 수행할 경우 록킹 수단은 스핀들 하우징(110)의 고정을 해제시키도록 동작된다.
아울러 드릴링 공정시 모멘텀 휠(210)의 연결핀에 발생하는 회전 마찰력이나 모멘텀 휠(210)의 복귀 과정에서 복귀 스프링이 가하는 외력 등 이상적인 작동 상황을 벗어나도록 하는 요인들은, 고정 지지부(140)에 대한 스핀들 하우징(110)의 상대 회전을 발생시킬 수 있으며, 복귀 수단(154)은 이러한 상대 회전의 발생시 스핀들 하우징(110)을 원위치로 복귀시키게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 드릴링 장치의 개략도이고, 도 7은 도 6에 도시된 드릴링 장치의 작동 상태도이다.
본 실시예의 경우, 앞선 실시예와 달리 자이로 모듈(200)을 스핀들 하우징(110)의 상부에 설치한 구조를 예시하고 있다. 즉, 본 실시예의 자이로 모듈(200)은 고정 지지부(140)와 스핀들 하우징(110)의 사이에 설치된다. 다만 이를 제외하고, 스핀들 하우징(110), 스핀들 축(120), 드릴링 툴(130), 모멘텀 휠(210)의 구성은 앞선 실시예와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따르면, 지지 프레임(220)의 하단은 스핀들 하우징(110)의 상단에 고정되며, 지지 프레임(220)의 상단은 고정 지지부(140)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 지지 프레임(220)의 상단은 베어링(153)을 통해 고정 지지부(140)에 결합되며, 지지 프레임(220)과 고정 지지부(140)의 사이에는 복귀 수단(154)이 설치될 수 있다.
모멘텀 휠(210)은 앞선 실시예와 마찬가지로 초기 상태에서 스핀들 축(120)과 수직한 방향에 대하여 일정 각도를 이루는 자세로 배치된다. 도 6에서도 앞선 실시예와 마찬가지로 초기 상태에서 모멘텀 휠(210)이 스핀들 축(120)과 평행하게 세워진 상태로 배치된 것을 예시하고 있다. 참고로 회전판(212)의 회전축인 제1축()과, 모멘텀 휠(210)의 회전축인 제2축()은 앞선 실시예와 동일한 방향을 갖는다.
드릴링 툴(130)의 절삭력이 발생하게 되면(도 7 참조), 자이로 효과에 의해 모멘텀 휠(210)이 제2축()을 중심으로 회전하게 되어 스핀들 하우징(110)의 토크를 흡수하게 된다. 그에 따라 앞선 설명과 같이 드릴링 툴(130)의 절삭력에 대한 반력이 반력이 고정 지지부(140)로 전달되지 않게 된다.
드릴링 공정의 완료되어 드릴링 툴(130)의 절삭력이 제거되면, 자이로 토크가 제거되게 되며, 복귀 스프링의 탄성 복원력에 의해 모멘텀 휠(210)이 초기 위치로 복귀하게 된다. 이 때 록킹 수단의 동작에 의해 지지 프레임(220)을 고정 지지부(140)에 대해 상대 회전이 발생하지 않도록 고정시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 드릴링 장치의 개략도이고, 도 9는 도 8에 도시된 자이로 모듈을 측면에서 바라본 사시도이다.
앞선 실시예들의 경우 모멘텀 휠(210)을 초기 위치로 복귀시키는데 복귀 스프링을 사용한 수동적 방식(passive type)이 사용된데 반하여, 본 실시예는 구동기(230)를 사용한 능동적 방식(active type)이 사용된다. 구동기(230)는 모멘텀 휠(210)을 지지 프레임(220)에 대하여 제2축()을 중심으로 회전 구동시켜 모멘텀 휠(210)을 원위치로 복귀시킨다.
구동기(230)는 지지 프레임(220)에 고정 설치되어 모멘텀 휠(210)의 연결핀을 회전 구동시키는 모터의 형태를 가질 수 있으며, 구동기(230)는 복귀 스프링 대신 사용되거나 복귀 스프링과 함께 사용될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 지지 프레임(220)에 대한 모멘텀 휠(210)의 회전 각도를 센싱하는 제1엔코더와, 제1엔코더의 센싱 결과에 따라 구동기(230)의 동작을 제어하는 제어기가 추가로 구비될 수 있다.
제1엔코더는 구동기(230)에 내장되거나 별도의 구성으로서 지지 프레임(220) 또는 모멘텀 휠(210)에 설치될 수 있다. 제어기는 제1엔코더에서 측정된 회전 각도를 이용하여 모멘텀 휠(210)이 초기 각도로 복귀하도록 구동기(230)를 제어할 수 있다.
아울러 고정 지지부(140)와 스핀들 하우징(110)의 사이에는 고정 지지부(140)에 대한 스핀들 하우징(110)의 회전 각도를 센싱하는 제2엔코더(240)가 추가로 구비될 수 있다. 제어부는 제2엔코더(240)의 센싱 결과에 따라 구동기(230)의 동작을 제어하도록 구성 가능하다. 예를 들어 스핀들 하우징(110)이 초기 위치로부터 기설정 각도를 벗어난 회전 각도로 회전한 경우, 제어부는 모멘텀 휠(210)의 회전 방향, 회전 속도 등을 조절하여 스핀들 하우징(110)이 초기 위치로 복귀되도록 할 수 있다.본 실시예의 구동기(230), 제1엔코더, 제2엔코더(240), 제어기 등의 구성들은 도 6 및 7에 도시된 실시예에도 동일하게 적용 가능하다 할 것이다.
이상에서는 본 발명의 자이로 모듈이 드릴링 장치에 적용된 구성만을 설명하였으나, 본 발명의 자이로 모듈은 밀링 장치 및 기타 가공 장치의 절삭력에 의한 토크를 흡수하는 메커니즘에 모두 적용 가능하다 할 것이다.
이상에서 설명한 자이로 모듈이 구비된 드릴링 장치 및 이를 구비하는 기계 가공 시스템은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있으며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
110: 스핀들 하우징 120: 스핀들 축
130: 드릴링 툴 140: 고정 지지부
151,152,153: 베어링 154: 복귀 수단
200: 자이로 모듈 210: 모멘텀 휠
211: 휠 하우징 212: 회전판
213: 회전축 216: 스핀 모터
220: 지지 프레임 230: 구동기

Claims (12)

  1. 스핀들 하우징 내에 회전 구동 가능하게 설치되는 스핀들 축;
    상기 스핀들 축의 단부에 설치되며, 가공 대상을 드릴링하기 위한 드릴링 툴;
    고정 구조에 설치되며, 상기 스핀들 하우징을 상대 회전 가능하게 지지하는 고정 지지부; 및
    상기 드릴링 툴의 절삭력에 의해 상기 스핀들 하우징에 발생하는 토크를 자이로 효과에 의해 흡수하는 자이로 모듈을 포함하고,
    상기 자이로 모듈은,
    제1축을 중심으로 회전 구동하는 회전판이 내장된 모멘텀 휠; 및
    상기 스핀들 하우징의 외주면에 고정되며, 상기 모멘텀 휠을 제1축에 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 지지 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모멘텀 휠은,
    상기 지지 프레임에 회전 가능하게 설치되며, 내부에 상기 회전판을 회전 가능하게 수용하는 휠 하우징; 및
    상기 휠 하우징의 내부에 설치되며, 상기 회전판을 회전 구동시키는 스핀 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모멘텀 휠은 초기 상태에서 상기 스핀들 축과 수직한 방향에 대해 일정 각도를 이루는 자세로 배치되며, 초기 상태로부터 상기 드릴링 툴의 절삭력 발생에 따라 자이로 효과에 의해 제2축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모멘텀 휠 및 지지 프레임은 하나 이상의 개수로 설치되는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  5. 스핀들 하우징 내에 회전 구동 가능하게 설치되는 스핀들 축;
    상기 스핀들 축의 단부에 설치되며, 가공 대상을 드릴링하기 위한 드릴링 툴;
    고정 구조에 설치되며, 상기 스핀들 하우징을 상대 회전 가능하게 지지하는 고정 지지부; 및
    상기 드릴링 툴의 절삭력에 의해 상기 스핀들 하우징에 발생하는 토크를 자이로 효과에 의해 흡수하는 자이로 모듈을 포함하고,
    상기 자이로 모듈은,
    제1축을 중심으로 회전 구동하는 회전판이 내장된 모멘텀 휠; 및
    상기 스핀들 하우징의 외부에 고정되며, 상기 모멘텀 휠을 제1축에 수직한 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 지지 프레임을 포함하되,
    상기 지지 프레임의 하단은 상기 스핀들 하우징의 상단에 고정되며, 상기 지지 프레임의 상단은 상기 고정 지지부에 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 모멘텀 휠과 지지 프레임의 사이에는 상기 드릴링 툴의 절삭력 제거시 상기 모멘텀 휠을 원위치로 복귀시키기 위한 복귀 스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 모멘텀 휠을 지지 프레임에 대하여 제2축을 중심으로 회전 구동시키는 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지 프레임에 대한 모멘텀 휠의 회전 각도를 센싱하는 제1엔코더; 및
    상기 제1엔코더의 센싱 결과에 따라 상기 구동기의 동작을 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고정 지지부에 대한 스핀들 하우징의 회전 각도를 센싱하는 제2엔코더를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 제2엔코더의 센싱 결과에 따라 상기 구동기의 동작을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  10. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 고정 지지부의 외주와 상기 스핀들 하우징의 내주 사이에는 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  11. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 스핀들 하우징을 상기 고정 지지부에 대해 고정 및 고정 해제시키는 록킹 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴링 장치.
  12. 본체; 및
    상기 본체에 설치되며, 제1항 또는 제5항을 따르는 드릴링 장치를 구비하는 기계 가공 시스템.
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