KR102053667B1 - 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치에 관한 것이다. 이는, 지지력을 제공하는 턴테이블의 상부에 수평으로 설치되며, 가공대상물인 스핀들 헤드를 지지하는 플레이트 형태의 다이와; 상기 다이의 상부에 배치되고 상기 스핀들 헤드를 받쳐 다이의 상면으로부터 띄우는 다수의 써포터와; 상기 다이의 상부에 수직을 이루며, 높이 조절이 가능하고, 상기 스핀들 헤드의 측부에 근접 배치되는 지지컬럼과; 상기 지지컬럼과 스핀들 헤드의 사이에 설치되되 하단부가 다이에 고정된 상태로 스핀들 헤드를 하향 가압하는 누름고정부를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치는, 가공 대상인 스핀들 헤드를 효율적이며 안정적으로 지지하여, 절삭 가공시 스핀들 헤드의 움직임을 방지함으로써 정밀한 가공을 가능하게 한다.

Description

공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치{Jig device for machining spindle head for machine tool}

본 발명은 공작기계용 스핀들 헤드의 절삭 가공시 사용하는 지그장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공 대상물의 사이즈나 형상에 관계없이 항상 안정적인 지지력을 제공하여 범용적 사용능력을 갖춘 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치에 관한 것이다.

기계 공업의 기초가 되는 공작기계는, 기계를 만드는 기계로 알려져 있으며, 한 종류의 가공만 수행할 수 있는 전용공작기계로부터 다양한 가공방식을 가져 가공범위가 넓은 범용 공작기계에 이르기까지 다양한 종류가 있다.

이러한 공작기계로서, 전통적으로, 선반, 밀링머신, 드릴링머신, 보링머신, 엔드밀, 연삭기, 세이퍼, 플레이너 등이 사용되고 있으며, 근래에는 전자 제어기술의 발전에 따라, 컴퓨터 수치제어 시스템을 접목시킨 머시닝센터와 같은 자동 공작기계가 주류를 이루고 있다. 또한, 최근에는 머시닝센터에, 가공감시기능, 자동계측 및 보정기능, 고장 자가진단기능 등이 부가된 것도 있다.

한편, 밀링머신이나 드릴링머신 또는 보링머신의 경우, 가공 대상물이 고정되고 절삭공구가 축회전하는 공작방식을 가지며, 이를 위해, 공구를 회전시킴과 동시에 전후진 시키기 위한 기구, 즉, 스핀들과 스핀들헤드를 구비하고 있다.

스핀들헤드는, 스핀들과 스핀들모터를 지지하며, 해당 공작기계의 구조체, 말하자면, 공작기계의 본체에 장착된다. 스핀들은 스핀들모터의 출력축에 직결되거나 또는 기어를 통해 연결되며 스핀들모터의 작동 시 절삭 공구를 축회전시켜 가공이 이루어지게 한다.

상기 스핀들헤드 자체는 캐스팅 및 절삭방식으로 제작된다. 즉 준비된 주형에 쇳물을 주입하여 그 형태를 만들고, 머시닝센터로 옮겨 필요한 부분을 절삭 가공하는 것이다. 이를테면, 본체에 접하는 면을 평면가공하거나 볼트구멍 등을 형성하는 것이다.

스핀들헤드의 절삭 가공에 있어서 가공 정밀도는 매우 중요하다. 그 이유는 스핀들헤드에 스핀들이 장착되기 때문이다. 즉, 스핀들을 아무리 정밀하게 제작하였다 하더라도, 스핀들헤드의 치수가 정확하지 않다면, 해당 스핀들헤드가 장착된 공작기계에서 나오는 가공물은 정확한 칫수를 가질 수 없다.

스핀들헤드의 정확한 가공은, 절삭 가공시 가공대상물의 안정적인 자세유지가 요구된다. 말하자면, 가공대상물이 커팅 공구의 물리력을 받아 움직이거나, 진동에 의해 위치가 틀어지는 것이 방지되어야 한다.

이를 위해 머시닝센터 내부의 받침 테이블에는 작업 대상물, 즉 절삭을 앞둔 스핀들헤드를 안정적으로 유지시키기 위한 지그장치가 필요하다. 그런데, 머시닝센터 자체가 범용적으로 사용되는 것이니 만큼, 종래의 받침 테이블은 단순한 평판의 형태를 취하며 스핀들 헤드를 강력하고 안정적으로 지지할 수 있는 수단이 없었다.

국내 등록특허공보 제10-0450346호 (고속회전용 스핀들헤드) 국내 등록특허공보 제10-1453567호 (공작기계의 보링 스핀들 헤드 연결장치)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 가공 대상인 스핀들 헤드를 효율적이며 안정적으로 지지하여, 절삭 가공시 스핀들 헤드의 움직임을 방지함으로써 정밀한 가공을 가능하게 하는 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치는, 지지력을 제공하는 턴테이블의 상부에 수평으로 설치되며, 가공대상물인 스핀들 헤드를 지지하는 플레이트 형태의 다이와; 상기 다이의 상부에 배치되고 상기 스핀들 헤드를 받쳐 다이의 상면으로부터 띄우는 다수의 써포터와; 상기 다이의 상부에 수직을 이루며, 높이 조절이 가능하고, 상기 스핀들 헤드의 측부에 근접 배치되는 지지컬럼과; 상기 지지컬럼과 스핀들 헤드의 사이에 설치되되 하단부가 다이에 고정된 상태로 스핀들 헤드를 하향 가압하는 누름고정부를 포함한다.

또한, 상기 다이는; 일정두께를 가지며 강철판으로 이루어진 다이본체, 상기 다이본체의 상부로 개폐 가능한 다수의 자석격납부, 상기 자석격납부에 내장되며 자석격납부의 개방시 상승하여 다이본체의 상부로 돌출되는 승강자석을 구비하고, 상기 자석격납부는; 상기 다이본체의 두께방향으로 관통된 승강통로, 상기 승강통로의 하부에 설치되며 승강통로를 통해 상부로 개방된 수납공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 설치되는 스프링, 스프링의 상단부에 고정되는 승강판, 상기 승강판의 상부에 고정되는 자기력차단블록, 상기 자기력차단블록에 고정되는 승강자석, 상기 승강자석이 하우징내에 수용된 상태로 승강통로를 차단하는 슬라이딩셔터를 포함하고, 상기 승강자석은; 상기 슬라이딩셔터의 개방시 상기 스프링의 작용에 의해 승강통로를 상향 통과해 다이본체의 상부로 돌출된다.

아울러, 상기 지지컬럼은; 하단부에 자석이 구비되며 자기력을 이용해 다이본체에 고정된 상태를 유지하는 하부컬럼부와, 상기 하부컬럼부의 상단에 착탈 가능하게 결합하며 수직으로 연장되고 내부공간을 갖는 중공형 상부컬럼부와, 상기 상부컬럼부의 내부공간에 설치되는 높이조절모터와, 외부로부터 전달된 신호를 받아 높이조절모터를 구동하는 제1모터제어부와, 높이조절모터의 구동축에 연결되며 수직으로 연장된 리드스크류와, 상기 리드스크류에 치합하는 이송너트부를 구비하고, 상단부가 상부컬럼의 상부로 노출되며, 상기 높이조절모터에 의해 승강운동 하는 승강피스톤과, 상기 승강피스톤의 상부에 나사 결합하며 나사 결합정도에 따라 승강피스톤에 대한 간격이 조절되는 받침디스크를 구비한다.

또한, 상기 누름고정부는, 상기 다이본체에 고정된 상태로 수직으로 연장되고 외주면에 제1나사산부가 형성되어 있는 하부로드와; 상기 하부로드의 연직 상부에 위치하며 수직으로 연장되고 외주면에 제2나사산부가 형성되어 있는 상부로드와; 상기 제1,2나사산부에 동시 결합한 상태로 외력에 의해 회전하여, 하부로드에 대한 상부로드의 간격을 조절하는 것으로서, 수직으로 연장된 육각너트 형태의 장너트 및 장너트에 고정된 높이조절기어로 구성된 턴버클과; 상기 턴버클의 측부에 설치되는 제어모터, 상기 제어모터의 구동축에 고정되며 상기 높이조절기어에 치합하는 구동기어, 외부로부터 작동신호를 받아 제어모터를 구동시키는 제2모터제어부를 갖는 턴버클조작부와; 상기 상부로드의 상단부에 고정되며, 일단부는 받침디스크에, 타단부는 스핀들 헤드에 걸쳐진 상태로, 상기 턴버클조작부에 의해 하부로 당겨져 스핀들 헤드를 하부로 가압하는 누름아암을 포함하고, 상기 누름아암의 상부에는, 누름아암의 하부로 자기력을 출력하는 자력출력부가 설치되고, 상기 받침디스크에는, 상기 자력출력부에서 출력되어 누름아암을 통과한 자기력을 감지하고, 감지 결과를 상기 제1,2모터제어부로 전달하는 자력감지모듈이 구비된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치는, 가공 대상인 스핀들 헤드를 효율적이며 안정적으로 지지하여, 절삭 가공시 스핀들 헤드의 움직임을 방지함으로써 정밀한 가공을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치의 전체 구조를 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 다이를 별도로 나타내 보인 일부 확대 사시도이다.
도 3a 및 3b는 도 2의 자석격납부의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 지지컬럼의 내부 구성을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 써포터의 구조 및 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 써포터를 따로 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 누름고정부를 지지컬럼과 함께 도시한 측면도이다.
도 8a, 8b, 8c는 도 7에 도시한 스핀들헤드에 대한 받침대의 높이 조절 방식을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기본적으로, 본 발명은, 스핀들 헤드를 고정하여 스핀들 헤드에 대한 기계 가공시 흔들림을 방지하는 것으로서, 지지력을 제공하는 턴테이블의 상부에 수평으로 설치되며, 가공대상물인 스핀들 헤드를 지지하는 플레이트 형태의 다이와; 상기 다이의 상부에 배치되고 상기 스핀들 헤드를 받쳐 다이의 상면으로부터 띄우는 다수의 써포터와; 상기 다이의 상부에 수직을 이루며, 그 높이 조절이 가능하고, 상기 스핀들 헤드의 측부에 근접 배치되는 지지컬럼과; 상기 지지컬럼과 스핀들 헤드의 사이에 설치되되 그 하단부가 다이에 고정된 상태로 스핀들 헤드를 하향 가압하는 누름고정부의 기본 구조를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치(20)의 전체 구조를 도시한 측면도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 공작기계용 스핀들헤드 가공용 지그장치(20)는, 다이(40), 다수의 써포터(70), 지지컬럼(50), 누름고정부(60)를 구비한다. 이러한 지그장치(20)는 절삭 작업이 이루어지는 작업공간(15)내에 설치된다. 작업공간(15)은, 가령, 머시닝센터의 작업공간일 수 있으며, 도시하지 않은 도어에 의해 전방으로 개방 가능하다.

도면부호 13은 가공장치이다. 가공장치(13)는 작업공간(15)의 일측벽에 설치되며 절삭공구(13a)을 갖는다. 절삭공구(13a)는 스핀들 헤드(10)의 가공대상면(10a)을 절삭 가공할 드릴이나 엔드밀을 포함한다.

먼저, 다이(40)는 베이스부(30)의 턴테이블(33) 상부에 고정되는 부재로서, 도 2 및 도 3에 도시한 구조를 갖는다. 베이스부(30)는 작업공간(15)의 바닥에 마련되어 있는 구조체로서, 턴테이블(33)을 수평으로 지지한다. 턴테이블(33)은 그 중심부 하측에 받침축부(33a)를 가지며, 받침축부(33a)에 지지된 상태로 회전 가능하다.

도 2는 상기 다이(40)를 별도로 나타내 보인 일부 확대 사시도이고, 도 3a 및 3b는 도 2에 도시한 자석격납부의 구조 및 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 다이(40)는, 다이본체(40a), 다수의 자석격납부(41), 승강자석(42)을 포함한다.

다이본체(40a)는 일정두께를 가지는 강철판으로 제작되며, 텐테이블(33) 상에 수평으로 고정된다. 다이본체(40a)를 강철판으로 제작한 이유는, 지지컬럼(50)이나 써포터(70)를 자기력의 힘으로 고정시키기 위함이다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.

자석격납부(41)는, 그 내부에 승강자석(42)을 수용하는 것으로서, 다이본체(40a)의 외곽부 다수 개소에 위치한다. 각각의 자석격납부(41)의 구조는 모두 동일하다.

이러한 자석격납부(41)는, 하우징(46), 스프링(45), 승강판(44), 자기력차단블록(43), 슬라이딩셔터(41a)를 포함한다.

먼저, 하우징(46)은 다이본체(40a)의 두께방향으로 관통된 승강통로(41e) 하부에 설치된 원통형 케이스로서, 그 내부에 수납공간(46a)을 갖는다. 수납공간(46a)은 슬라이딩셔터(41a)를 화살표 a방향으로 당김에 의해 상부로 개방된다.

스프링(45)은 압축코일 스프링으로서, 수납공간(46a)의 내부에 설치된 상태로 승강판(44)을 상향 탄력 지지한다. 승강판(44)은 스프링(45)의 상단부에 고정되는 판상 부재로서, 슬라이딩셔터(41a)의 개방시, 스프링(45)의 탄력을 받아 상승하되 승강통로(41e)의 테두리부에 걸려 그 이상 올라가지 못한다.

자기력차단블록(43)은 승강판(44)의 상부에 고정된 부재로서 승강자석(42)을 지지한다. 자기력차단블록(43)과 승강자석(42)의 고정은 접착방식을 적용할 수 있다. 즉, 승강자석(42)을 접착제를 이용해 고정하는 것이다. 자기력차단블록(43)은 승강자석(42)의 자기력이 하부로 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 자기력차단블록(43)은 플라스틱으로 제작한다.

상기 승강자석(42)은 원기둥의 형태를 취하는 영구자석이다. 이는, 슬라이딩셔터(41a)의 개방시 스프링(45)의 작용에 의해 다이본체(40a)의 상부로 돌출된다. 승강자석(42)을 수납공간(46a)에 다시 넣으려면, 손으로 승강자석(42)을 누른 상태에서 슬라이딩셔터(41a)를 닫으면 된다.

상기 슬라이딩셔터(41a)는, 승강통로(41e)를 개폐하는 판상부재로서, 폭방향 양단부에 걸림돌기(41f)를 갖는다. 걸림돌기(41f)는 셔터설치공간(41c) 양측의 가이드홈(41d)에 끼워지는 선형 돌출부이다. 걸림돌기(41f)는, 작업자가 슬라이딩셔터(41a)를 화살표 a방향으로 당기거나 반대방향으로 밀어 넣을 때, 가이드홈(41d) 내에 걸린 상태로 슬라이딩 운동한다. 도면부호 41b는 개폐홈이다. 개폐홈(41b)에 손라갈 끝을 넣고 슬라이딩셔터(41a)를 화살표 a방향으로 당길 수 있다.

슬라이딩셔터(41a)는, 셔터설치공간(41c)에 장착된 상태에서, 도 3a에 도시한 바와 같이, 승강자석(42)을 하부로 내리 누른다.

또한, 상기 승강자석(42)은 도 3b에 도시한 바와 같이, 상부로 돌출된 상태로 하부컬럼부(52)의 내부에 삽입되어 지지컬럼(50)을 보다 안정적으로 지지한다. 지지컬럼(50)은, 승강자석(42)을 상부로 돌출시키고, 돌출된 승강자석(42)이 그 하단부에 끼워지도록 배치된 것이다.

한편, 상기 써포터(70)는, 다이본체(40a)의 상부에 배치되며, 가공대상물인 스핀들 헤드(10)를 받쳐 다이본체(40a)의 상면으로부터 띄우는 역할을 한다.

도 5는 써포터(70)의 구조 및 작동을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 써포터의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 써포터(70)는, 다이본체(40a)의 상면에 세워지는 바디(71a)와, 바디(71a)의 상부에 나사 결합하는 받침원추체(72)를 갖는다.

바디(71a)는 원기둥의 형태를 취하며 그 내부에 고정자석(71c)과 압력센서(71d)와 통신모듈(71e)을 갖는다. 또한 바디(71a)의 상부 중앙에는 암나사구(71b)가 마련되어 있다. 암나사구(71b)는 받침원추체(72)의 결합나사부(72a)와 나사 결합하는 부분이다. 암나사구(71b)에 대한 결합나사부(72a)의 결합정도를 조절하여 받침원추체(72)의 높이를 조절할 수 있음은 물론이다. 받침원추체(72)는 원추의 형태를 취하며 상단 팁부가 스핀들 헤드(10)의 저면에 접하고, 스핀들 헤드(10)의 하중을 바디(71a)로 전달한다.

상기 고정자석(71c)은 다이본체(40a)에 바디(71a)를 고정시키는 역할을 한다. 바디(71a)가 고정자석(71c)에 의해 안정적인 고정상태를 유지하게 된다. 또한 압력센서(71d)는 써포터(70)에 가해지는 하중을 감지한다. 압력센서(71d)의 종류는 다양하게 적용 가능하다. 압력센서(71d)가 감지한 정보는 통신모듈(71e)을 통해 제어부(81)로 전달된다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 다수의 써포터(70)는 제어부(81)와 병렬적으로 연결되며, 각자의 하중 정보를 제어부(81)로 전달한다. 제어부(81)는 상호 이격되어 있는 써포터(70)의 개별적 하중 정보를 기초로, 하중이 전체적으로 고르게 분포되고 있는지 판단한다.

예를 들어, 다이(40) 위에 세팅된 스핀들 헤드(10)가 한쪽으로 편중된 경우, 편중된 방향에 위치한 써포터(70)의 하중이, 반대측 써포터의 감지 하중보다 크게 감지되는데, 제어부는 써포터(70)간의 하중의 차이값을 계산하여, 차이값이 설정치 이상일 경우 알림부(83)를 작동시킨다. 알림부(83)는 램프나 스피커 일 수 있다. 작업자는 알림부(83)를 통해 스핀들 헤드(10)가 잘못 놓인 사실을 알고 적절한 조치를 취할 수 있다.

상기 지지컬럼(50)은, 다이본체(40a)의 상부에 수직을 이루며, 그 높이 조절이 가능하고, 스핀들 헤드(10)의 측부에 근접 배치된다.

도 4는 지지컬럼(50)의 내부 구성을 나타내 보인 단면도이다.

도시한 바와 같이, 지지컬럼(50)은, 하부컬럼부(52), 상부컬럼부(51), 높이조절모터(55), 제1모터제어부(59), 리드스크류(56), 승강피스톤(57), 받침디스크58)를 구비한다.

하부컬럼부(52)는 다이본체(40a)의 상면에 세워지는 원통형 부재로서 그 하단에 하단링부(52a)를 갖는다. 하단링부(52a)는 지지컬럼(50)의 접지면적을 확대하여 지지컬럼(50)의 수직 상태를 보다 안정적으로 유지한다. 또한 하단링부(52a)의 저면에는 제2자석(54b)이 접착제를 통해 고정된다. 제2자석(54b)은 하부컬럼부(52)를 다이본체(40a)에 부착시키는 역할을 한다.

또한 하부컬럼부(52)의 내부에는 제1자석(54a)이 위치한다. 제1자석(54a)은 원통의 형태를 취하며 하부컬럼부(52)의 내주면에 접착 고정된다. 또한, 제1자석(54a)은 도 3b에 도시한 바와 같이, 승강자석(42)을 그 내부에 수용하며 승강자석(42)과 결합한다. 제1자석(54a)이 승강자석(42)과 결합하므로, 지지컬럼(50)의 수직 상태는 보다 더 안정적으로 유지된다.

아울러 하부컬럼부(52)의 상단부에는 수나사부(52b)가 형성되어 있다. 수나사부(52b)는 상부컬럼부(51) 하단의 암나사부(51a)에 나사 결합한다. 이는, 필요시, 하부컬럼부(52)에 대해 상부컬럼푸(51)의 분해가 가능하다는 의미이다.

상부컬럼부(51)는, 하부컬럼부(52)의 상단에 착탈 가능하게 나사 결합하며 수직으로 연장되고 내부공간(50a)을 제공하는 중공형 부재로서, 그 내부에 높이조절모터(55)를 갖는다. 높이조절모터(55)는, 받침브라켓(53)에 받쳐진 상태로 수직으로 고정되고, 외부로부터 제공된 전력에 의해 작동한다.

상기 높이조절모터(55)의 작동은 제1모터제어부(59)에 의해 이루어진다. 제1모터제어부(59)는, 자력감지모듈(69)로부터 전달받은 신호를 기초로, 높이조절모터(55) 구동축(55a)의 회전방향이나 회전각도를 제어한다.

높이조절모터(55)의 구동축(55a)에는 리드스크류(56)가 고정된다. 리드스크류(56)는 그 외주면에 일정피치의 수나사산이 형성되어 있는 부재로서, 승강피스톤(57)의 이송너트부(57d)와 치합한다.

상기 승강피스톤(57)은 그 일부가 상부컬럼부(51)의 내부에 삽입된 상태로 승강 운동하는 부재로서, 원통형 피스톤바디(57a)와 이송너트부(57d)를 갖는다. 이송너트부(57d)는 리드스크류(56)와 치합하며, 리드스크류(56)로부터 승강력을 전달받는다. 승강피스톤(57)은 높이조절모터(55)에 의해 그 높이가 조절되는 것이다.

도면부호 57c는 하부공간이다. 하부공간(57c)은 승강피스톤(57)이 하강할 때 리드스크류(56)을 수용하는 공간이다.

아울러 피스톤바디(57a)의 상부 중앙에는 암나사구(57b)가 마련되어 있다. 암나사구(57b)는 받침디스크(58)의 수나사부(58a)가 결합하는 부분이다. 암나사구(57b)에 대한 수나사부(58a)의 결합정도를 통해, 피스톤바디(57a)와 받침디스크(58)의 간격을 조절할 수 있다.

도면부호 69는 자력감지모듈이며 이와 관련된 설명은 후술된다.

한편, 상기 누름고정부(60)는, 지지컬럼(50)과 스핀들 헤드(10)의 사이에 설치되며, 스핀들 헤드(10)를 다이본체(40a) 측으로 하향 가압하는 역할을 한다.

도 7은 누름고정부(60)를 지지컬럼(50)과 함께 도시한 측면도이고, 도 8a, 8b, 8c는 도 7에 도시한 스핀들헤드에 대한 받침대의 높이 조절 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 누름고정부(60)는, 하부로드(62), 상부로드(61), 턴버클(64), 턴버클조작부(65), 누름아암(67)을 구비한다.

하부로드(62)는 일정두께를 갖는 환봉형 부재로서, 그 하단부가 설치나사부(40b)에 결합한다. 설치나사부(40b)는 다이본체(40a)에 형성한 암나사홈이다. 아울러 하부로드(62)의 상단부에는 제1나사산부(62a)가 마련되어 있다. 제1나사산부(62a)는 턴버클(64)의 하측부에 나사 결합한다.

상부로드(61)는 하부로드(62)와 같은 직경의 환봉형 부재로서 하부로드(62)의 연직 상부에 수직으로 배치된다. 또한 상부로드(61)의 하단부에는 제2나사산부(61a)가 마련되어 있다. 제2나사산부(61a)는 턴버클(64)의 상측부에 결합한다. 턴버클(64)을 회전시킴에 따라 하부로드(62)에 대한 상부로드(61)의 간격이 조절됨은 물론이다. 아울러 상부로드(61)의 상단부는 누름아암(67)의 장공(67a)을 상향 통과한 상태로 고정너트(60a)와 결합한다. 고정너트(60a)는 상부로드(61)의 상단부를 누름아암(67)에 지지시키는 역할을 한다.

상기 턴버클(64)은, 제1,2나사산부(62a,61a)에 동시 결합한 상태로 턴버클조작부(65)로부터 회전력을 전달받아 회전한다. 턴버클(64)이 시계방향이나 반시계 방향으로 회전함에 따라, 하부로드에 대한 상부로드의 간격이 조절됨은 위에 언급하였다.

턴버클(64)은, 수직으로 연장된 육각너트 형태의 장너트(64a) 및 높이조절기어(64b)로 이루어진다. 장너트(64a)는 작업자가 스패터를 이용해 수동으로 조작하는 부분이고, 높이조절기어(64b)는 턴버클조작부(65)로부터 회전력을 전달받는 부분이다.

턴버클조작부(65)는, 턴버클(64)의 측부에 설치되는 제어모터(65b), 제어모터의 구동축에 고정되며 높이조절기어(64b)에 치합하는 구동기어(65c), 제어모터(65b)를 수용하는 케이스(65a), 자력감지모듈(69)로부터 작동신호를 받아 제어모터(65b)를 구동시키는 제2모터제어부(65d)를 포함한다.

또한 누름아암(67)은 상부로드(61)의 상단부에 고정되며, 그 일단부는 받침디스크(58)에, 타단부는 스핀들 헤드(10)에 걸쳐지는 부재로서, 상부로드(61)가 하부로 당겨짐에 따라, 받침디스크(58)와 스핀들 헤드(10)를 하향 가압한다. 하향 가압력은 턴버클(64)에 의해 조절됨은 물론이다.

그런데 누름아암(67)이 스핀들 헤드(10)를 효율적으로 가압하기 위해서는, 받침디스크(58)와 스핀들 헤드(10) 상면의 고도가 같아야 한다. 가령, 도 8a나 8b와 같이 높이가 갖지 않다면, 효율적 가압이 어려워 진다.

받침디스크(58)와 스핀들 헤드(10)의 높이를 수평으로 맞추기 위해 자력출력부(68)와 자력감지모듈(69)이 작용한다. 자력출력부(68)는 누름아암(67)의 상부에 장착된 부속으로서, 하부로 자력을 출력한다. 자력출력부(68)는 영구자석일 수 있다.

또한 자력감지모듈(69)는 받침디스크(58)의 측부에 장착되며, 자력출력부(68)로부터 전달된 자기력의 세기를 감지한다.

자력감지모듈(69)에 전달되는 자기력의 세기는, 누름아암(67)과 받침디스크(58)의 접촉 면적에 따라 달라진다. 가령 도 8a 및 8b와 같이, 누름아암(67)이 기울어진 경우, 자력출력부(68)에서 출력한 자력은 자력감지모듈(69)로 매우 약하게 전달된다. 자속경로의 단면적이 좁기 때문이다.

이에 비해 도 8c와 같이 누름아암(67)이 받침디스크(58)에 면접할 경우, 자속 단면적이 최대로 확장되므로 자력감지모듈(69)에 전달되는 자기력의 세기는 최대가 된다.

한편, 자력감지모듈(69)은 제1모터제어부(59)와 제2모터제어부(65d)와 접속한 상태로, 감지한 자력 정보를 실시간으로 전달한다.

제1모터제어부(59)는 전달받은 자력정보를 기초로 높이조절모터(55)를 작동시킬지 여부를 결정한다. 말하자면, 자력감지모듈이 감지한 자기력이 약할 경우, 도 8a 또는 8b의 상태이므로, 받침디스크(58)의 높이를 올리거나 내린다.

예를 들어 받침디스크(58)를 올림에 따라 감지 자기력이 커지면, 감지 자기력이 최대가 될 때까지 받침디스크(58)를 올린다. 그런데 받침디스크(58)를 올림에 따라 감지 자기력이 작아지면, 이미 받침디스크(58)가 스핀들 헤드(10)의 상면보다 높은 상태이므로 받침디스크(58)를 하강시킨다.

받침디스크(58)를 하강시킴에 따라 감지 자기력이 점차 증가하고, 자기력이 최대치가 되면 높이조절모터(55)를 정지시킨다. 이러한 높이조절모터(55)의 제어는 자력감지모듈(69)과 제1모터제어부(59)의 상호 작용에 의해 자동으로 구현된다.

감지 자기력이 최대라는 것은, 도 8c와 같이, 누름아암(67)이 수평이라는 의미이므로, 자력감지모듈(69)은 제2모터제어부(65d)에 신호를 보내어, 제2모터제어부(65d)로 하여금 턴버클(64)을 죄어 누름아암(67)이 스핀들 헤드(10)를 하향 가압하게 한다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 스핀들 헤드 가공용 지그장치(20)는, 다이(40)에 대한 스핀들 헤드(10)의 결합을 견고하게 유지함으로써, 절삭 가공시 가해지는 물리적인 임이나 발생 진동에 의해 스핀들 헤드(10)가 움직이는 것을 효율적으로 차단할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:스핀들헤드 10a:가공대상면 13:가공장치
13a:절삭공구 15:작업공간 20:지그장치
30:베이스부 33:턴테이블 33a:받침축부
40:다이 40a:다이본체 40b:설치나사부
41:자석격납부 41a:슬라이딩셔터 41b:개폐홈
41c:셔터설치공간 41d:가이드홈 41e:승강통로
41f:걸림돌기 42:승강자석 43:자기력차단블록
44:승강판 45:스프링 46:하우징
46a:수납공간 50:지지컬럼 50a:내부공간
51:상부컬럼부 51a:암나사부 52:하부컬럼부
52a:하단링부 52b:수나사부 53:받침브라켓
54a:제1자석 54b:제2자석 55:높이조절모터
55a:구동축 56:리드스크류 57:승강피스톤
57a:피스톤바디 57b:암나사구 57c:하부공간
57d:이송너트부 58:받침디스크 58a:수나사부
59:제1모터제어부 60:누름고정부 60a:고정너트
61:상부로드 61a:제2나사산부 62:하부로드
62a:제1나사산부 64:턴버클 64a:장너트
64b:높이조절기어 65:턴버클조작부 65a:케이스
65b:제어모터 65c:구동기어 65d:제2모터제어부
67:누름아암 67a:장공 68:자력출력부
69:자력감지모듈 70:써포터 71a:바디
71b:암나사구 71c:고정자석 71d:압력센서
71e:통신모듈 72:받침원추체 72a:결합나사부
81:제어부 83:알림부

Claims (4)

1. 삭제
2. 지지력을 제공하는 턴테이블의 상부에 수평으로 설치되며, 가공대상물인 스핀들 헤드를 지지하는 플레이트 형태의 다이와; 상기 다이의 상부에 배치되고 상기 스핀들 헤드를 받쳐 다이의 상면으로부터 띄우는 다수의 써포터와; 상기 다이의 상부에 수직을 이루며, 높이 조절이 가능하고, 상기 스핀들 헤드의 측부에 근접 배치되는 지지컬럼과; 상기 지지컬럼과 스핀들 헤드의 사이에 설치되되 하단부가 다이에 고정된 상태로 스핀들 헤드를 하향 가압하는 누름고정부를 포함하고,
   상기 다이는; 일정두께를 가지며 강철판으로 이루어진 다이본체, 상기 다이본체의 상부로 개폐 가능한 다수의 자석격납부, 상기 자석격납부에 내장되며 자석격납부의 개방시 상승하여 다이본체의 상부로 돌출되는 승강자석을 구비하고,
   상기 자석격납부는; 상기 다이본체의 두께방향으로 관통된 승강통로, 상기 승강통로의 하부에 설치되며 승강통로를 통해 상부로 개방된 수납공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 설치되는 스프링, 스프링의 상단부에 고정되는 승강판, 상기 승강판의 상부에 고정되는 자기력차단블록, 상기 자기력차단블록에 고정되는 승강자석, 상기 승강자석이 하우징내에 수용된 상태로 승강통로를 차단하는 슬라이딩셔터를 포함하고,
   상기 승강자석은; 상기 슬라이딩셔터의 개방시 상기 스프링의 작용에 의해 승강통로를 상향 통과해 다이본체의 상부로 돌출되는 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 지지컬럼은;
   하단부에 자석이 구비되며 자기력을 이용해 다이본체에 고정된 상태를 유지하는 하부컬럼부와,
   상기 하부컬럼부의 상단에 착탈 가능하게 결합하며 수직으로 연장되고 내부공간을 갖는 중공형 상부컬럼부와,
   상기 상부컬럼부의 내부공간에 설치되는 높이조절모터와,
   외부로부터 전달된 신호를 받아 높이조절모터를 구동하는 제1모터제어부와,
   높이조절모터의 구동축에 연결되며 수직으로 연장된 리드스크류와,
   상기 리드스크류에 치합하는 이송너트부를 구비하고, 상단부가 상부컬럼의 상부로 노출되며, 상기 높이조절모터에 의해 승강운동 하는 승강피스톤과,
   상기 승강피스톤의 상부에 나사 결합하며 나사 결합정도에 따라 승강피스톤에 대한 간격이 조절되는 받침디스크를 구비하는 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 누름고정부는,
   상기 다이본체에 고정된 상태로 수직으로 연장되고 외주면에 제1나사산부가 형성되어 있는 하부로드와;
   상기 하부로드의 연직 상부에 위치하며 수직으로 연장되고 외주면에 제2나사산부가 형성되어 있는 상부로드와;
   상기 제1,2나사산부에 동시 결합한 상태로 외력에 의해 회전하여, 하부로드에 대한 상부로드의 간격을 조절하는 것으로서, 수직으로 연장된 육각너트 형태의 장너트 및 장너트에 고정된 높이조절기어로 구성된 턴버클과;
   상기 턴버클의 측부에 설치되는 제어모터, 상기 제어모터의 구동축에 고정되며 상기 높이조절기어에 치합하는 구동기어, 외부로부터 작동신호를 받아 제어모터를 구동시키는 제2모터제어부를 갖는 턴버클조작부와;
   상기 상부로드의 상단부에 고정되며, 일단부는 받침디스크에, 타단부는 스핀들 헤드에 걸쳐진 상태로, 상기 턴버클조작부에 의해 하부로 당겨져 스핀들 헤드를 하부로 가압하는 누름아암을 포함하고,
   상기 누름아암의 상부에는, 누름아암의 하부로 자기력을 출력하는 자력출력부가 설치되고,
   상기 받침디스크에는, 상기 자력출력부에서 출력되어 누름아암을 통과한 자기력을 감지하고, 감지 결과를 상기 제1,2모터제어부로 전달하는 자력감지모듈이 구비된 공작기계용 스핀들 헤드 가공용 지그장치.

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