KR102249847B1 - 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리는, 회전 구동력을 발생시키는 구동유닛, 상기 구동유닛의 회전 구동력에 의해 중심축을 기준으로 회전하는 스핀들, 상기 스핀들의 전방에 결합되며, 공작물이 고정되고, 중심점으로부터 편심된 위치에 하나 이상의 결합부가 형성된 고정지그 및 상기 결합부에 선택적으로 결합되는 웨이트부재를 포함한다.

Description

비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리{Zig Assembly for Rotational Asymmetry Workpiece}
본 발명은 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸런싱 보정을 통해 비대칭 회전 형태를 가지는 공작물을 정밀하게 가공할 수 있도록 하는 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 가공장치를 통해 공작물을 회전시키면서 절삭 가공을 수행할 경우, 회전 중심점을 기준으로 대칭 회전되는 공작물은 회전 시 무게가 회전축을 중심으로 고르게 분산되기 때문에 원활한 가공이 가능하다.
다만, 회전 중심점을 기준으로 비대칭 회전되는 공작물의 경우, 고속 회전시 무게중심이 편심된 위치에서 연속적으로 변화하기 때문에 불균형이 발생하여 가공이 매우 곤란하다는 문제가 있다.
따라서 종래에는 이와 같은 비대칭 회전 공작물을 가공하기 위해, 공작물을 회전시키지 않고 고정시킨 상태에서, 회전식 공구를 3차원 곡면에 따라서 이동시키는 가공 방식을 적용하는 경우가 많았다.
하지만, 이와 같은 방식은 공작물의 표면거칠기가 크게 저하될 뿐만 아니라, 회전식 공구를 이송시키기 위해 장치의 크기 및 부피가 증가하게 되며, 작업을 위한 넓은 공간이 요구되는 문제가 있었다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국공개특허 제10-2017-0127676호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 밸런싱 보정을 통해 비대칭 회전 형태를 가지는 공작물을 정밀하게 가공할 수 있도록 하는 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리를 제공하기 위한 목적을 가진다.
또한 본 발명은 비대칭 회전 공작물에 대한 가공 품질을 크게 향상시키기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리는, 회전 구동력을 발생시키는 구동유닛, 상기 구동유닛의 회전 구동력에 의해 중심축을 기준으로 회전하는 스핀들, 상기 스핀들의 전방에 결합되며, 공작물이 고정되고, 중심점으로부터 편심된 위치에 하나 이상의 결합부가 형성된 고정지그 및 상기 결합부에 선택적으로 결합되는 웨이트부재를 포함한다.
이때 상기 결합부는 상기 고정지그의 둘레를 따라 복수 개가 형성될 수 있다.
그리고 상기 복수 개의 결합부는 상기 고정지그의 중심점과의 이격 거리가 동일하게 형성될 수 있다.
또한 상기 결합부는 함몰홈 형태로 형성되며, 상기 웨이트부재는 상기 결합부에 삽입된 상태로 결합될 수 있다.
한편 본 발명은 상기 스핀들 및 상기 고정지그 중 적어도 어느 하나에서 발생하는 진동량을 측정하는 가속도센서를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 스핀들 및 상기 고정지그의 회전 속도를 측정하는 회전속도측정센서를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 가속도센서에 의해 측정된 진동량정보 및 상기 회전속도측정센서에 의해 측정된 회전속도정보를, 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 메인서버에 송신하는 통신모듈을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 메인서버에는 상기 진동량정보 및 상기 회전속도정보를 입력받아 상기 고정지그에 고정된 공작물의 밸런스를 분석하여, 상기 웨이트부재를 통한 밸런싱 보상 정보를 가이드하는 소프트웨어가 설치될 수 있다.
또한 상기 웨이트부재는 서로 무게가 다르게 형성되는 복수의 종류로 구성될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리는, 비대칭 회전 공작물을 고속 회전시켜 가공하는 과정에서 무게중심의 이동으로 인해 발생되는 언밸런싱을 보상하여 전체적인 회전 밸런스를 향상시키고, 보다 정밀한 가공을 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한 이와 같이 비대칭 회전 공작물의 가공 시 전체적인 밸런싱을 균형 있게 만들 수 있으므로, 표면 조도를 낮출 수 있으며 가공 품질을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그에 웨이트부재를 결합하는 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그에 고정된 공작물의 밸런스를 분석하여 웨이트부재를 통한 밸런싱 보상 정보를 가이드하는 과정을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그의 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그의 결합부 및 웨이트부재의 모습을 나타낸 도면; 및
도 6 및 도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그의 결합부에 구비되는 위치가변모듈의 모습을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리의 모습을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그(100)에 웨이트부재(130)를 결합하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리는 구동유닛(10)과, 스핀들(20)과, 고정지그(100)와, 웨이트부재(130)와, 가속도센서(12)와, 회전속도측정센서(150)를 포함한다.
상기 구동유닛(10)은 회전 구동력을 발생시키며, 상기 스핀들(20)은 상기 구동유닛(10)의 회전 구동력에 의해 중심축을 기준으로 회전하게 된다.
그리고 상기 고정지그(100)는 상기 스핀들(20)의 전방에 결합되며, 가공 대상인 공작물(50)이 직접적으로 고정되는 구성요소이다.
즉 상기 구동유닛(10), 상기 스핀들(20) 및 고정지그(100)는 동축의 회전축을 기준으로 회전 가능하게 형성된다. 본 실시예에서 상기 구동유닛(10), 상기 스핀들(20) 및 고정지그(100)의 횡단면은 각각 원형으로 형성되고, 그 중심점에 회전축이 위치되도록 형성되는 것으로 하였다.
이때 상기 공작물(50)이 상기 고정지그(100)에 고정된 상태에서 상기 회전축에 대해 비대칭 회전하는 공작물(50)일 경우, 가공 시 고속 회전되는 과정에서 무게중심이 연속적으로 변화하게 되고, 이와 같은 경우에는 가공이 매우 곤란하다는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 이와 같은 비대칭 회전 공작물(50)을 고속 회전시켜 가공하는 과정에서 무게중심의 이동으로 인해 발생되는 언밸런싱을 보상할 수 있도록 한다.
이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 고정지그(100)는 중앙부에 상기 공작물(50)을 별도의 체결부재를 통해 고정하기 위한 고정홈(110)이 형성되며, 또한 상기 고정지그(100)에는 중심점으로부터 편심된 위치에 하나 이상의 결합부(120)가 형성될 수 있다.
본 실시예이 경우 상기 결합부(120)는 상기 고정지그(100)의 둘레를 따라 복수 개가 형성되며, 특히 상기 복수 개의 결합부(120)는 상기 고정지그(100)의 중심점, 즉 회전축으로부터의 이격 거리가 동일하게 형성되는 형태를 가진다.
그리고 상기 복수의 결합부(120)는 모두 함몰홈 형태로 형성되며, 이와 같은 결합부(120)에는 웨이트부재(130)가 선택적으로 삽입되어 결합될 수 있다.
이에 따라 본 발명은 상기 고정지그(120)의 복수 개의 결합부(120) 중 선택된 결합부(120)에 상기 웨이트부재(130)를 결합함으로써, 비대칭 회전 공작물(50)의 무게중심을 보상할 수 있도록 형성된다.
이때 상기 결합부(120)의 내주면 및 상기 웨이트부재(130)의 외주면에는 서로 치합되는 나사산이 형성될 수 있다.
한편 본 실시예에서 상기 결합부(120)는 함몰홈 형태를 가지며, 상기 웨이트부재(130)는 상기 함몰홈에 대응되는 형태로 형성되어 삽입 결합될 수 있도록 형성되나, 이는 본 실시예의 형태로만 제한되는 것은 아니다.
즉 상기 결합부(120)는 함몰홈이 아닌 다른 형태로 형성될 수도 있으며, 상기 웨이트부재(130)는 본 실시예 외의 다른 방식을 통해 상기 고정지그(120)에 결합될 수 있을 것이다. 또한 결합부(120)의 배열 및 개수 역시 본 실시예와는 달리 형성될 수 있다.
그리고 전술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리는 가속도센서(12)와, 회전속도측정센서(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 가속도센서(12)는 상기 스핀들(20) 및 상기 고정지그(100) 중 적어도 어느 하나에서 발생하는 진동량을 측정할 수 있도록 구비되며, 상기 회전속도측정센서(150)는 상기 스핀들(20) 및 상기 고정지그(100)의 회전 속도를 측정할 수 있도록 구비된다.
본 실시예에서 상기 가속도센서(12)는 상기 구동유닛(10)에, 상기 회전속도측정센서(150)는 상기 고정지그(100)에 구비되는 것으로 하였으나, 이들의 장착 위치는 본 실시예만으로 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그(100)에 고정된 공작물(50)의 밸런스를 분석하여 웨이트부재(130)를 통한 밸런싱 보상 정보를 가이드하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 고정지그(100)에 공작물(50)을 가공하는 과정에서, 상기 가속도센서(12) 및 상기 회전속도측정센서(150)는 각각 진동량정보 및 회전속도정보를 측정하게 된다.
또한 도시되지는 않았으나, 본 실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리는 상기 가속도센서(12)에 의해 측정된 진동량정보 및 상기 회전속도측정센서(150)에 의해 측정된 회전속도정보를, 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 메인서버(200)에 송신하는 통신모듈을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 메인서버(200)에는, 상기 진동량정보 및 상기 회전속도정보를 입력받아 상기 고정지그(100)에 고정된 공작물(50)의 밸런스를 분석하고, 상기 웨이트부재(130)를 통한 밸런싱 보상 정보를 디스플레이(250) 등을 통해 가이드하는 소프트웨어가 설치될 수 있다.
즉 작업자는 상기 메인서버(200)에 설치된 소프트웨어를 통해 분석된 보상정보를 디스플레이(250)를 통해 확인하고, 상기 웨이트부재(130)를 고정지그(100)에 결합하여 현재 가공 중인 공작물(50)에 대해 밸런싱 보상을 수행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비대칭 회전 공작물(50)을 고속 회전시켜 가공하는 과정에서 무게중심의 이동으로 인해 발생되는 언밸런싱을 보상하여 전체적인 회전 밸런스를 향상시키고, 보다 정밀한 가공을 수행할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그(100)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예는, 전술한 제1실시예와 고정지그(100)의 형태가 다소 다르게 형성된다.
구체적으로 본 실시예에서 상기 고정지그(100)는, 둘레부를 따라 형성되는 결합부(120) 외에도, 상기 고정지그(100)의 중심점과의 이격 거리가 상기 결합부(120)보다 가까운 복수의 보조결합부(140)를 더 포함하는 형태를 가진다.
즉 본 실시예는 상기 고정지그(100)의 중심점에 보다 가까운 위치에 형성된 보조결합부(140)에 웨이트부재(130)를 더 결합할 수 있도록 형성되어, 보다 정밀한 밸런싱 작업을 수행할 수 있다.
이때 본 실시예에서 상기 보조결합부(140) 역시 함몰홈 형태로 형성되며, 그 내주면에는 상기 웨이트부재(130)의 외주면에 형성된 나사산과 치합되는 나사산이 형성될 수 있다.
그리고 상기 보조결합부(140)의 직경 및 깊이 등은 상기 결합부(120)와는 다르게 형성될 수도 있다. 이와 같은 경우 상기 웨이트부재(130)는 서로 무게 및 크기 중 적어도 어느 하나가 다르게 형성되는 복수의 종류로 구성될 수 있으며, 상기 결합부(120) 및 상기 보조결합부(140)에는 각각에 대응되는 무게 및 크기를 가지는 웨이트부재(130)를 결합할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그(100)의 결합부(120) 및 웨이트부재(130a, 130b, 130c)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 전술한 제2실시예와 같이 상기 웨이트부재(130)는 서로 무게 및 크기 중 적어도 어느 하나가 다르게 형성되는 복수의 종류로 구성될 수 있다.
그리고 본 실시예에서 상기 웨이트부재(130)는, 직경 및 무게가 가장 크게 형성되는 제1웨이트부재(130a)와, 직경 및 무게가 가장 작게 형성되는 제3웨이트부재(130c)와, 직경 및 무게가 상기 제1웨이트부재(130a) 및 상기 제3웨이트부재(130c)의 중간치를 가지는 제2웨이트부재(130b)를 포함하는 것으로 하였다. 다만, 이는 하나의 실시예로서 구성된 것임은 물론이다.
또한 상기 결합부(120)는, 상기 웨이트부재(130)의 직경 별로 대응되는 폭을 가지며, 서로 연속적으로 단차지게 배열된 복수 개의 함몰홈(120a~120c)을 포함할 수 있다.
구체적으로 본 실시예에서 상기 고정지그(100)의 결합부(120)는, 상기 제1웨이트부재(130a)의 직경에 대응되는 폭(W1)을 가지는 제1함몰홈(120a)과, 상기 제2웨이트부재(130b)의 직경에 대응되는 폭(W2)을 가지는 제2함몰홈(120b)과, 상기 제3웨이트부재(130c)의 직경에 대응되는 폭(W3)을 가지는 제3함몰홈(120c)을 포함한다.
이때 상기 제1함몰홈(120a), 상기 제2함몰홈(120b) 및 상기 제3함몰홈(120c)은 서로 단차를 이루어 하나의 결합부(120)를 형성하게 된다.
따라서 본 실시예는 하나의 결합부(120)에 적합한 크기 및 무게를 가지는 웨이트부재(130a, 130b, 130c)를 하나 이상 선택하여 결합하도록 할 수 있으며, 보다 정밀한 밸런싱을 수행할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리에 있어서, 고정지그(100)의 결합부(120)에 구비되는 위치가변모듈(160)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 제4실시예는, 결합부(120) 내에 위치가변모듈(160)이 삽입된 형태로 구비된다.
상기 위치가변모듈(160)은 상기 결합부(120)의 내주면 직경에 대응되는 외경을 가지는 바디부(162)와, 상기 바디부(162)의 외주면으로부터 측 방향으로 돌출되어 상기 고정지그(100)의 측부를 관통함에 따라 일부가 외측으로 돌출되는 조작부(164)를 포함하는 형태를 가진다.
이때 상기 고정지그(100)의 측부에는 상기 조작부(164)가 통과하고, 장홀 형태로 전후 방향으로 길게 형성되는 가이드홀(132)이 형성된다.
또한 상기 위치가변모듈(160)의 바디부(162) 내측에는 웨이트부재(130)가 삽입 결합되는 삽입홈(163)이 형성될 수 있으며, 상기 위치가변모듈(160)의 바디부(162) 내주면에는 상기 웨이트부재(130)의 외주면에 형성된 나사산에 치합되는 나사산이 형성될 수 있다.
그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(162)의 전후 길이는 상기 결합부(130)의 전후 길이보다 짧게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 위치가변모듈(160)은 상기 결합부(130) 내에서 슬라이드 방식으로 전후 이동 가능하게 형성된다.
즉 작업자는 외측으로 돌출된 상기 위치가변모듈(160)의 조작부(164)를 파지하여 상기 가이드홀(132)을 따라 전후 방향으로 이동시킴에 따라, 웨이트부재(130)가 결합된 위치가변모듈(160)의 바디부를 전후 방향으로 이동시킬 수 있다.
이는 상기 고정지그(100)에 대한 웨이트부재(130)의 전후 위치를 가변시킬 수 있도록 하여, 보다 정밀한 밸런싱을 수행할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 구동유닛
12: 가속도센서
20: 스핀들
50: 공작물
100: 고정지그
110: 고정홈
120: 결합부
130: 웨이트부재
140: 보조결합부
150: 회전속도측정센서
160: 위치가변모듈
162: 바디부
163: 삽입홈
164: 조작부
200: 메인서버
250: 디스플레이

Claims (9)

  1. 회전 구동력을 발생시키는 구동유닛;
    상기 구동유닛의 회전 구동력에 의해 중심축을 기준으로 회전하는 스핀들;
    상기 스핀들의 전방에 결합되며, 공작물이 고정되고, 중심점으로부터 편심된 위치에 함몰홈 형태로 형성된 하나 이상의 결합부가 형성된 고정지그; 및
    상기 결합부에 삽입되는 형태로 선택적으로 결합되는 웨이트부재;
    를 포함하며,
    상기 웨이트부재는 서로 직경 및 무게가 다르게 형성되는 복수의 종류로 구성되고,
    상기 결합부는 상기 웨이트부재의 직경 별로 대응되는 폭을 가지며, 서로 연속적으로 단차지게 배열된 복수 개의 함몰홈을 포함하여,
    하나의 결합부에 적합한 직경 및 무게를 가지는 웨이트부재를 하나 이상 선택하여 결합하도록 형성되는,
    비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 고정지그의 둘레를 따라 복수 개가 형성되는 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 결합부는 상기 고정지그의 중심점과의 이격 거리가 동일하게 형성되는 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스핀들 및 상기 고정지그 중 적어도 어느 하나에서 발생하는 진동량을 측정하는 가속도센서를 더 포함하는 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스핀들 및 상기 고정지그의 회전 속도를 측정하는 회전속도측정센서를 더 포함하는 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가속도센서에 의해 측정된 진동량정보 및 상기 회전속도측정센서에 의해 측정된 회전속도정보를, 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 메인서버에 송신하는 통신모듈을 더 포함하는 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 메인서버에는 상기 진동량정보 및 상기 회전속도정보를 입력받아 상기 고정지그에 고정된 공작물의 밸런스를 분석하여, 상기 웨이트부재를 통한 밸런싱 보상 정보를 가이드하는 소프트웨어가 설치되는 비대칭 회전 공작물 가공용 지그 어셈블리.
  9. 삭제
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