KR102374067B1

KR102374067B1 - 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛

Info

Publication number: KR102374067B1
Application number: KR1020200082222A
Authority: KR
Inventors: 이재윤; 박우상; 조성기; 이남형
Original assignee: (주)기흥기계
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-03-16
Also published as: KR20220004418A

Abstract

본 발명은 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛은 램, 상부 헤드, 하부 헤드, 스핀들로 이루어져 구동장치에 의해 메인샤프트 및 중간샤프트가 회전함에 따라 공구가 장착되는 스핀들의 각도가 조절되는 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛으로서, 상기 메인샤프트의 외측으로 설치되어 메인샤프트를 클램핑하거나 언클램핑하는 제1 클램프; 상기 램에 설치되어 상부 헤드의 회전각을 검출하여 제1 클램프를 작동시키는 제1 센서; 상기 상부 헤드에 설치된 중간샤프트의 외측으로 설치되어 중간샤프트를 클램핑하거나 언클램핑하는 제2 클램프; 상기 상부 헤드에 설치되어 하부 헤드의 회전각을 검출하여 제2 클램프를 작동시키는 제2 센서; 및 상기 제1,2 센서에 의해 상부 헤드 및 하부 헤드의 회전을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛{Universal head units for machine tools}

본 발명은 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 공작물을 가공하기 위한 공구를 다양한 각도로 조절하기 위한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛에 관한 것이다.

예컨대, 터닝 센터(Turning Center), 머시닝 센터(Machining Center), 스위스 턴, 방전 가공기(Electrical Discharge Machine), 보링 머신(Boring Machine) 또는 CNC 선반을 포함하는 공작 기계는 공작물을 가공하기 위한 기계를 지칭하고 있으며, 밀링커터(Milling Cutter)나 비트(Bit) 또는 드릴(Drill) 등의 공구를 이용하여 공작물을 절단하거나 절삭 또는 연삭 가공하고 있다.

따라서 공작 기계는 공작물을 다양한 공간과 각도에서 다양한 형상으로 가공하기 위한 유니버설 헤드 유닛(Universal head units)이 장착되어 운용되고 있다.

상기 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛은 공구가 장착되는 일종의 공구 설치대로써, 새들(Saddle)을 포함하는 어태치먼트(Attachment)를 이용하여 공작 기계에 장착되고 있으며, 이에 따라 공작물의 가공위치에 알맞게 다양한 방향으로의 움직임이 가능하다.

이러한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛은 (특허문헌 1)(이하 '종래기술'이라 한다.)에 구체적으로 개시되어 있는 바, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛을 나타내 보인 측면도 및 단면도이다. 종래기술에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛은 램(RAM), 상부 헤드(200), 하부 헤드(300), 스핀들(400), 제1 가동유닛 및 제2 가동유닛을 포함하고 있다.

상기 램(100)은 그 내부에 회전 가능하게 설치된 메인샤프트(110)를 구비하고 있으며, 메인샤프트(110)는 공작 기계에 설치된 구동장치(예를 들어, 모터)에 스플라인(111)을 통해 연결되어 있다.

상기 상부 헤드(200)는 램(100)에 제1 축(Ⅰ)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는데, 상기 제1 축(Ⅰ)은 메인샤프트(110)의 축 방향과 동일한 방향을 말한다.

상기 상부 헤드(200)는 상부 헤드 본체(210)와 상기 상부 헤드 본체(210)에서 램(100)의 내부 공간으로 연장되는 수용부(220)를 포함하는데, 상기 수용부(220)는 메인샤프트(110)의 외주를 수용하는 형태를 갖고 있다.

상기 하부 헤드(300)는 상부 헤드(200)에 제2 축(Ⅱ)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있는데, 상기 제2 축(Ⅱ)은 제1 축(Ⅰ)에 대해 일정 각도만큼 기울어진 방향을 갖고 있다.

상기 하부 헤드(300)는 상부 헤드(200)에 연결되는 하부 헤드 본체(310)와 스핀들(400)을 수용하는 스핀들 수용부(320)을 포함하고 있다. 스핀들(400)은 하부 헤드(300)의 내부에 설치되며, 메인샤프트(110)의 회전에 따른 동력 전달에 의해 제3 축(Ⅲ)을 중심으로 회전 동작하게 된다. 여기서 제3 축(Ⅲ)은 제2 축(Ⅱ)에 대해 일정 각도만큼 기울어진 방향을 갖고 있다.

상기 스핀들(400)은 동력전달유닛으로부터 메인샤프트(110)의 회전력을 전달받아 회전 구동하고 있는데, 상기 동력전달유닛은 중간샤프트(500), 제1 베벨기어(510), 제2 베벨기어(520), 제3 베벨기어(530), 및 제4 베벨기어(540)를 결합한 구조로 되어 있다.

상기 중간샤프트(500)는 상부 헤드(200) 및 하부 헤드(300)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있고 상기 중간샤프트(500)의 중간을 기준으로 그 상부는 상부 헤드(200)에 설치되고, 하부는 하부 헤드(300)에 설치되어 있다.

즉 중간샤프트(500)는 상부 헤드(200)의 상부 헤드 본체(210)와 하부 헤드(300)의 하부 헤드 본체(310)에 수용되어 이들을 연결하고 있다.

상기 제1 베벨기어(510)는 메인샤프트(110)의 타단에 설치되며, 제2 베벨기어(520)는 중간샤프트(500)의 일단에 제1 베벨기어(510)와 치합되도록 설치되어 있다.

상기 제3 베벨기어(530)는 중간샤프트(500)의 타단에 설치되며, 제4 베벨 기어(540)는 스핀들(400)에 제3 베벨기어(530)와 치합되도록 설치되어 있다.

상기 메인샤프트(110)의 양단에는 스플라인(111)(112)이 각각 형성되어 있고, 상기 중간샤프트(500)의 양단에도 스플라인(501)(502)이 각각 형성되어 있다.

상기 메인샤프트(110)와 중간샤프트(500)에 결합되는 베벨기어들의 내주에도 스플라인에 치합되는 스플라인이 대응되게 형성되어 있다.

상기 제1 가동유닛은 메인샤프트(110)의 회전 구동에 따라 상부 헤드(200)를 제1 축(Ⅰ)을 중심으로 회전 동작시키는 기능을 한다.

상기 제1 가동유닛은 상부 헤드(200)를 직선이동시켜 상부 헤드(200)를 메인샤프트(110)의 동작에 구속하는 메커니즘을 갖고 있다.

상기 제1 가동유닛은 제1 기어(610) 및 제2 기어(620)를 포함하고 있고, 상 기 제1 기어(610)는 메인샤프트(110)와 함께 회전하도록 메인샤프트(110)의 외주면에 설치되어 있다.

상기 메인샤프트(110)는 스플라인 구조에 의해 제1 기어(610)에 직선이동 가능하게 설치되어 있고 상기 제2 기어(620)는 제1 기어(610)의 일측에 위치하도록 상부 헤드(200)에 형성되어 있는데, 상기 제2 기어(620)는 수용부(220)의 단부에 형성되어 있다.

한편, 램(100)의 내부에는 상기 램(100)과 상부 헤드(200) 사이의 공간에 유체를 공급하기 위한 제1 유로(221)가 형성되어 있고 상기 램(100)의 내부에는 상부 헤드(200)를 원위치로 복귀시키기 위한 제2 유로(222)가 형성되어 있다.

이러한 램(100)과 상부 헤드(200)의 사이에는 이들 사이의 상대 회전을 제한하는 제1 커플링(810)이 설치되어 있고 상기 제1 커플링(810)은 램(100)과 상부 헤드(200) 사이를 견고하게 잡아주는 기능을 한다.

즉 제1 커플링(810)은 상부 헤드(210)의 직선 이동에 따라 상부 헤드(200)의 회전을 구속하거나 구속 해제시키도록 구성되어 있는데, 이를 위해, 제1 커플링(810)은 외주면에 기어 구조가 형성된 링 형태를 가질 수 있으며, 램(100)과 상부 헤드(200)에는 제1 커플링(810)의 기어와 치합되는 기어 구조가 형성되어 있다.

따라서 이와 같은 기어의 치합 구조에 따라 상부 헤드(200)와 램(100) 사이의 상대 회전이 제한되고 있다. 즉 제1 가동유닛의 동작에 따라 상부 헤드(200)가 직선 이동하면, 상부 헤드(200)의 기어 구조가 제1 커플링(810)의 기어 구조로부터 이탈되게 되며, 그에 따라 상부 헤드(200)는 회전 가능한 상태가 된다.

상기 제2 가동유닛은 메인샤프트(110)의 회전 구동에 따라 하부 헤드(300)를 제2 축(Ⅱ)을 중심으로 회전 동작시키는 기능을 하는데, 상기 제2 가동유닛은 하부 헤드(300)를 하측 방향으로 직선 이동시켜 하부 헤드(300)를 중간샤프트(500)의 동작에 구속하는 메커니즘을 갖는다.

이를 위하여, 하부 헤드(300)는 중간샤프트(500)에 대해 상하 방향으로 직선 이동 가능한 구조를 갖고 있다.

상기 제2 가동유닛은 홀더(710) 및 피스톤 로드(720)를 포함하는데, 상기 홀더(710)는 하부 헤드(300)의 내부에 고정되어 있으며, 단부에 스플라인 피니언(730)이 구비되어 하부 헤드(300)의 이동에 따라 함께 이동하는 구조로 되어 있다.

상기 피스톤 로드(720)는 상부 헤드(200)에 회전 가능하게 설치되며, 설치위치로부터 연장되어 중간샤프트(500)의 내부를 관통하는 구조로 되어 있고 상기 피스톤 로드(720)는 홀더(710)의 위치까지 연장된 형태를 가지고 있다.

상기 제3 베벨기어(530)는 중간샤프트(500)의 외주에 직선 이동 가능하게 설치되어 있으며 상기 제3 베벨기어(530)와 하부 헤드(300)의 사이에는 베어링이 설치되어 있고 중간샤프트(500)의 외주에는 스플라인(502)이 형성되어 있으며, 상기 제3 베벨기어(530)의 내벽에는 그와 치합되는 내부 스플라인이 형성되어 있다.

상기 상부 헤드(200)에는 하부 헤드(300)를 하측으로 이동시키기 위한 제3 유로(223)와 하부 헤드(300)를 상측으로 이동시키기 위한 제4 유로(224)가 형성되어 있다.

상기 상부 헤드(200)와 하부 헤드(300)의 사이에는 이들 사이의 상대 회전을 제한하는 제2 커플링(820)이 설치된다.

상기 제2 커플링(820)은 상부 헤드(200)와 하부 헤드(300)의 사이를 견고하게 잡아주는 기능을 하는데, 상기 제2 커플링(820)은 하부 헤드(300)의 직선 이동에 따라 하부 헤드(300)의 회전을 구속하거나 구속 해제하도록 구성되어 있다.

따라서 종래기술에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛은 메인샤프트(110)가 회전 구동에 의해 고속 회전하면, 제1 베벨기어(510) 및 제2 베벨기어(520)의 동력 전달에 의해 중간샤프트(500)가 회전하게 된다.

그리고 중간샤프트(500)의 회전에 따라 제3 베벨기어(530) 및 제4 베벨기어(540)의 동력 전달에 의해 스핀들(400)이 회전하게 되므로 상기 스핀들(400)에 장착된 공구의 위치(각도)가 조절된다.

그러나 종래기술에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛은 전술한 바와 같이, 제1,2 커플링(810)(820)가 상부 헤드(200) 및 하부 헤드(300)의 기어 구조에 의해 치합되거나, 치합이 해제됨에 따라 상부 헤드(200) 및 하부 헤드(300)의 회전을 제한하도록 되어 있어 이들의 반복 치합으로 맞물리는 기어가 마모될 경우 백래쉬(Backlash)가 발생하여 스핀들의 각도를 정밀하게 조절할 수 없어 공작물의 가공정밀도를 떨어뜨리는 결과를 초래하고 있다.

또한, 제1,2 가동유닛에 의해 상부 헤드(200) 및 하부 헤드(300)를 밀어 제1,2 커플링(810)(820)과의 치합상태를 해제하도록 되어 있어 스핀들(400)의 각도조절에 따른 사이클 타임(Cycle time)이 길어져 고가장비의 가동률을 떨어뜨리는 문제점도 있다.

대한민국 등록특허 제10-1789742호

본 발명의 목적은 종래기술에 따른 유니버설 헤드 유닛의 구조를 개선하여 제1,2 커플링 및 제1,2 가동유닛을 사용하지 않고도 공구가 장착되는 스핀들의 각도를 정밀하게 조절할 수 있도록 한 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 스핀들의 회전으로 공작물을 가공할 때에는 제1,2 브레이크모듈이 메인샤프트와 중간샤프트를 클램핑하여 스핀들이 떨리지 않도록 한 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여,

본 발명의 일실시 예에 따른 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛은 램(RAM), 상부 헤드(Upper Head), 하부 헤드(Lower Head), 스핀들(Spindle)로 이루어져 구동장치에 의해 메인샤프트(Main Shaft) 및 중간샤프트(middle Shaft)가 회전함에 따라 공구가 장착되는 스핀들의 각도가 조절되는 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛으로서,

상기 메인샤프트의 외측으로 설치되어 메인샤프트를 클램핑하거나 언클램핑하는 제1 클램프(Clamp);

상기 램에 설치되어 상부 헤드의 회전각을 검출하여 제1 클램프를 작동시키는 제1 센서(Sensor);

상기 상부 헤드에 설치된 중간샤프트의 외측으로 설치되어 중간샤프트를 클램핑하거나 언클램핑하는 제2 클램프; 및

상기 상부 헤드에 설치되어 하부 헤드의 회전각을 검출하여 제2 클램프를 작동시키는 제2 센서;

를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛에 있어서, 상기 제1,2 센서와 전기적으로 연결되어 제1,2 센서로부터 신호 전송시 상부 헤드 및 하부 헤드의 회전을 제어하는 제어부(Controller);

를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛에 있어서, 상기 램 및 상부 헤드에 각각 제어부를 통해 제어되는 제1,2 브레이크모듈(Break Module)이 구비되어 메인샤프트 및 중간샤프트의 회전을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛에 있어서, 상기 메인샤프트의 외측으로 엔코더(Encoder)가 설치되어 상기 엔코더와 제어부를 통해 메인샤프트의 회전각도를 검출하여 제어할 수 있다.

이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일실시 예에 따르면, 종래기술을 구성하는 제1,2 커플링 및 제1,2 가동유닛을 사용하지 않고도 공작물을 가공하기 위한 공구를 다양한 각도로 조절한 다음 클램프로 메인샤프트의 회전을 중단하여 백래쉬를 방지함으로써, 공구의 위치조절에 따른 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 램 및 상부 헤드에 제1,2 브레이크모듈을 더 구비하여 스핀들의 회전을 공작물을 가공할 때 유니버설 헤드 유닛이 움직이는 현상을 근본적으로 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛을 나타내 보인 측면도.
도 2는 도 1의 종단면도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛을 나타내 보인 종단면도.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛의 스핀들의 위치를 나타내 보인 상태도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛을 나타내 보인 종단면도로써, 종래의 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛과 동일한 구성은 그 설명을 생략하고 동일부호를 부여하기로 한다.

도 3에서 보듯이, 본 발명의 일실시 예에 따른 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛(이하 '공작 기계용 유니버설 헤드 유닛'이라 한다.)은 메인샤프트(110)의 회전을 제어하는 제1 클램프(10), 상부 헤드(200)의 회전각을 검출하는 제1 센서(20), 중간샤프트(500)의 회전을 제어하는 제2 클램프(30), 하부 헤드(300)의 회전각을 검출하는 제2 센서(40)를 포함한다.

이에 부가하여, 상기 제1,2 센서(20)(40)와의 연계를 통해 상부 헤드(200) 및 하부 헤드(300)의 회전을 제어하는 제어부(50)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 클램프(10)는 스핀들(400)의 각도를 조절시 메인샤프트(110)가 회전되도록 하고, 스핀들(400)의 각도를 조절하고 나면 메인샤프트(110)가 회전되지 않도록 클램핑하는 역할을 하게 된다.

예컨대, 모터 등과 같은 구동장치(미도시)에 의해 회전하는 메인샤프트(110)에 제1 스톱링(11)이 고정되어 있고, 상기 제1 스톱링(11)의 일측 또는 양측에는 제1 클램퍼(12)가 코일스프링과 같은 제1 탄성부재(13)에 의해 탄력 설치되어 있어 상기 제1 클램퍼(12)에 유로(미도시)를 통해 압력이 가해지지 않을 경우에는 제1 클램퍼(12)가 제1 탄성부재(13)에 의해 제1 스톱링(11)으로부터 이격되어 있어 메인샤프트(110)가 구동장치에 의해 회전 가능하게 된다.

반대로, 유로를 통해 제1 클램퍼(12) 측으로 압력이 가해지면, 제1 클램퍼(12)가 가해지는 압력에 의해 제1 탄성부재(13)를 압축시키면서 제1 스톱링(11) 측으로 이동하여 제1 스톱링(11)을 가압하므로 메인샤프트(110)의 회전을 중단시키게 된다.

상기 제1 센서(20)는 상기 메인샤프트(110)의 회전으로 상부 헤드(200)가 설정된 회전각만큼 회전됨에 따라 제1 클램프(10)를 작동시켜 메인샤프트(110)의 회전이 중단되도록 하는 역할을 하는 것으로, 램(100)의 상부에 설치되어 상부 헤드(200)의 회전각을 검출하여 제1 리드선(51)을 통해 제어부(50)에 신호를 전송하게 된다.

상기 메인샤프트(110)의 회전수는 메인샤프트(110)의 일단(도면상 우측)에 설치된 엔코더(60)가 정밀하게 검출하여 제어부(50)에 신호를 전송하게 된다.

상기 제2 클램프(30)는 스핀들(400)의 각도를 조절시 중간샤프트(500)가 회전되도록 하고, 스핀들(400)의 각도를 조절하고 나면 중간샤프트(500)가 회전되지 않도록 클램핑하는 역할을 하게 된다.

즉 중간샤프트(500)에 제2 스톱링(31)이 고정되어 있고 상기 제2 스톱링(31)의 일측 또는 양측에는 제2 클램퍼(32)가 코일스프링과 같은 제2 탄성부재(33)에 의해 탄력 설치되어 있어 상기 제2 클램퍼(32)에 유로(미도시)를 통해 압력이 가해지지 않을 경우에는 제2 클램퍼(32)가 제2 탄성부재(33)에 의해 제2 스톱링(31)으로부터 이격되어 있어 중간샤프트(500)가 회전 가능하게 된다.

반대로, 유로를 통해 제2 클램퍼(32)가 가해지면 제2 클램퍼(32)가 가해지는 압력에 의해 제2 탄성부재(33)를 압축시키면서 제2 스톱링(31) 측으로 이동하여 제2 스톱링(31)을 가압하므로 중간샤프트(500)의 회전을 중단시키게 된다.

상기 제2 센서(40)는 상기 중간샤프트(500)의 회전으로 하부 헤드(300)가 설정된 회전각만큼 회전됨에 따라 제2 클램프(30)를 작동시켜 중간샤프트(500)의 회전이 중단되도록 하는 역할을 하는 것으로, 상부 헤드(200)의 상부에 설치되어 하부 헤드(300)의 회전각을 검출하여 제2 리드선(52)을 통해 제어부(50)에 신호를 전송하게 된다.

또한, 본 발명은 램(100)에 제1 브레이크모듈(70)이 구비될 수 있다. 이에 부가하여 상부 헤드(200)에도 제2 브레이크모듈(80)이 구비될 수 있으며, 상기 제1,2 브레이크모듈(70)(80)은 각각 제어부(50)를 통해 제어할 수 있다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 제어부(50)를 통해 제어되는 제1,2 브레이크모듈(70)(80)을 통해 메인샤프트(110) 및 중간샤프트(500)의 회전을 억제함에 따라 스핀들(400)의 회전으로 공작물(미도시)을 가공할 때 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛이 움직이는 현상을 근본적으로 해소하게 된다.

이하, 본 발명의 일실시 예에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛의 작용을 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛의 스핀들의 위치를 나타내 보인 상태도이다.

먼저, 도 4의 (a)와 같이, 스핀들(400)이 수직을 유지하고 제1,2 클램프(10)(30)와 제1,2 브레이크모듈(70)(80)이 메인샤프트(110) 및 중간샤프트(500)의 회전을 억제한 상태에서 공구가 체결된 스핀들(400)이 회전함에 따라 턴 테이블(미도시)에 클램핑된 공작물의 수직방향을 가공하게 된다.

도 4 (b)와 같이, 공작물을 가공하다가 가공위치를 달리하여 가공하고자 할 경우에는 스핀들(400)이 설치된 하부 헤드(300)의 각도를 90° 조절해야 한다.

이를 위해서 유로를 통해 가해지던 압력을 제거하면 제1,2 클램퍼(10)(30)가 제1,2 스톱링(11)(31)의 클램핑을 해제하고, 이와 동시에 제1,2 브레이크모듈(70)(80)의 동작도 오프시키게 된다.

이러한 상태에서 구동장치의 구동으로 메인샤프트(110)가 회전하게 되면 메인샤프트(110)의 회전을 엔코더(60)가 검출함과 동시에 메인샤프트(110)의 일단에 고정된 제1 베벨기어(510)에 중간샤프트(500)의 일단에 제2 베벨기어(520)가 치합되어 있고, 중간샤프트(500)의 타단에 고정된 제3 베벨기어(530)는 하부 헤드(300)에 설치된 제4 베벨기어(540)에 치합되어 있어 중간샤프트(500)에 의해 하부 헤드(300)가 도 4 (b)와 같이 90°회전할 때, 상기 제1,2 센서(20)(40)가 상부 헤드(200) 및 하부 헤드(300)의 회전각도를 검출하여 제어부(50)에 신호를 전송하게 되므로 결과적으로 제1,2 센서(20)(40)와 전기적으로 연결된 제어부(50)의 연계를 통해 제1,2 클램프(10)(30)와 제1,2 브레이크모듈(70)(80)이 메인샤프트(110) 및 중간샤프트(500)의 회전을 억제하게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따르면, 공작물을 가공하기 위한 공구를 다양한 각도로 조절한 다음 클램프로 메인샤프트(110)의 회전을 중단하여 백래쉬를 방지하므로 공구의 위치조절에 따른 정밀도를 효과적으로 높일 수 있다.

이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛은 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 제1 클램프 11 : 제1 스톱링
12 : 제1 클램퍼 13 : 제1 탄성부재
20 : 제1 센서 30 : 제2 클램프
31 : 제2 스톱링 32 : 제2 클램퍼
33 : 제2 탄성부재 40 : 제2 센서
50 : 제어부 60 : 엔코더
70 : 제1 브레이크모듈 80 : 제2 브레이크모듈
100 : 램 110 : 메인샤프트
200 : 상부 헤드 300 : 하부 헤드
400 : 스핀들 500 : 중간샤프트

Claims

램, 상부 헤드, 하부 헤드, 스핀들로 이루어져 구동장치에 의해 메인샤프트 및 중간샤프트가 회전함에 따라 공구가 장착되는 스핀들의 각도가 조절되는 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛에 있어서,
상기 메인샤프트의 외측으로 설치되어 메인샤프트를 클램핑하거나 언클램핑하는 제1 클램프;
상기 램에 설치되어 상부 헤드의 회전각을 검출하여 제1 클램프를 작동시키는 제1 센서;
상기 상부 헤드에 설치된 중간샤프트의 외측으로 설치되어 중간샤프트를 클램핑하거나 언클램핑하는 제2 클램프;
상기 상부 헤드에 설치되어 하부 헤드의 회전각을 검출하여 제2 클램프를 작동시키는 제2 센서;
상기 제1,2 센서와 전기적으로 연결되어 제1,2 센서로부터 신호 전송시 상부 헤드 및 하부 헤드의 회전을 제어하는 제어부;
상기 메인샤프트의 외측으로 엔코더가 설치되어 상기 엔코더와 제어부를 통해 메인샤프트의 회전각도를 검출하여 제어할 수 있도록 구성되며,
상기 제1 클램프는,
상기 메인샤프트에 고정되는 제1 스톱링;
상기 제1 스톱링의 일측 또는 양측에 구비되는 제1 클램퍼;
상기 제1 클램퍼의 일측에 탄성 구비되는 제1 탄성부재를 포함하여 구성되고,
상기 제2 클램프는,
상기 메인샤프트에 고정되는 제2 스톱링;
상기 제2 스톱링의 일측 또는 양측에 구비되는 제2 클램퍼;
상기 제2 클램퍼의 일측에 탄성 구비되는 제2 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 각도조절이 용이한 공작 기계용 유니버설 헤드 유닛.
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