KR200370874Y1 - 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 속도 제어가 용이한 서보 모터를 동력전달수단으로 채용하여 기어결합장치를 거치지 않고 서보모터의 전동력이 밸트를 거쳐 곧바로 주축에 전달되는 등 전동력의 전달체계를 간소화하고, 상부의 풀리박스와 하부의 메인 프레임 구조를 일체화한 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 고안은, 동력발생수단의 동력을 풀리와 밸트에 의해 연결하여 주축을 회전시키는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에 있어서, 상기 풀리(510,530)와 밸트(520)가 주축(300)을 회전시키는 속도를 가변하는 기어변속구성이 배제되고, 상기 기어변속구성이 배제된 주축(300)을 회전시키는 공간을 제공하는 프레임(400)이 동력전달부(500)에서 주축(300)의 외면까지 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드장치를 제공한다.

Description

단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치{A HEAD DEVICE OF A VERTICAL TYPE MILLING MACHINE WITH A SINGLE FRAME STRUCTURE}

본 고안은 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기어결합장치를 거치지 않고 서보모터의 전동력이 밸트를 거쳐 곧바로 주축에 전달되는 등 전동력의 전달체계를 간소화하고, 상부의 풀리박스와 하부의 메인 프레임 구조를 일체화한 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에 관한 것이다.

일반적으로 수직형 밀링 머신에서 헤드 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 하향 배치되는 전기모터(10)와, 전기모터(10)의 측부에 평행으로 설치되는 공구 고정부(20)와, 공구 고정부(20)의 하부에 직렬로 배치/결합되는 주축(30)을 포함한다.

이에 따라 헤드장치는, 전기모터(10)와 같은 동력전달수단과 주축(30)을 병렬 배치시킨 구조를 갖고 있다. 그리고 전기모터(10)로부터 전동력이 주축(30)까지 전달될 수 있도록 전기모터(10)에 결합되는 제 1풀리(81), 주축(30)에 결합되는 제 2풀리(83) 및 각 풀리(81,83)를 연결하는 밸트(82) 연결구조를 포함하고 있다. 이러한 밸트(82)가 전기모터(10)와 주축(30)에 걸쳐 연결됨으로써, 결국 밀링 머신이 구동할 수 있게 된다.

그리고 종래 헤드장치는, 상기 각 구성요소들을 내장 또는 조립/고정시킬 프레임 구조를 갖는 있는 바, 크게 공구 고정부(20)와 전기모터(10)가 하향 고정되고 주축(30)과 전기모터(10)의 주축(30)이 밸트(82)로 연결될 수 있도록 하기 위한 풀리 박스와, 풀리 박스의 하부에 배치되고 주축(30)이 내부에 삽입 배치되고 주축(30)의 회전이 가능하도록 볼 베어링(70a)이 내장된 길쭉한 메인 프레임(70)으로 구분될 수 있다.

상기된 종래 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에서, 메인 프레임(70)과 풀리박스(50)의 사이에는 내부에 기어결합장치(40)가 내장된 기어박스(60)가 배치되어 있다. 이러한 기어결합장치(40)에는 주축(30)이 연결되어 있기 때문에, 기어결합장치(40)의 수동조작에 따라 기어비를 변경시켜 전기모터(10)의 정속도를 주축(30)에 와서 변속할 수 있는 구조가 마련된다.

이러한 종래 수직형 밀링 머신은, 일반적으로 정속도 전기모터(10)가 채용되고 사용되어 왔다. 그런데 전기모터(10)의 회전속도는, 가공할 공작물의 물성, 가공형상 등의 가공조건 등에 따라 변속시킬 필요가 있기 때문에, 정속도인 전기모터(10)의 회전속도를 변속시킬 각종 기어결합장치(40)가 필요하게 된다. 또한 이러한 기어결합장치(40)를 내장할 기어박스(60)가 필요하다.

아울러 상기 기어박스(60)는 메인 프레임(70)의 상부에 일체로 형성되어 있지만, 풀리박스(50)는 기어박스(60)의 상부에 별도로 체결되는 분리 구조를 갖고 있다.

이와 같은 종래 수직형 밀링머신의 헤드장치 구조에 따라 전기모터(10)가 구동하면, 전기모터(10)의 구동력이 각 풀리(81,83) 및 밸트(82)의 동력전달을 통해 주축(30)에 전달되고, 이 때 가공조건에 따라 주축(30)의 회전수를 조절하기 위해서는 기어결합장치(40)에서의 변속과정을 주축(30)의 회전수가 최종 변경되는 동력전달 체계를 갖게 된다.

결국, 기어결합장치(40)가 중간에 개재됨으로 인해 복잡해진 동력전달 체계에 의해 전기모터(10)의 구동력이 중간에 손실되는 등 가공효율이 저하되는 문제점이 있어왔다.

이러한 문제점에 따라 주축(30)의 고속회전이 담보될 수 없고, 이는 절삭력 감소, 고속회전을 필요로 하는 가공 정밀도의 저하 등을 야기하여 결과적으로 생산성을 저하시키는 요인으로서 기능하고 있다.

더불어 종래 헤드 장치에서 그 프레임 구조는, 앞에서 언급된 바와 같이, 분리형 풀리박스(50), 기어박스(60) 및 메인 프레임(70) 등으로 구성되고 있다. 여기서 풀리박스(50)가 체결에 의해 결합되는 분리형이기 때문에, 전반적으로 그 기계적 강성이 떨어지고, 풀리박스(50)와 기어박스(60)의 간극 존재로 말미암아 주축(30)의 회전시 진동이 발생되고 확대 재생산되어 결과적으로 고정밀도를 보장하지 못하게 되는 문제점이 있어 왔다.

이러한 문제점은, 앞서 언급된 주축(30)의 회전속도의 한계성과 더불어 생산성에 지대한 영향을 미치게 되고, 고속회전 및 고정밀도라는 가공장치의 필수적인 가공능력을 달성하는데 방해요인으로서 기능하고 있다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 도출된 것으로, 본 고안의 제 1 목적은, 간소화된 동력전달체계의 실현을 위해 별도의 기어박스 및 기어결합장치를 배제한 구성을 구현하며, 더불어 속도 제어가 전기적으로 가능한 서보 모터를 동력발생수단으로 채용한 수직형 밀링 머신의 헤드 장치를 제공하는 것이다.

그리고 본 고안의 제 2 목적은, 주축이 내장되는 메인 프레임과 풀리박스가 일체형의 단일 프레임으로 구성되는, 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치를 제공함에 있다.

이러한 본 고안의 목적들은, 동력발생수단의 동력을 풀리와 밸트에 의해 연결하여 주축을 회전시키는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에 있어서,

상기 풀리와 밸트가 주축을 회전시키는 속도를 가변하는 기어변속구성이 배제되고, 상기 기어변속구성이 배제된 주축을 회전시키는 공간을 제공하는 프레임이 동력전달부에서 주축의 외면까지 일체로 형성된 것에 의해 만족된다.

본 고안의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 종래 수직형 밀링 머신의 헤드 장치의 측면도,

도 2는 도 1에 도시된 A-A선에 따른 단면 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치의 측면도,

도 4는 도 3에 도시된 B-B선에 따른 단면 구성도,

도 5는 본 고안에 따른 헤드 장치의 사용상태도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

10: 전기모터 20: 공구 고정부 30: 주축

40: 기어결합장치 50: 풀리박스 60: 기어박스

70: 메인 프레임 70a: 볼 베어링 81: 제 1풀리

82: 밸트 83: 제 2풀리 100: 서보 모터

200: 공구 고정부 300: 주축 400: 프레임

400a: 볼 베어링 410: 커버 500: 동력전달부

510: 제 1풀리 520: 밸트 530: 제 2풀리

1000: 헤드 장치 2000: 밀링 머신 2100: 테이블

2200: 컨트롤러 2200a: 회동 아암 2300: 받이대

2400: 베이스

이하에서는 본 고안에 따른 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에 관하여 첨부된 도면과 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안에 따른 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치(1000)의 측면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 B-B선에 따른 단면 구성도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 헤드 장치(1000)는, 동력전달체계를 간소화하기 위해 중간에 별도의 변속구조(예를 들어 기어결합장치 등)의 개재됨이 없이 동력발생수단과 주축(300)을 밸트(520)로 직접 연결하는 동력전달구조를 갖는다. 그리고 밸트(520) 및 각 풀리(510,530)로 구성되는 동력전달부(500)가 내장되기 위한 박스 구조와 주축(300)이 삽입/조립되기 위한 중공의 프레임 구조가 일체로 단일화된 프레임(400)을 갖는 장치이다.

이를 위해 본 고안에 따른 헤드 장치(1000)는, 동력발생수단과, 동력발생수단과 병렬 배치되는 공구 고정부(200) 및 주축(300)과, 동력발생수단의 구동력이 주축(300)에 전달될 수 있도록 동력발생수단과 주축(300)을 연결하는 동력전달부(500)를 포함한다.

그리고 동력발생수단이 주축(300)과 병렬 배치되고 동력전달부(500)가 내장/조립되기 위해 상부는 수평으로 연장된 박스 구조를 갖고, 긴 주축(300)이 공구 고정부(200)와 직렬로 결합되면서 삽입/조립되기 위해 하부가 중공으로 하향 연장된 구조의 일체형 단일 프레임(400)을 포함한다.

본 고안에서는 동력발생수단으로서, 전기적으로 속도 제어가 가능하여 변속이 원활한 교류 서보 모터(100)가 채용된다. 이에 따라 주축(300)과 서보 모터(100) 사이에 별도의 변속구조가 개재될 필요가 없는 간소화된 동력전달 체계가 마련된다.

우선 도 3에서, 상단에 위치한 것이 서보 모터(100)이다. 그 서보 모터(100)의 앞으로 공구 고정부(200)가 배치되어 있다. 이러한 서보 모터(100) 및 공구 고정부(200)가 설치된 것이 프레임(400)이다. 그리고 프레임(400)의 하부로 돌출된 것이 공구 고정부(200)와 직렬로 배치/결합된 주축(300)이다. 따라서 서보 모터(100)와 공구 고정부(200) 및 주축(300)은 서로 병렬 배치되는 구조를 갖는다.

그리고 도 4에서, 우측의 서보 모터(100)는, 앞에서 언급한 바와 같이, 좌측의 공구 고정부(200) 및 그 하부의 주축(300)과 병렬로 배치되어 있다.

이 때 공구 고정부(200)의 하부로 길게 이어진 것이 주축(300)이며, 공구 고정부(200)의 하부에 직렬로 연결되어 있다.

여기서 서보 모터(100)와 공구 고정부(200) 및 주축(300)의 병렬 배치구조의 마련을 위해 서보 모터(100), 공구 고정부(200) 및 주축(300)의 상부를 고정시키는 것이 프레임(400)의 상부이다.

그리고 공구 고정부(200)와 주축(300)이 직렬 배치되는 구조의 마련을 위해 주축(300)이 회전 가능하도록 주축(300)의 하부가 내부로 길게 삽입되는 것이 프레임(400)의 하부이다.

프레임(400)은, 서보 모터(100)와 공구 고정부(200) 및 주축(300)의 병렬 배치 방향을 따라 상부가 연장되고 내부는 박스 구조를 갖는다. 그리고 주축(300)이 공구 고정부(200)의 하부에 직렬로 결합될 수 있도록 하부는 직렬 배치 방향을 따라 대응 연장되는 중공 구조를 갖고 주축(300)의 고속 회전이 가능하도록 내부에는 볼 베어링(400a)이 상/하로 배치되어 있다.

그리고 프레임(400) 상부의 내부에는, 각 풀리(510,530) 및 밸트(520)로 구성되는 동력전달부(500)가 내장되는데, 이를 위해 프레임(400)의 상부는 내부가 박스 구조를 이루고 있다.

이 때 각 풀리(510,530) 중 서보 모터(100)의 축에 결합되는 것이 제 1풀리(510)이고, 대응하는 높이로 주축(300)에 결합되어 있는 것이 제 2풀리(530)이다. 또한 각 풀리(510,530)에 연결된 것이 V형 밸트(520)로서, 서보 모터(100)가 작동될 경우 그 구동력이 밸트(520)를 통해 곧바로 주축(300)까지 전달되는 동력전달 체계가 마련된다.

아울러 일체형 단일 구조의 프레임(400)을 사용하여 서보 모터(100)와, 공구 고정부(200) 및 주축(300)과, 동력전달부(500)가 조립/내장되는 구조가 마련된다. 이 때 프레임(400)의 상부 위로 돌출된 서보 모터(100)와 공구 고정부(200)를 보호하기 위해 그 주변으로 배치되고 프레임(400)의 상부 위에 결합되어 있는 것이 커버(410)이다.

도 5는 본 고안에 따른 헤드 장치(1000)의 사용상태도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 헤드 장치(1000)가 수직형 밀링머신(2000)에 조립되어 있다. 헤드 장치(1000)의 하부에는 테이블(2100)이 배치되어 있고, 테이블(2100)의 하부에는 밀링 가공시 발생/낙하하는 절삭유나 가공칩을 모아두기 위한 받이대(2300)가 배치되며, 받이대(2300) 하부에는 베이스(2400)가 배치되어 있다. 그리고 헤드 장치(1000)의 우측으로 회동 아암(2200a)에 매달려 있는 것이 컨트롤러(2200)이다.

이와 같이 헤드 장치(1000)는, 밀링 머신(2000)의 중앙으로 테이블(2100)의 상부에 배치되어 있고, 그 주축(300)의 하단에는 소망하는 공구(미도시)가 장착될 수 있는 구조를 갖고 있으며, 공작물(미도시)은 테이블(2100) 위에 배치된다.

공작물의 가공을 위한 동력전달 경로를 간단히 언급하면 다음과 같다.

우선 서보 모터(100)의 속도 제어는 컨트롤러(2200)에서 담당하도록 서보 모터(100)와 컨트롤 박스는 전기적으로 연결되어 있다. 우선 선정된 공작물의 가공조건에 맞는 공구를 주축(300)에 장착한다.

그리고 전원을 넣고 서보 모터(100)를 작동시키면, 서보 모터(100)의 구동력이 서보 모터(100)에 결합된 제 1풀리(510)에서 V형 밸트(520)를 거쳐 주축(300)에 결합된 제 2풀리(530)로 전달되고, 주축(300)과 공구가 회전하게 되어 공작물이 가공될 수 있다.

이 때 별도의 변속 구조가 서보 모터(100)와 주축(300) 사이에 배치되지 않지만, 가공조건에 따른 서보 모터(100)의 변속은 컨트롤러(2200)의 조작으로 설정함이 가능하다.

아울러 서보 모터(100) 및 주축(300)이 일체형인 단일의 프레임(400)으로 조립되어 있기 때문에, 분리형의 프레임 구조에 비해 가공시 발생하는 진동이 상대적으로 덜한 구조가 마련될 수 있다.

이상에서 상술한 본 고안에 따른 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치(1000)에서, 직류 전기식 서보 모터(100)를 동력발생수단으로 채용/설명하고 있지만 이외에, 변속의 전기적 제어가 가능한 유압식 서보 모터로 대체하여사용할 수 있다.

아울러 동력전달부(500)로서, 밸트(520)와 각 풀리(510,530)의 결합구조를 사용한다고 설명하고 있지만 이외에, 서보 모터 및 주축(300)에 각각 서로 맞물리는 각 기어를 결합하는 기어결합식 동력전달수단으로 대체하여 사용할 수 있다.

이상과 같은 본 고안에 따른 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에 의하면, 서보 모터와 주축 사이에 별도의 변속구조(예를 들어 기어결합장치 등)가 불필요하여 보다 간소화된 동력전달체계가 마련되고, 더불어 변속이 전기적으로 제어 가능한 서보 모터의 채용에 의해 동력전달율을 획기적으로 극대화할 수 있는 특징이 있다.

이에 따라 주축의 고속 회전을 담보할 수 있기 때문에, 생산성 향상에 기여할 수 있다.

그리고 서보 모터 및 주축 그리고 동력전달부가 모두 결합/조립되는 프레임을 일체형 단일화한 구조로서 마련하였기 때문에, 가공시 발생하는 진동이 대폭 저감되고 이에 따라 밀링 머신의 고정밀도가 담보되어 IT산업분야의 제품(예를 들어 휴대폰 등)에 관한 정밀금형 가공이 가능하고, 더불어 지름 1mm 내외의 소형 엔드밀 공구의 장착/사용이 가능한 장점이 있다.

비록 본 고안이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 첨부된 청구의 범위는 본 고안의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (3)

1. 동력발생수단의 동력을 풀리와 밸트에 의해 연결하여 주축을 회전시키는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치에 있어서,

   상기 풀리(510,530)와 밸트(520)가 주축(300)을 회전시키는 속도를 가변하는 기어변속구성이 배제되고, 상기 기어변속구성이 배제된 주축(300)을 회전시키는 공간을 제공하는 프레임(400)이 동력전달부(500)에서 주축(300)의 외면까지 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프레임(400)의 상부 위에는, 상기 동력발생수단(100)의 주변으로 설치되는 커버(410)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 동력발생수단은

   전기적인 속도제어변속이 가능한 서보모터(100)인 것을 특징으로 하는 단일 프레임 구조를 갖는 수직형 밀링 머신의 헤드 장치.