KR20050022552A

KR20050022552A - 공구대 이송형 피씨엔씨

Info

Publication number: KR20050022552A
Application number: KR1020030057468A
Authority: KR
Inventors: 손석옥
Original assignee: 손석옥
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-08
Also published as: KR100544370B1

Abstract

본 발명은 컴퓨터를 이용하여 수치제어를 하여 가공물을 조각 또는 절삭하는 공작기계인 피씨엔씨에 관한 것으로서, 특히 작업 테이블은 고정시키고 이송공구대를 X축으로 이동할 수 있도록 하여 작업의 정밀도를 크게 향상시킨 공구대 이송형 피씨엔씨에 관한 것이다.

본 발명은 상부프레임과 하부프레임으로 형성된 몸체프레임과, 상기 상부프레임의 상부에 설치되며 절삭공구가 장착되는 이송공구대와, 전체적인 작동을 콘크롤하기위한 컴퓨터를 포함하여 구성되는 피씨엔씨에 있어서;

상기 하부프레임의 상부에는 공작물이 설치되는 작업플레이트가 고정되어 설치되고, 상기 상부프레임의 상부에 설치되는 이송공구대는 X축으로 이송가능하도록 설치되며, 상기 이송공구대에는 Y축으로 이송가능한 Y축 이송블럭이 설치되며, 상기 Y축 이송블럭에는 수직으로 이동가능하며 절삭공구가 장착되는 스핀들모터가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

공구대 이송형 피씨엔씨{Personal Computer based Numerical Control}

본 발명은 컴퓨터를 이용하여 수치제어를 하여 가공물을 조각 또는 절삭하는 공작기계인 피씨엔씨(PCNC)에 관한 것으로서, 특히 작업 테이블은 고정시키고 이송공구대를 X축으로 이동할 수 있도록 하여 작업의 정밀도를 크게 향상시킨 공구대 이송형 피씨엔씨에 관한 것이다.

일반적으로 각종의 입체적 형상을 조각하는 3차원 조각기나 피씨엔씨의 경우, 공작물을 설치하는 작업 테이블이 전후의 X축 방향으로 이동 가능하도록 구성되며, 상기 테이블의 상부를 가로질러 Y축 방향으로 이동가능한 공구대가 설치된 것이 사용되고있다.

그러나 이러한 종래의 피씨엔씨는 테이블을 이동시키면서 가공위치를 조절하는 방식이다. 즉, X,Y,Z축의 3방향 중에서 한 방향의 이동을 테이블을 통하여 구현하는 방식인 것이다.

이러한 종래의 구조는 육중한 테이블을 이동하여 공구의 위치좌표를 잡아야 하므로, 그 정밀도에 있어서 오차의 범위가 크며, 따라서 정밀도에 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 피씨엔씨가 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 테이블이 이동시키지 않으면서도 절삭공구를 3차원적으로 이동하며 가공을 할 수 있도록 하여 가공의 정밀도를 더욱 상승시킬 수 있는 피씨엔씨를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 소형의 조각기와 대형의 공작기계로도 사용할 수 있는 피씨엔씨를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적은 이송공구대 자체를 X,Y방향으로 수치제어되어 이동할 수 있도록 된 본 발명의 구성에 의하여 달성될 수 있는 바, 첨부된 도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 정면도이고, 도2는 본 발명의 우측면도이며, 도3은 본 발명의 평면도이고,도4는 본 발명의 X축 이동원리를 보여주는 구성도이고 도5는 그 평면 구성도이다. 본 도면들은 본 발명의 개략적인 구성을 나타낸 것으로서, 일부는 단면의 해칭이나 은선처리를 하지 않은 부분도 있다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명은, 상부프레임(2)과 하부프레임(1)으로 형성된 몸체프레임과, 상기 상부프레임(2)의 상부에 설치되며 절삭공구가 장착되는 이송공구대(5)와, 전체적인 작동을 콘크롤하기위한 컴퓨터(미도시)를 포함하여 구성되는 피씨엔씨에 있어서;

상기 하부프레임(1)의 상부에는 공작물이 설치되는 작업플레이트(3)가 고정되어 설치되고, 상기 상부프레임(2)의 상부에 설치되는 이송공구대(5)는 X축으로 이송가능하도록 설치되며, 상기 이송공구대(5)에는 Y축으로 이송가능한 Y축 이송블럭(21)이 설치되며, 상기 Y축 이송블럭(21)에는 수직으로 이동가능하며 절삭공구가 장착되는 스핀들모터(36)가 설치된 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 이송공구대(5)가 폭방향이 Y축 방향은 물론 길이방향인 X축 방향으로도 이동할 수 있도록 구성된 것이다.

또한 상기 상부프레임(2)의 양단(폭방향의 양단)에는 길이방향을 따라 전후로 안내레일(4)과 X축볼스크류(10)가 설치되며, 상기 이송공구대(5)의 양쪽 하단부에 상기 상부프레임의 안내레일(4)을 타고 이동가능한 안내홈(14)이 형성되며, 상기 이송공구대의 중앙부에는 서보모터(15)가 설치되며, 상기 이송공구대의 양쪽 단부에는 상기 서보모터(15)로부터 타이밍벨트(16)를 통하여 동시에 회전력을 전달받는 벨트풀리(11)가 설치되며, 상기 벨트풀리(11)와 연결되어 일체로 회전하며 그 내부로 상기 X축볼스크류(10)가 치합(나사식으로 서로 대응하는 것을 나타내는 표현으로서 이하 동일한 의미로 사용한다)되어 통과하는 볼스크류하우징(12)이 설치되어 상기 이송공구대의 서보머터의 회전에 의하여 이송공구대가 길이방향 전후로 이동가능하도록 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 하나의 서보모터(15)를 통하여 폭방향 양쪽의 두개의 X축 볼스크류(10)에 대하여 동시에 길이방향 전후로 이동할 수 있도록 구성한 것이다.

이를 통하여 X축 방향으로의 이송정밀도를 더욱 향상시킬 수 있게된다.

또한 도6 내지 도10에서와 같이, 상기 이송공구대(5)에는 안내레일(13)이 설치되며, 상기 Y축이송블럭(21)에는 상기 이송공구대(5)의 안내레일(13)을 타고 Y축 방향으로 이동가능하도록 안내홈(23)이 형성되며, 상기 이송공구대의 양측 단부에는 Y축볼스크류(22)가 설치되고, 상기 이송공구대의 일측에는 Y축 서보모터(37)가 설치되며, 상기 Y축 이송블럭(21)에는 상기 Y축 볼스크류(22)가 치합되어 관통하는 Y축 볼스크류하우징(22)이 설치되어, 상기 Y축 볼스크류의 회전에 의하여 상기 Y축이송블럭이 Y축 방향으로 이동가능하도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 Y축이송블럭(21)에는 수직이송용의 서보모터(32)와 상기 서보모터(32)의 회전력을 전달받는 Z축 볼스크류(30)와 수직으로 형성된 수직안내대(31)가 설치되며, 상기 수직안내대(31)를 타고 수직으로 이동가능하도록 스핀들모터(36)가 장착된 스핀들모터지지대(35)가 설치되되 상기 스핀들모터지지대(35)에는 상기 z축 볼스크류(30)가 치합되어 관통하는 Z축 볼스크류하우징(34)이 설치되어, 상기 Z축볼스크류(30)의 회전에 의해 스핀들모터(36)가 수직으로 이동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

물론 상기 서보모터(32)의 회전축과 상기 Z축 볼스크류(30)에는 벨트풀리를 형성하여 타이밍벨트(이도시)를 통하여 서로 회전력이 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 서보모터(32)가 회전하면, 상기 회전력은 Z축볼스크류(30)에 전달되어 Z축볼스크류가 회전하게 되며, Z축볼스크류가 회전하게 되면 상기 Z축볼스크류와 치합되는 Z축 볼스크류하우징(34)이 상하로 이동하게 되는 것이다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동원리를 도1 내지 도10을 참조로하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 가공하고자하는 공작물을 하부프레임(1)의 작업플레이트(3)에 고정하고, 절삭공구가 이동하면서 미리 컴퓨터에 입력된 가공할 형태대로 3차원적으로 가공하게 된다.

절삭공구가 장착된 스핀들모터(36)는 Y축 이송블럭(21)에 설치되며, 상기 Y축 이송블럭(21)은 이송공구대(5)에 설치되어, 결국 스핀들모터(36)는 Y축 이송블럭(21)과 이송공구대(5)의 운동에 종속되게 된다.

따라서, 스핀들모터의 가공할 정위치는 이송공구대(5)의 운동에 의하여 X축 방향으로 제어되게 되며, Y축 이송블럭(21)의 운동에 의하여 Y축 방향으로 제어되게 되는 것이다.

또한 스핀들모터의 Z축 방향으로의 제어는 스핀들모터 지지대(35)가 Y축 이송블럭에 대하여 수직으로 이동함에 따라 수행되게 된다.

이와 같이 이송공구대(5)와 Y축 이송블럭(21)과 스핀들모터(36)의 이동에 의하여 스핀들모터에 장착된 절삭공구의 위치가 3차원적으로 정교하게 제어되게 되는 것이다.

물론, 이와 같은 위치의 제어는 컴퓨터에 의해서 정교하게 제어되게 되며, 서보모터와 타이밍벨트 및 볼스크류의 정밀한 위치제어를 통하여 고도로 정밀하게 이루어지게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명은 공작물이 설치된 작업테이블은 움직이지 않고 고정된 체로 작업이 수행되기 때문에 작업정밀도를 크게 향상시킬 수 있음은 물론이고, 소형의 3차원 조각기에서부터 대형의 공작기계에 까지 폭넓게 대체가 가능하여 작업영역을 크게 확장시킬 수 있게되는 것이다.

도1은 본 발명의 정면도

도2는 본 발명의 우측면도

도3은 본 발명의 평면도

도4는 본 발명의 X축 이동원리를 보여주는 구성도

도5는 본 발명의 X축 이동원리를 보여주는 평면 구성도

도6은 본 발명에 따른 이송공구대부의 구성도

도7은 본 발명에 따른 이송공구대부분의 부분구성도

도8은 본 발명에 따른 이송공구대부분의 다른 부분구성도

도9는 본 발명의 Y축 이송블럭의 구조도

도10은 본 발명의 Y축 이송블럭의 부분 구조도

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1: 하부프레임 2: 상부프레임

3: 작업플레이트 4: 안내레일

5: 이송 공구대 6: X축 볼스크류 브라켓

10: X축 볼스크류 11: 벨트풀리

12: X축 볼스크류 하우징 15: 서보모터

16: 타이밍 벨트 20: Y축 볼스크류

21: Y축 이송블럭 22: Y축 볼스크류 하우징

30: Z축 볼스크류 31: 수직 안내대

34: Z축 볼스크류 하우징

Claims

상부프레임과 하부프레임으로 형성된 몸체프레임과, 상기 상부프레임의 상부에 설치되며 절삭공구가 장착되는 이송공구대와, 전체적인 작동을 콘크롤하기위한 컴퓨터를 포함하여 구성되는 피씨엔씨에 있어서;

상기 하부프레임의 상부에는 공작물이 설치되는 작업플레이트가 고정되어 설치되고, 상기 상부프레임의 상부에 설치되는 이송공구대는 X축으로 이송가능하도록 설치되며, 상기 이송공구대에는 Y축으로 이송가능한 Y축 이송블럭이 설치되며, 상기 Y축 이송블럭에는 수직으로 이동가능하며 절삭공구가 장착되는 스핀들모터가 설치된 것을 특징으로 하는 공구대 이송형 피씨엔씨.
제1항에 있어서;

상기 상부프레임의 양단에는 길이방향을 따라 전후로 안내레일과 X축볼스크류가 설치되며, 상기 이송공구대의 양쪽 하단부에 상기 상부프레임의 안내레일을 타고 이동가능한 안내홈이 형성되며, 상기 이송공구대의 중앙부에는 서보모터가 설치되며, 상기 이송공구대의 양쪽 단부에는 상기 서보모터로부터 타이밍벨트를 통하여 동시에 회전력을 전달받는 벨트풀리가 설치되며, 상기 벨트풀리와 연결되어 일체로 회전하며 그 내부로 상기 X축볼스크류가 치합되어 통과하는 X축볼스크류하우징(12)이 설치되어 상기 이송공구대의 서보머터의 회전에 의하여 이송공구대가 길이방향전후로 이동가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 공구대 이송형 피씨엔씨.
제1항 또는 제2항에 있어서;

상기 이송공구대에는 안내레일(13)이 설치되며, 상기 Y축이송블럭에는 상기 이송공구대의 안내레일(13)을 타고 Y축 방향으로 이동가능하도록 안내홈이 형성되며, 상기 이송공구대의 양측 단부에는 Y축볼스크류가 설치되고, 상기 이송공구대의 일측에는 Y축 서보모터(37)가 설치되며, 상기 Y축 이송블럭에는 상기 Y축 볼스크류가 치합되어 관통하는 Y축 볼스크류하우징(22)이 설치되어, 상기 Y축 볼스크류의 회전에 의하여 상기 Y축이송블럭이 Y축 방향으로 이동가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 공구대 이송형 피씨엔씨.
제1항 또는 제2항에 있어서;

상기 Y축이송블럭에는 수직이송용의 서보모터(32)와 상기 서보모터(32)의 회전력을 전달받는 Z축 볼스크류(30)와 수직으로 형성된 수직안내대(31)가 설치되며, 상기 수직안내대(31)를 타고 수직으로 이동가능하도록 스핀들모터가 장착된 스핀들모터지지대(35)가 설치되되 상기 스핀들모터지지대(35)에는 상기 z축 볼스크류(30)가 치합되어 관통하는 Z축 볼스크류하우징(34)이 설치되어, 상기 Z축볼스크류의 회전에 의해 스핀들모터가 수직으로 이동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 공구대 이송형 피씨엔씨.