KR20100119658A

KR20100119658A - 디지털 커터의 구동장치

Info

Publication number: KR20100119658A
Application number: KR1020090038708A
Authority: KR
Inventors: 박형기
Original assignee: 박형기
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2010-11-10
Also published as: KR101077456B1

Abstract

본 발명은 디지털 제어 시스템을 탑재한 커터에서 특정 모양으로 인쇄되어 있는 형상을 따라 커터가 이동하면서 절단작업을 수행하는 디지털 커터에서 커터의 이동을 위한 동력을 제공하는 구동장치에 관한 것이다.

본 발명은 가공물의 커팅가공 등을 위한 커터의 이동시 타이밍 벨트를 이용한 랙기어 방식, 예를 들면 벨트가 고정되어 있고 타이밍 풀리가 벨트를 타고다니는 새로운 방식의 구동 메카니즘을 구현함으로써, 설비의 동력 효율을 향상시킬 수 있으며, 특히 정밀한 위치 제어가 가능하여 설비의 기능성 향상 및 취급의 편의성을 도모할 수 있는 디지털 커터의 구동장치를 제공한다.

디지털 커터, 컴퓨터 제어시스템, 타이밍 벨트, 타이밍 풀리, 랙기어 방식

Description

디지털 커터의 구동장치{Drive unit for digital cutter}

본 발명은 디지털 커터의 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디지털 제어 시스템을 탑재한 커터에서 특정 모양으로 인쇄되어 있는 형상을 따라 커터가 이동하면서 절단작업을 수행하는 디지털 커터의 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 커터는 드릴, 스핀들 등과 같은 공구를 고속으로 회전시켜 작업 테이블상의 가공물을 가공하는 설비이다.

상기 디지털 커터는 가공물의 고정을 위한 작업 테이블, X축 방향 및 Y축 방향, 그리고 Z축 방향으로 동작하는 커터 어셈블리, 상기 커터 어셈블리를 구동하기 위한 구동부, 상기 구동부의 제어를 위한 콘트롤 패널로 구성되는 하드웨어, 이들 하드웨어를 운영하기 위한 컴퓨터 제어시스템, 상기 컴퓨터 제어시스템에 의한 커팅 작업 등을 수행하기 위하여 하드웨어 작동에 관련되는 자동 커팅 프로그램과 같은 소프트웨어 등을 포함한다.

이에 따라, 상기 디지털 커터는 컴퓨터 제어시스템에 의하여 운영되는 자동 커팅 프로그램이 실행되기에 앞서 가공물의 형상에 따른 커터의 가공궤적을 확정하여 컴퓨터 제어시스템에 입력하는 과정이 선행된 후, 작업 테이블상에 가공물을 고정시킨 다음, 설비의 가동을 ON시키면, 기 설정되어 있는 커팅 프로그램에 의해 동작하는 커터 어셈블리를 이용하여 가공물의 형상에 따른 커팅 작업을 수행할 수 있다.

이러한 디지털 커터는 다양한 소재의 박스, 포맥스, 폼보드, 아크릴, 목재까지 가공할 수 있으며, 카메라 장착으로 실사 또는 UV 장비로 출력된 소재를 다용도의 커터를 사용하여 커팅할 수 있다.

또한, 조작법이 간단하고 일러스트 데이타와 호환, 돔보마크 설정으로 아웃라인을 정밀하게 커팅할 수 있으며, 다양한 커터, 고속의 상하 움직임으로 연질의 소재도 자유자재로 가공하는 것이 가능하다.

이와 같은 디지털 커터에서 커터 어셈블리를 동작시키기 위한 구동수단으로서 벨트를 이용하는 방식을 적용하고 있다.

도 1은 종래 디지털 커터의 구동장치를 나타내는 일부 확대 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 작업 테이블(100)의 상부에는 커터를 포함하는 커터 헤드(110)가 배치되고, 상기 커터 헤드(110)는 작업 테이블(100)을 가로질러 배치되는 크로스 프레임(120)상에 지지되며, 상기 크로스 프레임(120)은 작업 테이블(100)의 양측에 설치되어 있는 타이밍 벨트(130)에 연결되어 X축 방향으로 이동가능하게 된다.

그리고, 상기 타이밍 벨트(130)는 양쪽의 타이밍 풀리(140) 사이에 걸쳐지는 형태로 설치되고, 상기 크로스 프레임(120)은 그 내측에 있는 LM 가이드(150)의 LM 블럭(150a)에 결합됨과 동시에 이 LM 블럭(150a)에 있는 브라켓(160)을 통해 타이밍 벨트(130)측에 연결된다.

여기서, 미설명 부호 150b는 LM 블럭과 슬라이드 결합되는 LM 레일을 나타낸다.

또한, 상기 타이밍 벨트(130)의 양단을 걸어주고 있는 양쪽 2개의 타이밍 풀리(140) 중에서 어느 1개는 구동모터(미도시)의 축에 연결되어 벨트를 움직여줄 수 있게 된다.

따라서, 가공물의 커팅가공 등을 위한 커터는 커터 헤드상에서 Z축 방향으로 상승 및 하강하는 동시에 크로스 프레임을 따라 Y축 방향으로 이동하고, 또 타이밍 벨트에 의해 이동가능한 크로스 프레임을 통해 X축 방향으로 이동하면서 커팅 작업을 수행하게 된다.

이렇게 종래의 구동장치는 일반적인 타이밍 벨트 구동방식, 예를 들면 고정되어 있는 타이밍 풀리가 타이밍 벨트를 돌려주는 방식으로서, 고정타입의 1개의 구동모터를 포함하며, 구동을 위한 타이밍 풀리가 구동용과 아이들용으로 구성되는 형태로 이루어져 있다.

그러나, 종래의 구동장치는 1개의 모터로 축을 구동하여 벨트를 움직이기 때문에 구동모터의 부하율이 많은 방식으로서, 벨트 소재와 벨트 텐션때문에 순간 정지를 했을 경우 정확한 위치결정이 어려운 단점이 있고, 또 벨트에 의한 소음, 진동이 큰 단점이 있다.

이로 인해, 가공물에 대한 정밀가공에 어려움이 있는 등 커팅가공과 관련한 우수한 품질을 확보하는데 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 가공물의 커팅가공 등을 위한 커터의 이동시 타이밍 벨트를 이용한 랙기어 방식, 예를 들면 벨트가 고정되어 있고 타이밍 풀리가 벨트를 타고다니는 새로운 방식의 구동 메카니즘을 구현함으로써, 설비의 동력 효율을 향상시킬 수 있으며, 특히 정밀한 위치 제어가 가능하여 설비의 기능성 향상 및 취급의 편의성을 도모할 수 있는 디지털 커터의 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 디지털 커터의 구동장치는 커터가 속해 있는 크로스 프레임상에 설치되어 함께 이동가능한 모터, 상기 모터의 축에 장착되며 설비측에 양단 고정되어 있는 타이밍 벨트와 맞물려 회전하는 타이밍 풀리, 상기 타이밍 풀리의 양옆에 설치되며 타이밍 벨트를 걸어주면서 타이밍 벨트의 경로를 타이밍 풀리측으로 유도하는 아이들 롤러 등을 포함하는 형태로 이루어지고, 타이밍 벨트를 타고다니면서 커터가 속해 있는 크로스 프레임 전체가 이동하여 커팅 공정을 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 타이밍 풀리와 아이들 롤러의 조합 형태는 타이밍 기어의 양편에 2개의 아이들 롤러가 삼각형 모양을 이루며 배치되는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 모터, 타이밍 벨트 및 타이밍 풀리, 그리고 아이들 롤러를 한 세트로 하는 구동수단은 커터 설비의 Y축 방향 양편에 각각 1세트씩 설치하여, 커터가 속해 있는 크로스 프레임의 이동시 양쪽 균형을 맞추면서 X축 방향으로 이동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 디지털 커터의 구동장치는 타이밍 벨트를 고정되어 있고 모터에 의해 구동되는 타이밍 풀리가 벨트를 타고다니는 구동방식을 채택함으로써, 슬립 등의 동력손실을 최소화할 수 있어 설비의 동력 효율을 최대한 높일 수 있는 장점이 있고, 벨트가 고정되어 있어 순간 정지했을 경우에도 정확한 위치결정이 가능함과 더불어 소음, 진동이 적은 장점이 있으며, 타이밍 벨트를 이용한 랙기어 방식의 정밀구동을 통해 커터의 위치를 정확하게 제어할 수 있는 등 기능적인 측면에서의 향상과 취급의 편의성에 따른 작업성 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 커터의 구동장치를 나타내는 일부 확대 사시도와 정면도이다.

도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 구동장치의 커터가 속해 있는 커터 헤드(11)를 포함하는 크로스 프레임(12) 전체를 X축 방향으로 구동시켜주는 수단으로서, 모터(17), 타이밍 풀리(14) 및 타이밍 벨트(13), 아이들 롤러(18)을 포함하여 구성되며, 크로스 프레임(12)의 측단부에 설치되는 다수의 플레이트 조합 형태로 이루어진 지지체(16)가 마련되고, 이때의 지지체(16)상에 타이밍 풀리(14)와 아이들 롤러(18)들이 적절한 배치관계를 갖는 동시에 타이밍 벨트(13)와 적절히 연결되면서 회전가능한 구조로 설치된다.

여기서, 상기 지지체(16)는 상부 플레이트를 이용하여 크로스 프레임(12)측에 고정되는 동시에 하부 플레이트를 통해 모터(17) 등을 지지하게 되며, 크로스 프레임(12)의 이동시 함께 이동될 수 있도록 되어 있다.

상기 타이밍 풀리(14)는 타이밍 벨트(13)와 맞물려 회전하면서 크로스 프레임(12) 전체의 이동을 위한 견인력을 제공하는 수단으로서, 지지체(16)의 하부 플레이트상에 수직설치되어 있는 모터(17)의 축에 일체식으로 결합되고, 모터 구동시 회전될 수 있도록 되어 있다.

상기 아이들 롤러(18)는 타이밍 벨트(13)를 걸어주면서 타이밍 벨트(13)의 경로를 타이밍 풀리(15)측으로 유도하는 수단으로서, 상하부 플레이트 사이에 고정되는 아이들 샤프트(20)에 끼워져 자유롭게 회전될 수 있도록 설치된다.

예를 들면, 상기 아이들 샤프트(20)는 상하부 플레이트 사이에 걸쳐지는 형태로 고정 설치되고, 이렇게 설치되는 아이들 샤프트(20)상에 아이들 롤러(18)가 베어링을 매개로 조립된 후에 빠지지 않도록 고정된다.

특히, 상기 타이밍 풀리(14)와 2개의 아이들 롤러(18)의 조합은 대략 삼각형 모양을 이루며 배치되는 형태의 조합으로 이루어져 있다.

즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 바깥쪽으로 타이밍 풀리(14)가 배치되고 이와 접하여 안쪽 양옆으로 아이들 롤러(18)가 배치되는 삼각형의 배치관계가 만들어진다.

이에 따라, 타이밍 벨트(13)는 한쪽 아이들 롤러(18)의 내측을 통해 진입한 후, 롤러면을 타고 바깥쪽으로 방향을 꺽어 진행한 다음, 타이밍 풀리(14)를 반바퀴 정도 경유하면서 맞물리게 되고, 계속해서 롤러면을 타고 안쪽으로 진행한 다음, 방향을 꺽어 다른 한쪽 아이들 롤러(14)의 내측을 통해 연장되는 진행경로를 갖게 된다.

상기 타이밍 벨트(13)가 커터 설비의 길이방향을 따라 X축 방향으로 설치되고, 이에 따라 커터가 속해 있는 크로스 프레임(12)을 X축 방향으로 이동시켜줄 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 타이밍 벨트(13)는 작업 테이블(10)이 속해 있는 테이블 프레임(19)의 측면부를 따라 나란하게 배치된 후, 양단부가 벨트 고정장치(21)에 의해 고정되는 형태로 설치된다.

이에 따라, 고정되어 있는 타이밍 벨트를 타이밍 풀리가 타고다니는 방식으로 크로스 프레임을 구동시킬 수 있는 일종의 랙기어 방식의 구동 메카니즘이 만들어질 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 커터 및 커터 헤드(11)가 속해 있는 크로스 프레임(12)의 X축 방향 이동을 보다 안정적으로 확보해줄 수 있는 수단을 제공한다.

이를 위하여, 크로스 프레임(12)과 테이블 프레임(19) 사이에는 LM 가이드(15)가 개재되어 크로스 프레임(12)의 X축 방향 이동을 정확히 안내해줄 수 있게 된다.

좀더 구체적으로는, 상기 LM 가이드(15)의 LM 레일(15b)은 테이블 프레임(19)의 측면부를 따라 길게 설치되고, 이에 슬라이드 결속되는 LM 블럭(15a)은 크로스 프레임(12)에 있는 지지체(16)상에 설치된다.

이에 따라, 크로스 프레임(12)은 이동시 LM 가이드(15)의 안내를 받으면서 정확히 X축 방향으로 이동될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치가 속해 있는 디지털 커터 설비의 전체적인 형태를 나타내는 정면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 디지털 커터에는 다수의 풀리 및 벨트 조합 형태로 이루어진 작업 테이블(10)이 마련되고, 상기 작업 테이블(10)의 상부에는 가공물에 대한 커팅 가공 등을 수행하는 커터 및 커터 헤드(11)의 X축 방향 이동을 위한 크로스 프레임(12)이 배치된다.

그리고, 구동장치의 타이밍 풀리(14)와 결속되는 타이밍 벨트(13)는 테이블 프레임(19)의 측면을 따라 나란하게 배치되면서 그 양단부가 프레임측에 벨트 고정장치(21)에 의해 고정 설치된다.

또한, 상기 크로스 프레임(12)의 측면쪽에 마련되어 있는 지지체(16)에는 실질적인 구동을 위한 수단들인 모터(17), 타이밍 풀리(14) 및 아이들 롤러(18)가 구비된다.

특히, 상기 모터(17), 타이밍 벨트(13) 및 타이밍 풀리(14), 그리고 아이들 롤러(18) 등을 포함하는 구동수단의 경우, 커터 설비의 Y축 방향 양편, 즉 테이블 프레임(20)의 양쪽 측면부에 각각 1세트씩 마련되어 동시에 구동될 수 있게 되므로서, 크로스 프레임(12)은 양쪽 균형을 유지하면서 X축 방향으로 이동할 수 있게 된다.

따라서, 상기 모터(17)가 작동하면 타이밍 벨트(13)와 맞물려 있는 타이밍 풀리(14)가 회전하면서 타이밍 벨트(13)를 타고 한쪽 방향으로 왕복 진행하게 되므로, 커터, 커터 헤드 및 크로스 프레임 전체가 X축 방향으로 이동될 수 있고, 이때 커터에 의해 커팅 가공이 수행될 수 있다.

이와 같이, 타이밍 벨트를 고정되어 있고, 이렇게 고정되어 있는 타이밍 벨트를 타고다니는 형태로 이동이 이루어지게 되므로서, 동력의 손실없이 정확한 구동이 이루어질 수 있고, 결국 구동장치의 동력 효율을 높일 수 있으며, 또 커터의 위치를 정확히 제어하는 것도 용이하다.

그리고, 커터가 순간 정지하는 경우에도 정확한 위치결정이 가능함은 물론, 구동시 소음과 진동 또한 최대한 줄일 수 있다.

도 1은 종래 디지털 커터의 구동장치를 나타내는 일부 확대 사시도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 커터의 구동장치를 나타내는 일부 확대 사시도

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 커터의 구동장치를 나타내는 정면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 커터의 구동장치에서 타이밍 풀리와 타이밍 벨트 간의 배치관계를 보여주는 개략도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치가 속해 있는 디지털 커터 설비의 전체적인 형태를 나타내는 정면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 작업 테이블 11 : 커터 헤드

12 : 크로스 프레임 13 : 타이밍 벨트

14 : 타이밍 풀리 15 : LM 가이드

16 : 지지체 17 : 모터

18 : 아이들 롤러 19 : 테이블 프레임

20 : 아이들 샤프트 21 : 벨트 고정장치

Claims

커터가 속해 있는 크로스 프레임(12)상에 설치되어 함께 이동가능한 모터(17)와, 상기 모터(17)의 축에 장착되며 설비측에 양단 고정되어 있는 타이밍 벨트(13)와 맞물려 회전하는 타이밍 풀리(14)와, 상기 타이밍 풀리(14)의 양옆에 설치되며 타이밍 벨트(13)를 걸어주면서 타이밍 벨트(13)의 경로를 타이밍 풀리(14)측으로 유도하는 아이들 롤러(18)를 포함하며, 타이밍 벨트를 타고다니면서 커터가 속해 있는 크로스 프레임 전체가 이동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 디지털 커터의 구동장치.
청구항 1에 있어서, 상기 타이밍 풀리(14)와 아이들 롤러(18)는 타이밍 기어(14)의 양편에 2개의 아이들 롤러(18)가 삼각형 모양을 이루며 배치되는 형태로 조합되는 것을 특징으로 하는 디지털 커터의 구동장치.
청구항 1에 있어서, 상기 타이밍 벨트(13)가 커터 설비의 길이방향을 따라 X축 방향으로 설치되어, 커터가 속해 있는 크로스 프레임(12)을 X축 방향으로 이동시켜줄 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 디지털 커터의 구동장치.
청구항 1에 있어서, 상기 커터가 속해 있는 크로스 프레임(12)의 X축 방향 이동시 크로스 프레임(12)과 테이블 프레임(19) 사이에 개재되어 크로스 프레임(12)의 X축 방향 이동을 정확히 안내하는 LM 가이드(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 디지털 커터의 구동장치.
청구항 1에 있어서, 상기 모터(17), 타이밍 벨트(13) 및 타이밍 풀리(14), 그리고 아이들 롤러(18)를 포함하는 구동수단은 커터 설비의 Y축 방향 양편에 각각 1세트씩 마련되어, 커터가 속해 있는 크로스 프레임이 양쪽 균형을 유지하면서 X축 방향으로 이동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 디지털 커터의 구동장치.