KR20140083097A - 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법 - Google Patents

공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛과 제어유닛에 의해 실제 스핀들의 출력에 따라 스핀들을 클램핑 또는 언클램핑하는 힘을 실시간으로 조절하면서 스핀들을 클램핑 또는 언클램핑하여 다양한 공작기계, 다양한 공작물의 형태, 또는 다양한 가공 환경에서도 공작물의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법{SPINDLE CLAMPING AND UNCLAMPING AUTOMATIC CONTROL DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛과 제어유닛에 의해 실제 스핀들의 출력에 따라 스핀들을 클램핑 또는 언클램핑하여 공작물의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.
터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
종래 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 장치는 공작기계의 종류나 공작물의 가공 깊이와 형상 또는 공작기계에 사용되는 모터의 종류에 관계없이 항상 일정한 압력으로만 스핀들을 클램핑하여 공작물의 가공중에 스핀들이 진동으로 인해 떨리게 되는 문제점이 있었다.
또한, 스핀들이 너무 큰 힘으로 클램핑되거나 너무 작은 힘으로 클램핑 되면 스핀들의 진동이 발생되어 공작물의 가공정밀도가 감소되고, 진동에 의한 소음 등이 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 장치는 유압피스톤을 사용하여 스핀들을 클램핑하였다. 그러나 유압피스톤에 의해 스핀들을 클램핑하는 경우에는 낮거나 높은 두 가지 압력형태로만 스핀들을 클램핑(low, high 타입의 클램핑)할 수 있어, 실제 가공 중에 실시간으로 변동되는 스핀들 모터의 출력을 고려하지 않은 상태로 스핀들을 클램핑함에 따라, 여전히 공작물의 가공 정밀도가 현저히 감소하는 문제점이 있었다.
대한민국특허 출원번호 제10-2000-0066083호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛과 제어유닛에 의해 실제 스핀들의 출력에 따라 스핀들을 클램핑 또는 언클램핑하는 힘을 실시간으로 조절하면서 스핀들을 클램핑 또는 언클램핑하여 다양한 공작기계, 다양한 공작물의 형태, 또는 다양한 가공 환경에서도 공작물의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 스핀들 모터에 의해 구동되는 스핀들을 구비하는 공작기계에 있어서, 상기 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛; 및 제어유닛;을 포함하되, 상기 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛은 상기 스핀들의 외주연을 둘러싸도록 설치되는 스핀들 디스크; 구동력을 발생시키는 한 쌍의 모터; 상기 한 쌍의 모터 회전 구동력에 의해 구동되는 한 쌍의 동력전달유닛; 상기 한 쌍의 동력전달유닛에 결합되어 상기 한 쌍의 동력전달유닛의 구동에 연동하여 서로 대향되는 직선왕복운동을 하는 한 쌍의 클램핑 부재;를 구비하고, 상기 한 쌍의 클램핑 부재는 상기 스핀들 디스크의 양측면에 서로 마주하도록 배치되고, 서로 대향되는 직선왕복운동을 통해 상기 한 쌍의 클램핑 부재의 각각의 일측면이 상기 스핀들 디스크의 일측면을 클랭핑하거나 언클램핑하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 제어유닛은 실제 스핀들 모터의 출력을 검출하는 스핀들 모터 출력 검출부; 최적의 스핀들 모터 출력에 대한 데이터를 저장하는 스핀들 모터 출력 데이터 저장부; 상기 스핀들 모터 출력 검출부에서 검출된 실제 스핀들 모터의 출력과 상기 스핀들 모터 출력 데이터 저장부에 저장된 최적의 스핀들 모터 출력을 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 결과에 따라 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하는 모터 컨트롤부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치는 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 큰 경우에는 상기 한 쌍의 클램핑 부재가 상기 스핀들 디스크를 언클램핑 하도록 상기 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하거나, 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 작은 경우에는 상기 한 쌍의 클램핑 부재가 상기 스핀들 디스크를 클램핑 하도록 상기 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 한 쌍의 모터는 스텝모터이고, 상기 한 쌍의 클램핑 부재와 상기 한 쌍의 동력전달유닛은 랙과 피니언 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 방법은 스핀들 모터 출력 검출부에서 스핀들 모터에 의해 구동되는 실제 스핀들 모터의 출력을 검출하는 단계; 스핀들 모터 출력 데이터 저장부에 의해 최적의 스핀들 모터 출력 데이터를 검출하는 단계; 상기 스핀들 모터 출력 검출부에서 검출된 실제 스핀들 모터 출력과 상기 스핀들 출력 데이터 저장부에 저장된 최적의 스핀들 모터 출력을 비교하는 단계; 비교 결과 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력과 동일한 지 여부를 판단하는 단계; 비교 결과 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력과 동일하지 않은 경우 상기 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하는 단계;로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 방법의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 모터의 회전 구동량을 제어하는 단계는 비교 결과 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 큰 경우에는 상기 스핀들 디스크를 언클램핑하도록 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하거나, 비교 결과 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 작은 경우에는 상기 스핀들 디스크를 클램핑하도록 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하는 단계;를 추가로 구비할 수 있다.
본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법은 스핀들의 실제 스핀들 모터 출력과 최적의 스핀들 모터 출력을 실시간으로 비교하여, 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛과 제어유닛을 통해 스핀들의 클램핑 또는 언클램핑 압력을 제어하여 공작물의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법은 실시간으로 스핀들의 클램핑/언클램핑 압력을 제어하여 가공품의 오차발생율을 최소화하여 공작물의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법은 스핀들의 클램핑 중에서 발생하는 진동을 최소화하여 진동으로 인한 소음을 감소시키고, 이에 따라 작업환경을 개선하여 작업자의 편의를 도모할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법은 다양한 공작기계, 다양한 공작물, 다양한 가공환경에서 사용되는 공작기계에 적용이 가능하여 공작기계의 제작비용 및 제작시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계(1)의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치(100)의 개념도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치를 구성하는 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛의 작동원리의 개념도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치를 구성하는 제어유닛의 상세 개념도를 나타낸다.
도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 방법의 절차도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계(1)의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치(100)의 개념도를 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치(100)를 구성하는 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛(10)의 작동원리의 개념도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치(100)를 구성하는 제어유닛(20)의 상세 개념도를 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치(100)를 설명한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치(100)는 공작기계(1)에 장착될 수 있다.
반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면 스핀들(3)은 스핀들 모터(2)에 의해 구동된다.
스핀들 모터(3)와 스핀들(3)은 구동벨트로 연결된다. 스핀들 모터(3)의 회전동력을 구동벨트가 전달받아 스핀들(3)을 회전시키게 된다.
스핀들(3)의 일단에는 공작물(5)을 파지하기 위한 척(4)이 설치된다.
척(4)에 설치된 공작물(5)은 공구(6)에 의해 가공된다.
이처럼 공작물(5)이 공구(6)에 의해 가공될 때, 필요에 따라 스핀들(3)을 클램핑 또는 언클램핑 할 수 있으며, 스핀들의 회전속도, 공작물의 형태와 원하는 가공형상, 공구의 종류에 따라 스핀들(3)의 클램핑/언클램핑 압력을 다르게 할 필요가 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치(100)는 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛(10), 및 제어유닛(20)으로 이루어진다. 또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛(10)은 스핀들 디스크(11), 한 쌍의 모터(12, 13), 한 쌍의 동력전달유닛(14, 15), 및 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)로 이루어진다.
스핀들 디스크(11)는 스핀들(3)의 외주연을 둘러싸도록 설치된다. 스핀들(3)이 고속으로 회전하고, 이러한 스핀들(3)을 직접 클램핑하기 어렵기 때문이다.
한 쌍의 모터(12, 13)가 구동력을 발생시키고, 이러한 구동력에 따라 스핀들 디스크(11)를 클램핑하는 압력의 강도가 달라지게 된다.
반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 이러한 한 쌍의 모터(12, 13)는 스텝모터(step moter)로 이루어질 수 있다.
한 쌍의 동력전달유닛(14, 15)이 한 쌍의 모터(12, 13)에 각각 설치되고, 한 쌍의 모터(12, 13)의 회전 구동에 연동되어 구동된다.
한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)는 한 쌍의 동력전달유닛(14, 15)에 결합되도록 설치된다. 또한, 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)는 한 쌍의 동력전달유닛(14, 15)의 구동에 연동하여 서로 대향되는 직선운동을 하게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)는 스핀들 디스크(11)의 양측면에 서로 마주하도록 배치되고, 한 쌍의 동력전달유닛(14, 15)의 구동에 연동하여 서로 대향되는 직선왕복운동을 하게 되고, 이에 따라 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)의 각각의 일측면이 스핀들 디스크(11)의 일측면을 클랭핑하거나 언클램핑할 수 있게 된다.
도 1과 도 2에 도시된 것처럼, 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치(100)의 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)와 한 쌍의 동력전달유닛(14, 15)은 랙과 피니언 형태로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 한 쌍의 모터(12, 13)가 제어유닛(20)에 의해 서로 반대방향으로 회전운동하게 되면, 한 쌍의 모터(12, 13)에 각각 연결된 동력전달유닛(14, 15)(피니언)이 서로 반대방향으로 회전하게 된다. 이후, 동력전달유닛(14, 15)에 연결된 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)(랙)가 서로 대향되는 직선운동을 하면서 스핀들 디스크(11)를 클램핑 또는 언클램핑 하게 된다.
도 2를 참고하여 클램핑 또는 언클램핑 작동원리를 설명한다.
스핀들 디스크(11)를 클램핑하기 위해, 제어유닛(20), 더욱 상세하게는 후술하는 제어유닛(20)의 모터 컨트롤부(24)에서 왼쪽에 위치한 모터(12)가 시계방향(clockwise)으로 회전하고, 왼쪽에 위치한 모터(12)에 연결된 동력전달유닛(14)이 시계방향(clockwise)으로 회전하고, 이에 따라 클램핑 부재(16)의 일측면이 스핀들 디스크(11)를 클램핑 하도록 오른쪽(right side)으로 직선운동하게 된다. 왼쪽에 위치한 모터(13)가 시계방향으로 회전할 때, 오른쪽에 위치한 모터(14)는 반시계방향(counterclockwise)으로 회전하고, 오른쪽에 위치한 모터(13)에 연결된 동력전달유닛(15)이 반시계방향으로 회전하고, 이에 따라 클램핑 부재(17)의 일측면이 스핀들 디스크(11)를 클램핑 하도록 왼쪽(left side)으로 직선운동하게 된다.
스핀들 디스크(11)의 언클램핑 동작은 상술한 동작의 반대로 이루어진다.
이에 따라 스핀들 디스크(11)가 실시간으로 적절한 압력으로 클램핑 또는 언클램핑 되고, 최종적으로 스핀들(3)이 실시간으로 적절한 압력으로 클램핑 또는 언클램핑 된다.
도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 제어부유닛(20)은 스핀들 모터 출력 검출부(21), 스핀들 모터 출력 데이터 저장부(22), 비교부(23), 및 모터 컨트롤부(24)로 이루어진다.
스핀들 모터 출력 검출부(21)에서 실제 스핀들 모터(2)의 출력을 검출한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이러한 실제 스핀들 모터(2) 출력은 NC(numerical control)에서 토크(torque) 형태로 계산되어 조작반 모니터에 표시되고, 이러한 토크값이 검출된다.
스핀들 모터 출력 데이터 저장부(22)에 각 공작기계(1)의 최적의 스핀들 모터(2)의 출력에 대한 데이터가 저장된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 이러한 최적의 스핀들 모터(2)의 출력에 대한 데이터는 스핀들 모터(2)의 자체 출력과 공작물의 형태에 따라 토크값으로 자동으로 설정되어 저장된다. 그러나 필요에 따라 작업자가 직접 원하는 토크값의 데이터가 저장될 수도 있다.
비교부(23)는 스핀들 모터 출력 검출부(21)에서 검출된 실제 스핀들 모터의 출력과 스핀들 모터 출력 데이터 저장부(22)에 저장된 최적의 스핀들 모터 출력을 비교하게 된다.
모터 컨트롤부(24)는 이러한 비교부(23)의 비교 결과에 따라 한 쌍의 모터(12, 13)의 회전 구동량을 제어하게 된다.
모터 컨트롤부(24)에서 비교부(23)의 비교 결과에 따라 한 쌍의 모터(12, 13)의 회전 구동량을 제어하는 원리에 대해 상세히 살펴보면 다음과 같다.
실제 스핀들 모터의 출력이 최적의 스핀들 모터 출력과 동일한 경우에는 모터 컨트롤부(24)에서 현재 스핀들 디스크(11)의 클램핑 또는 언클램핑 상태를 유지하게 된다.
모터 컨트롤부(24)에서 비교부(23)의 비교 결과, 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 큰 경우에는 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)가 스핀들 디스크(11)를 언클램핑 하도록 모터 컨트롤부(24)에서 한 쌍의 모터(12, 13)의 회전 구동량을 제어하게 된다. 이에 따라 도 2 및 이에 대해 상술한 바와 같이 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)가 스핀들 디스크(11)를 적절한 압력으로 언클램핑 하도록 직선운동하고, 결과적으로 스핀들(3)을 언클램핑하게 된다.
모터 컨트롤부(24)에서 비교부(23)의 비교 결과, 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 작은 경우에는 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)가 스핀들 디스크(11)을 클램핑 하도록 모터 컨트롤부(24)에서 한 쌍의 모터(12, 13)의 회전 구동량을 제어하게 된다. 이에 따라 도 2 및 이에 대해 상술한 바와 같이 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)가 스핀들 디스크(11)를 적절한 압력으로 클램핑 하도록 직선운동하고, 결과적으로 스핀들(3)을 클램핑하게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 방법의 절차도를 나타낸다.
도 4을 참고하여 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 방법을 설명한다. 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 방법은 실제 스핀들 모터 출력 검출 단계(S1), 최적의 스핀들 모터 출력 데이터 검출 단계(S2), 실제 스핀들 모터 출력과 최적의 스핀들 모터 출력 비교 단계(S3), 실제 스핀들 모터 출력과 최적의 스핀들 모터 출력 동일여부 판단 단계(S4), 모터의 회전 구동량 제어 단계(S5)로 이루어진다.
스핀들 모터 출력 검출부(21)에서 스핀들 모터에 의해 구동되는 실제 스핀들 모터의 출력을 검출한다.
실제 스핀들 모터 출력 검출 단계(S1) 이후, 스핀들 모터 출력 데이터 저장부(22)에 저장된 당해 공작기계의 최적의 스핀들 모터 출력 데이터를 검출한다.
최적의 스핀들 모터 출력 데이터 검출 단계(S2) 이후, 스핀들 모터 출력 검출부(21)에서 검출된 실제 스핀들 모터 출력과 스핀들 출력 데이터 저장부(22)에 저장된 최적의 스핀들 모터 출력을 비교부(23)에서 비교한다.
실제 스핀들 모터 출력과 최적의 스핀들 모터 출력 비교 단계(S3) 이후, 비교부(23)의 비교 결과에 따라 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력과 동일한 지 여부를 판단한다. 비교 결과 실제 스핀들 모터 출력과 최적의 스핀들 모터 출력이 동일한 경우에는 현재 스핀들의 클램핑 또는 언클램핑 상태를 유지하고, 다시 실시간으로 계속해서 실제 스핀들 모터 출력 검출 단계(S1)를 수행하게 된다.
비교부(23)의 비교 결과 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력과 동일하지 않은 경우에는 모터 컨트롤부(24)에서 한 쌍의 모터(12, 13)의 회전 구동량을 제어하게 된다.
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 모터의 회전 구동량을 제어하는 단계(S5)는 비교부(23)의 비교 결과 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 큰 경우에는 스핀들 디스크(11)를 언클램핑하도록 모터 컨트롤부(24)에서 한 쌍의 모터(12, 13)의 회전 구동량을 제어(S5-1)하게 된다. 이에 따라 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)가 스핀들 디스크(11)를 언클램핑 하도록 직선운동하게 되고, 최종적으로 스핀들(3)이 적절한 압력으로 언클램핑 되게 된다.
만약, 비교부(23)의 비교 결과 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 작은 경우에는 스핀들 디스크(11)를 클램핑하도록 모터 컨트롤부(24)에서 한 쌍의 모터(12, 13)의 회전 구동량을 제어(S5-2)하게 된다. 이에 따라 한 쌍의 클램핑 부재(16, 17)가 스핀들 디스크(11)를 클램핑 하도록 직선운동하게 되고, 최종적으로 스핀들(3)이 적절한 압력으로 클램핑 되게 된다.
이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치 및 방법은 공작기계의 종류, 가공되는 공작물의 상태 등에 따라 실시간으로 스핀들을 최적의 압력으로 클램핑 또는 언클램핑하여 공작물의 가공 정밀도를 향상시키고, 스핀들의 진동에 따른 소음 발생을 저감시킬 수 있다.
상술한 내용은 주로 선반 공작기계에 대한 내용을 기재하였으나 반드시 이에 한정되지 않으며 다른 공작기계에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 공작기계, 2 : 스핀들 모터,
3 : 스핀들, 4 : 척,
5 : 공작물, 6 : 공구,
10 : 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛,
11 : 스핀들 디스크(11), 12, 13 : 모터,
14, 15 : 동력전달유닛, 16, 17 : 클램핑 부재,
20 : 제어유닛,
21 : 스핀들 모터 출력 검출부,
22 : 스핀들 모터 출력 데이터 저장부,
23 : 비교부, 24 : 모터 컨트롤부,
100 : 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치,
S1 : 실제 스핀들 모터 출력 검출 단계,
S2 : 최적의 스핀들 모터 출력 데이터 검출 단계,
S3 : 실제 스핀들 모터 출력과 최적의 스핀들 모터 출력 비교 단계,
S4 : 실제 스핀들 모터 출력과 최적의 스핀들 모터 출력 동일여부 판단 단계,
S5 : 모터의 회전 구동량 제어 단계,
S5-1 : 언클램핑하도록 모터의 회전 구동량 제어 단계,
S5-2 : 클램핑하도록 모터의 회전 구동량 제어 단계,

Claims (6)

  1. 스핀들 모터에 의해 구동되는 스핀들을 구비하는 공작기계에 있어서,
    상기 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛; 및
    제어유닛;을 포함하되,
    상기 스핀들 클램핑/언클램핑 유닛은,
    상기 스핀들의 외주연을 둘러싸도록 설치되는 스핀들 디스크;
    구동력을 발생시키는 한 쌍의 모터;
    상기 한 쌍의 모터 회전 구동력에 의해 구동되는 한 쌍의 동력전달유닛;
    상기 한 쌍의 동력전달유닛에 결합되어 상기 한 쌍의 동력전달유닛의 구동에 연동하여 서로 대향되는 직선왕복운동을 하는 한 쌍의 클램핑 부재;를 구비하고,
    상기 한 쌍의 클램핑 부재는 상기 스핀들 디스크의 양측면에 서로 마주하도록 배치되고, 서로 대향되는 직선왕복운동을 통해 상기 한 쌍의 클램핑 부재의 각각의 일측면이 상기 스핀들 디스크의 일측면을 클랭핑하거나 언클램핑하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    실제 스핀들 모터의 출력을 검출하는 스핀들 모터 출력 검출부;
    최적의 스핀들 모터 출력에 대한 데이터를 저장하는 스핀들 모터 출력 데이터 저장부;
    상기 스핀들 모터 출력 검출부에서 검출된 실제 스핀들 모터의 출력과 상기 스핀들 모터 출력 데이터 저장부에 저장된 최적의 스핀들 모터 출력을 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 결과에 따라 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하는 모터 컨트롤부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 큰 경우에는 상기 한 쌍의 클램핑 부재가 상기 스핀들 디스크를 언클램핑 하도록 상기 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하거나,
    상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 작은 경우에는 상기 한 쌍의 클램핑 부재가 상기 스핀들 디스크를 클램핑 하도록 상기 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 모터(는 스텝모터이고,
    상기 한 쌍의 클램핑 부재와 상기 한 쌍의 동력전달유닛은 랙과 피니언 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 장치.
  5. 스핀들 모터 출력 검출부에서 스핀들 모터에 의해 구동되는 실제 스핀들 모터의 출력을 검출하는 단계(S1);
    스핀들 모터 출력 데이터 저장부에 의해 최적의 스핀들 모터 출력 데이터를 검출하는 단계(S2);
    상기 스핀들 모터 출력 검출부에서 검출된 실제 스핀들 모터 출력과 상기 스핀들 출력 데이터 저장부에 저장된 최적의 스핀들 모터 출력을 비교하는 단계(S3);
    비교 결과 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력과 동일한 지 여부를 판단하는 단계(S4);
    비교 결과 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력과 동일하지 않은 경우 상기 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하는 단계(S5);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자종 조절 방법.
  6. 제6항에 있어서,
    상기 모터의 회전 구동량을 제어하는 단계(S5)는,
    비교 결과 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 큰 경우에는 상기 스핀들 디스크를 언클램핑하도록 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어(S5-1)하거나,
    비교 결과 상기 실제 스핀들 모터 출력이 최적의 스핀들 모터 출력보다 작은 경우에는 상기 스핀들 디스크를 클램핑하도록 모터 컨트롤부에서 상기 한 쌍의 모터의 회전 구동량을 제어하는 단계(S5-2);를 추가로 구비하는 것을 특징으로 공작기계의 스핀들 클램핑/언클램핑 자동 조절 방법.
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