KR20160075257A - 기계장치 이송유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계장치 이송유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로파일과 볼베어링을 이용하여 3D프린터를 포함한 각종 공작기계의 플레이트를 이송할 수 있는 가이드부를 구현함으로써 종래에 일반적으로 사용되던 고가의 엘엠(LM)가이드를 대체하여 저렴하고 정밀한 기계장치를 생산할 수 있는 기계장치 이송유닛에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 사각형의 단면윤곽을 바(bar) 형상의 가이드; 상기 가이드를 감싸면서 수용하는 가이드수용부; 상기 가이드의 상부면과 접촉하도록 상기 가이드수용부에 구비되는 가압베어링; 및 상기 가이드수용부에 구비되어 이송되는 장치유닛을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

기계장치 이송유닛{MACHINERY TRANSPORT UNIT}
본 발명은 기계장치 이송유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로파일과 볼베어링을 이용하여 3D프린터를 포함한 각종 공작기계의 플레이트를 이송할 수 있는 가이드부를 구현함으로써 종래에 일반적으로 사용되던 고가의 엘엠(LM)가이드를 대체하여 저렴하고 정밀한 기계장치를 생산할 수 있는 기계장치 이송유닛에 관한 것이다.
일반적으로 3D프린터를 포함한 각종 공작기계는 가공할 공작물을 장착하거나 완제품이 성형되는 공간을 제공하는 플레이트가 구비되어 서보모터(servo-motro)나 타이밍벨트 등과 같은 이송수단에 의하여 상기 플레이트가 X,Y,Z축으로 직접 또는 상대적으로 이송하면서 공작물을 가공하거나 3D프린터의 경우에는 액상의 플라스틱이나 금속을 노즐을 통하여 분사하면서 제품을 만들게 된다. 이때, 플레이트의 하부 또는 공작물을 가공하는데 사용되는 공구나 노즐유닛에는 상기 플레이트나 노즐유닛이 이송하는 것을 안내하는 가이드부가 구비되어 있다.
가이드부는 이송수단에 의하여 움직이나 플레이트나 노즐 등을 정밀하고 안정적이며 신속하게 이송하는 것으로, 종래에는 엘엠(LM)가이드가 사용되었다. 엘엠가이드는 높은 정밀도와 강한 내마모성을 가지기 때문에 기계장치의 이송에 매우 적합하지만 가격이 매우 비싸다는 게 단점이다. 이처럼 고가의 부품을 사용하는 경우에는 제품의 완성도는 높아질 수 있지만, 결국 제품의 원가를 상승시키는 요인이 된다. 이러한 가격상승은 3D프린터와 같이 가정용이나 개인용으로 활용할 수 있는 장치의 보급과 저변확대에 커다란 장애요인이 되고 있다. 따라서 제품의 정밀도나 안정성 등을 해하지 않으면서 고가의 부품을 대체할 수 있는 기술을 개발하는 것이 3D프린터와 같은 장치를 보급하는데 있어서 선결적으로 해결해야할 기술적인 과제이다.
KR 10-1151499 A KR 10-1270120 A KR 10-1346704 A
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 고가의 엘엠가이드를 프로파일로 대체하고, 상기 프로파일이 플레이트를 정밀하고 안정적이며 신속하게 이송할 수 있도록 하기 위하여 베어링 및 볼트를 이용하여 간단하게 지지할 수 있도록 하는 기계장치 이송유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서의 본 발명은, 사각형의 단면윤곽을 바(bar) 형상의 가이드; 상기 가이드를 감싸면서 수용하는 가이드수용부; 상기 가이드의 상부면과 접촉하도록 상기 가이드수용부에 구비되는 가압베어링; 및 상기 가이드수용부에 구비되어 이송되는 장치유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 가이드는 알루미늄 프로파일로 구성되고, 상기 가압베어링은 두 개의 구름베어링이 연결축으로 연결되어 상기 각 구름베어링이 가이드부의 상부면의 폭방향의 양측을 지지하며, 상기 가이드수용부의 측면에는 축고정홀이 구비되어 상기 연결축의 양단이 상기 축고정홀에 삽입되어 장착될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 가압베어링은 한 쌍으로 구성되어 상기 가이드의 길이방향의 양측을 지지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 축고정홀의 상부에는 수직으로 조절볼트가 더 구비되어 상기 축고정홀에 삽입되면서 장착되는 연결축을 가압 지지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 가이드의 일측면과 대면하는 가이드수용부의 측벽에는 수평방향으로 복수의 가압볼트가 더 구비되어 상기 가이드의 측면을 가압지지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 가이드의 일측면과 대면하는 가이드수용부의 측벽의 내측에는 지지판이 더 구비되어 상기 가압볼트를 죄는 경우에 상기 지지판이 돌출되면서 상기 가이드의 일측면과 포인트 접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 지지판은 상기 가이드수용부의 내측면으로부터 이격되도록 구비되되, 양단은 상기 가이드수용부와 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기계장치 이송유닛은 값비싼 엘엠가이드 대신에 비교적 저렴한 프로파일을 이용하여 플레이트 등과 같은 기계장치를 이송할 수 있기 때문에 비용을 절감하고 제품의 원가를 낮출 수 있는 이점이 있다. 또한, 프로파일의 상부를 베어링을 이용하여 가압지지하고, 프로파일의 측면은 볼트 등과 같은 가압수단을 이용하여 포인트 지지함으로써 상기 프로파일을 따라 이송하는 플레이트 등의 이송마찰을 줄이면서 제품의 정밀도를 유지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛이 구비된 3D프린터의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛의 타측면을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛의 정면을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛은 공지의 다양한 공작기계에 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 3D프린터에 적용된 실시예를 일례로 설명한다. 다만, 이러한 설명이 본 발명의 권리범위를 한정하거나 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛이 구비된 3D프린터의 일례를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛의 타측면을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛의 정면을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛은 3D프린터의 노즐유닛(15)을 좌우방향으로 이동시키는 X축유닛(10)과, 상기 작업대(35)를 전후방향으로 이동시키는 Y축유닛(30)과, 상기 노즐유닛(15)을 상하방향으로 이동시키는 Z축유닛(50) 중 어느 한 부분이나 전부에 적용될 수 있다. 이하에서는 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛이 Y축유닛(30)에 구비된 상태를 일례로 설명한다.
도2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛은 가이드(110), 가이드수용부(130), 가압베어링(150) 및 장치유닛(170)을 포함하여 구성될 수 있다.
가이드(110)는 사각형의 단면육곽을 가지는 바(bar)형상의 프로파일(profile)로 구성될 수 있다. 여기서 사각형의 단면윤곽이란 사각형을 포함하여 단면을 형성하는 면을 가상의 선으로 연결할 경우에 사각형을 이루는 형상을 포함하는 개념을 말한다. 그리하여 전체적인 외형이 육면체와 유사한 형상으로 구성될 수 있으며, 세부적인 형상은 도면에 도시된 바와 같이 내부의 특정 영역이 비어있거나 외면의 일부가 절개된 형상으로 구성될 수 있다. 상기와 같은 구성은 외력에 강하면서 가볍게 하기 위한 구성이며, 후술하여 설명하는 바와 같이 가압베어링(150)과 가압볼트(190)가 접촉하면서 직선운동을 할 수 있는 구조라면 다양한 형상으로 설계될 수 있다. 가이드(110)는 알루미늄 프로파일로 구성될 수 있다.
가이드수용부(130)는 전술하여 설명한 가이드(110)를 감싸는 부분으로, 내부에 육면체의 공간을 형성하며, 가로방향의 폭은 상기 가이드(110)의 폭에 대응하거나 다소 크게 형성되고, 상하방향은 가이드(110)의 높이보다 크게 형성되어 상기 가이드수용부(130)에 가이드(110)가 장착되는 경우에 상부에 여유공간이 형성된다. 그리하여 가이드(110)의 상부로, 상기 가이드수용부(130)의 상부에 형성되어 있는 여유공간에 가압베어링(150)이 구비될 수 있다.
가압베어링(150)은 두 개의 구름베어링(153)이 연결축(155)으로 연결되며, 상기 연결축(155)의 양단은 가이드수용부(130)의 양쪽 측벽에 구비된 축고정홀(133)에 삽입되어 장착된다. 그리하여 각각의 구름베어링(153)이 가이드(110)부의 상부면의 폭방향의 양측에 외주면이 대면하도록 구비된다. 상기와 같은 구성의 가압베어링(150)은 도면에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 구성되어 가이드(110)의 길이방향의 양측을 지지하도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시 예로, 축고정홀(133)의 상부에는 수직으로 조절볼트(135)가 더 구비될 수 있다. 조절볼트(135)는 가이드수용부(130)의 측벽을 수직으로 관통하여 축고정홀(133)까지 연통하도록 나사결합되어, 상기 조절볼트(135)를 죄면 상기 조절볼트(135)의 끝단이 축고정홀(133)에 장착되어 있는 가압베어링(150)의 연결축(155)을 가압하게 된다. 그리하여 가이드(110)의 상부에 구비된 가압베어링(150)이 상기 가이드(110)를 가압하면서 지지하는 정도를 조절할 수 있다.
한편, 가이드(110)의 일측면과 대면하는 가이드수용부(130)의 측벽에는 수평방향으로 복수의 가압볼트(190)가 더 구비될 수 있다. 그리하여 가압볼트(190)를 죄거나 풀어서 가이드(110)의 측면을 일정한 압력으로 가압지지할 수 있다. 이때, 가이드(110)의 일측면과 대면하는 가이드수용부(130)의 측벽의 내측에는 지지판(195)이 더 구비될 수 있다. 지지판(195)은 가이드수용부(130)의 내측면으로부터 일정거리 이격되도록 구비되며, 양단은 가이드수용부(130)와 연결되도록 구성된다. 그리하여 가압볼트(190)를 죄면 상기 가압볼트(190)에 의하여 지지판(195)이 내측으로 밀리면서 일부 돌출되어 상기 지지판(195)의 돌출부가 가이드(110)의 측벽과 포인트접촉을 하게 된다. 포인트접촉이란 지지판(195)의 돌출된 일부만 가이드(110)의 측벽과 접촉하고 나머지 부분은 상기 가이드(110)로부터 이격되어 접촉하지 않는 구조를 말한다.
상기와 같은 구조에서, 가이드(110)의 하부는 가이드수용부(130)의 하부와 면접촉하고, 상부는 가압베어링(150)에 의하여 4개의 포인트에서 가압 지지 되며, 일측면은 가압볼트(190) 또는 지지판(195)에 의하여 포인트 접촉하면서 지지될 수 있다. 이때, 가압베어링(150)과 가압볼트(190)는 가이드(110)가 길이방향으로 왕복이동을 할 수 있을 정도로 일정한 압력으로 고정되며, 이는 조절볼트(135)와 가압볼트(190)를 이용하여 조절할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기계장치 이송유닛은 가이드수용부(130)의 외측 중 어느 한 부분에 이송이 요구되는 장치유닛(170)이 더 구비될 수 있다. 장치유닛(170)에는 3D프린터에 의하여 가공물이 만들어지는 테이블이 구비되거나 노즐유닛(X축유닛에 구비되는 경우) 등이 구비될 수도 있다. 도 3에서 180은 타이밍벨트(미도시)가 장착되는 부분이다.
상기와 같은 구성의 기계장치 이송유닛은 가이드수용부(130)가 리드스크류 또는 타이밍벨트 등과 같은 이동수단(미도시)에 의하여 가이드(110)를 따라 일측 또는 타측으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 가이드
130: 가이드수용부
133: 축고정홀
135: 조절볼트
150: 가압베어링
153: 구름베어링
155: 연결축
170: 장치유닛
190: 가압볼트

Claims (7)

  1. 사각형의 단면윤곽을 바(bar) 형상의 가이드;
    상기 가이드를 감싸면서 수용하는 가이드수용부;
    상기 가이드의 상부면과 접촉하도록 상기 가이드수용부에 구비되는 가압베어링; 및
    상기 가이드수용부에 구비되어 이송되는 장치유닛;
    을 포함하여 구성되는 기계장치 이송유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    가이드는 알루미늄 프로파일로 구성되고, 상기 가압베어링은 두 개의 구름베어링이 연결축으로 연결되어 상기 각 구름베어링이 가이드부의 상부면의 폭방향의 양측을 지지하며, 상기 가이드수용부의 측면에는 축고정홀이 구비되어 상기 연결축의 양단이 상기 축고정홀에 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 기계장치 이송유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가압베어링은 한 쌍으로 구성되어 상기 가이드의 길이방향의 양측을 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기계장치 이송유닛.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 축고정홀의 상부에는 수직으로 조절볼트가 더 구비되어 상기 축고정홀에 삽입되면서 장착되는 연결축을 가압 지지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 기계장치 이송유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가이드의 일측면과 대면하는 가이드수용부의 측벽에는 수평방향으로 복수의 가압볼트가 더 구비되어 상기 가이드의 측면을 가압지지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 기계장치 이송유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가이드의 일측면과 대면하는 가이드수용부의 측벽의 내측에는 지지판이 더 구비되어 상기 가압볼트를 죄는 경우에 상기 지지판이 돌출되면서 상기 가이드의 일측면과 포인트 접촉하는 것을 특징으로 하는 기계장치 이송유닛.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 지지판은 상기 가이드수용부의 내측면으로부터 이격되도록 구비되되, 양단은 상기 가이드수용부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 기계장치 이송유닛.
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