KR20180057270A - 수직형 머시닝센터 재제조 조립용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버티칼 머시닝 센터의 재제조 및 유지 보수관리를 위하여 분해,조립 시에 컬럼에 장착되는 헤드를 지지할 수 있게 한 수직형 머시닝센터 재제조 조립용 지그에 관한 것으로 상단에 지지패드(11)가 설치되고 내주연에 나사산(12)이 형성되며 외주연 하단에 웜 기어(13)가 장착되는 슬라이더(10)의 웜 기어(13) 상부에 볼 베어링 지지체(20)를 결합시켜 볼 베어링 지지체(20)의 일측으로 연장된 힌지 브라켓(21)을 설치하고 힌지 브라켓(21) 사이에 설치되는 웜(22)을 상기 웜 기어(13)의 일측 기어와 맞물리게 설치하며 상기 웜(22)의 회전축(23)을 연장시켜 선단에 손잡이 핸들(24)을 장착하고 상기 슬라이더(10)의 내주연 나사산(12)을 하단에 받침패드(31)가 장착되고 외주연에 나사산(32)이 형성된 샤프트(30)의 나사산(32)에 나사 결합시켜 웜(22)의 정,역회전작동으로 슬라이더(10)를 샤프트(30) 상에서 상승 및 하강작동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

Description

수직형 머시닝센터 재제조 조립용 지그{Vertical machining center remanufacturing assembly jig}

본 발명은 버티칼 머시닝 센터(Vertical machining center)의 재제조 및 유지 보수관리를 위하여 분해,조립 시에 컬럼(Column)에 장착되는 헤드(Head)를 지지할 수 있게 한 수직형 머시닝센터 재제조 조립용 지그에 관한 것으로 더욱 상세하게는 컬럼에 장착되어 승강작동 시 안내되는 헤드의 하단을 지지하기 위하여 상단에 지지패드가 장착된 슬라이더를 하단 받침패드가 장착된 나사산이 형성된 샤프트에 나사결합시키고 슬라이더의 하부 외주연에 장착된 웜 기어(Worm Wheel)를 웜으로 회전시켜 슬라이더가 정,역회전하면서 지지패드를 상승 및 하강시켜 헤드를 지지할 수 있게 한 조립용 지그에 관한 것이다.

일반적으로 머시닝 센터는 공구의 자동 교환장치 또는 자동선택기능을 갖추고 공작물의 작업준비 및 교체 없이 공작물의 2면 이상에서 다양한 종류의 가공을 할 수 있는 수치제어 공작기계로 공구를 자동으로 교환하면서 선반가공,밀링가공,드릴링가공 및 보링가공 등을 연속하여 수행할 수 있는 CNC 공작기계이다.

상기 머시닝센터의 구성은 범용밀링과 유사한 것으로 베드 상에 컬럼과 X,Y,Z축에 해당하는 니(Knee),서보모터에 의한 서보제어기구가 부착되어 상하,전후 및 좌우작동이 NC의 명령에 의해 이루어지는 테이블로 구성되고 밀링공구가 장착되는 주축(Spindle)과 CNC 컨트롤러로 이루어진다.

또한, 20-70개의 공구를 절삭조건에 따라 자동으로 바꾸어 주는 자동공구교환장치(ATC)를 부착하여 다양한 밀링작업,드릴링 및 보링가공을 자동공구교환에 의해 수행할 수 있도록 함으로 단 한번의 세팅으로 다축가공,다공정가공이 가능케 하여 다품종 소량부품의 자동화에 유리하다.

상기 머시닝센터는 주축의 설치방향에 따라 크게 수직형과 수평형으로 나눌 수 있고 수평형 머시닝센터는 칩 처리나 절삭유의 배출이 용이하여 자동화 시스템에 적용할 수 있으며 장기간 가공이 이루어지는 대형 공작물의 가공에 적합하고 수직형 머시닝센터는 칩 처리 등에는 다소 어려운 점이 있으나 공작물의 설치 등의 작업준비에 보다 유용하며 상자형 공작물의 다면 가공에 적합하다.

머시닝센터는 CNC 선반이나 CNC 밀링 등과 같이 기존의 범용 공작기계를 CNC화함으로써 가공작업의 자동화를 도모하기 위하여 여타 CNC 공작기계와는 달리 한 대의 공작기계에서 다양한 종류의 가공작업을 할 수 있기 때문에 머시닝센터의 등장에 의해 밀링가공,드릴링가공,보링가공 등을 머시닝센터가 한꺼번에 수행할 수 있게 되면서 머시닝센터의 보급대수는 증가하는 반면에 단일가공 기능을 담당하는 CNC 밀링,CNC 보링머신,CNC 드릴링머신 등의 보급대수는 서서히 감소하는 추세에 있다.

머시닝센터는 정면밀링,앤드밀,탭,리머,보링바 등의 공구를 자동으로 교환하면서 각종 가공을 연속적으로 수행할 수 있게 때문에 복잡하고 고정밀도의 가공을 필요로 하는 경우에 적절한 프로그램,공구,공구 고정구 및 공작물 고정구 등을 이용하여 미숙련자도 정밀가공을 할 수 있기 때문에 트랜스퍼 머신이나 전용 공작기계 등과 비교하면 대량생산 면에서는 저하되나 프로그램을 작성하는 것만으로 신제품의 개발과 제품의 설계변경이 용이하며 가공유연성이 있고 풍부한 생상체계를 구축하는 것이 가능한 장점이 있다.

상기한 머시닝센터는 일정한 사용기간이 경과되면 유지 보수하거나 재제조를 통하여 판매 및 관리가 요구될 시에 머시닝센터를 분해하고 수리하여 조립하기 위하여 컬럼에 장착되는 헤드를 지지할 수 있는 지그가 필요하나 기존에는 헤드의 하단에 단일체로 된 목재 지지대 또는 금속재 지지대로 지지하여 사용되고 있어 안전사고의 위험이 있고 목재,금속재 지지대가 중량의 헤드 무게로 인하여 파손되거나 쓰러지면 헤드가 손상되는 문제가 있어 안전하고 편리한 받침용 지그가 요구되고 있는 실정이다.

종래의 수직형 머시닝센터에 사용되는 지그에 관한 선행기술로는 등록실용신안공보 제20-0114593호(머시닝 센터의 공작물 셋팅용 지그),등록특허공보 제10-0916420호(머시닝센터의 공용지그) 및 등록특허공보 제10-1552814호(머시닝센터용 인덱스 지그) 등이 제시되었다.

상기 첫 번째 등록실용신안은 테이블 상면에 T-볼트를 통하여 안착 고정되는 지지컬럼과 지지컬럼의 상면에 안착고정되어 조오를 확장,수축함으로써 공작물을 고정할 수 있도록 된 척으로 구성되는 한편 지지컬럼의 중앙부에는 척의 중공부와 상호 연통되도록 관통공이 형성된 구조이다.

상기 두 번째 등록특허는 가공물을 내부에 수용하여 머시닝센터의 지그에 투입되도록 소재기준면 및 클램프를 갖는 다기종의 어댑터지그를 포함하고 소재기준면은 가공물의 위치를 결정하기 위해 가공물의 기종에 맞게 제작되고 클램프는 가공물을 어댑터지그의 내부에 고정시키는 구조이다.

상기 세 번째 등록특허는 머시닝센터용 인덱스테이블의 구동부와 결합하여 회전하는 베이스플레이트와 일면에 공작물 고정수단을 구비하여 공작물의 일단부를 지지하여 고정하는 지지브라켓과 지지브라켓에 일단부가 고정된 공작물의 타단부를 지지브라켓 쪽으로 밀어서 고정하는 푸시로드와 푸시로드를 왕복회전시키는 실린더를 포함하는 구성이다.

상기와 같이 첫 번째 등록실용신안은 테이블 상에 공작물을 안치시키기 위하여 T-볼트로 지지컬럼과 척을 설치하여 척의 조오로 공작물을 세팅시키는 구조의 지그로 머시닝센터로 공작물을 가공하기 위한 단순한 형태의 지그이고,상기 두 번째 등록특허는 머시닝센터에서 다종의 실린더헤드를 혼류생산하기 위한 어댑터지그를 사용하는 구조이며,상기 세 번째 등록특허는 머시닝센터에서 공작물을 가공할 때 공작물을 고정함과 동시에 일정 각도로 회전시킬 수 있게 한 인덱스 지그이다.

상기한 바와 같이 종래의 선행기술은 머시닝센터에서 가공하는 공작물을 세팅하고 조정하는 지그로 머시닝센터의 재제조나 유지보수를 위한 분해 및 결합 등의 조립작업에 사용되는 지그로서의 활용은 불가능한 구조의 지그인 것입니다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 머시닝센터의 컬럼에 장착되는 헤드는 조립이 완료되면 서보모터와 발란스 웨이트에 의해 컬럼의 수직면 상에 정지시킬 수 있으나 유지보수와 재제조 시에 일부 부품을 분해 및 결합시키는 과정에서 헤드가 낙하할 수 있는 위험이 있어 상부 슬라이더와 하부 샤프트를 나사 결합시키고 슬라이더의 외주연에 웜 기어를 웜으로 회전시켜 헤드의 설정높이에 맞추어 승강 작동시켜 하부를 지지시킬 수 있게 하므로 안전한 조립작업을 수행할 수 있게 하고 샤프트 상에는 별도의 안전너트를 설치하여 슬라이더에 설치된 웜 기어와 웜의 나사 풀림을 방지할 수 있게 하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 수직형 머시닝센터 재제조 조립용 지그를 제공할 수 있게 하였다.

본 발명은 상단에 지지패드가 설치되고 내주연에 나사산이 형성되며 외주연 하단에 웜 기어가 장착되는 슬라이더의 웜 기어 상부에 볼 베어링 지지체(20)를 결합시켜 볼 베어링 지지체의 일측으로 연장된 힌지 브라켓을 설치하고 힌지 브라켓 사이에 설치되는 웜을 상기 웜 기어의 일측 기어와 맞물리게 설치하며 상기 웜의 회전축을 연장시켜 선단에 손잡이 핸들을 장착하고 상기 슬라이더의 내주연 나사산을 하단에 받침패드가 장착되고 외주연에 나사산이 형성된 샤프트의 나사산에 나사 결합시켜 웜의 정,역회전작동으로 슬라이더를 샤프트 상에서 상승 및 하강작동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

또한,샤프트의 외주연 나사산에 안전너트를 나사 결합시켜 슬라이더의 하단을 지지할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명은 종래 머시닝센터의 재제조 및 유지 보수관리를 위하여 분해,조립 시에 목재 지지대나 금속재 지지대에 의존하던 머시닝센터의 헤드 지지대를 웜 기어와 웜을 활용한 슬라이더와 나사산이 형성된 샤프트를 이용하여 컬럼에 장착된 헤드를 지지할 수 있게 하여 헤드의 낙하로 인한 안전사고를 방지하고 웜의 정,역회점으로 슬라이더를 상승,하강시켜 헤드의 설정높이 용이하게 대응시키며 슬라이더의 하단에는 샤프트 상에 설치하는 안전너트에 의하여 웜 기어와 웜의 나사풀림 현상이 발생하더라도 안전너트에 의해 지지할 수 있게 하는 머시닝센터 조립용 지그를 제공하여 안전하고 편리한 조립이 가능케 한 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 사시도
도 2 는 본 발명의 작동구조를 설명하기 위한 단면구조 개략도
도 3 은 본 발명의 사용상태를 설명하기 위한 구조개념도

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 사시도로 지지패드와 웜 기어가 장착된 슬라이더의 웜 기어 일측에 볼베어링 지지체에 설치된 웜을 맞물리게 설치하고 슬라이더를 샤프트에 결합시킨 구조를 도시하였고,도 2 는 본 발명의 작동구조를 설명하기 위한 단면구조 개략도로 샤프트 상의 슬라이더가 웜과 웜기어의 회전작동에 의해 상승 및 하강작동 구조를 도시하였으며,도 3 은 본 발명의 사용상태를 설명하기 위한 구조개념도로 머시닝센터의 헤드 하부와 테이블 상에 조립용 지그가 설치된 구조를 도시하였다.

베이스(1) 상에 설치된 테이블(2)의 후단에 컬럼(3)이 설치되고 컬럼(2)의 가이드에 헤드(4)를 설치하여 테이블(2)에 수직방향으로 승강하면서 소재를 가공하는 머시닝센터(C)의 재제조 및 유지보수 작업 시 헤드(4)의 하단을 지지할 수 있는 조립용 지그(J)에 있어서,

상단에 지지패드(11)가 설치되고 내주연에 나사산(12)이 형성되며 외주연 하단에 웜 기어(13)가 장착되는 슬라이더(10)의 웜 기어(13) 상부에 볼 베어링 지지체(20)를 결합시켜 볼 베어링 지지체(20)의 일측으로 연장된 힌지 브라켓(21)을 설치하고 힌지 브라켓(21) 사이에 설치되는 웜(22)을 상기 웜 기어(13)의 일측 기어와 맞물리게 설치하며 상기 웜(22)의 회전축(23)을 연장시켜 선단에 손잡이 핸들(24)을 장착하고 상기 슬라이더(10)의 내주연 나사산(12)을 하단에 받침패드(31)가 장착되고 외주연에 나사산(32)이 형성된 샤프트(30)의 나사산(32)에 나사 결합시켜 웜(22)의 정,역회전작동으로 슬라이더(10)를 샤프트(30) 상에서 상승 및 하강작동시킬 수 있게 하였다.

상기 샤프트(30)의 외주연 나사산(32)에 안전너트(40)를 나사 결합시켜 슬라이더(10)의 하단을 지지할 수 있게 하였다.

이와 같이 된 본 발명은 머시닝센터의 유지보수와 재제조 시에 일부 부품을 분해 및 결합시키는 과정에서 헤드를 안전하게 지지하기 위하여 웜 기어와 웜을 활용한 슬라이더와 나사산이 형성된 샤프트를 이용하여 컬럼에 장착된 헤드의 위치에 따라 원활하게 대응할 수 있게 하여 헤드의 낙하로 인한 안전사고를 방지하고 샤프트 상에는 별도의 안전너트를 설치하여 슬라이더에 설치된 웜 기어와 웜의 나사 풀림으로 인한 헤드의 추락을 방지할 수 있는 수직형 머시닝센터 재제조 조립용 지그를 제공하기 위한 것이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명은 지지패드(11)와 웜 기어(13)가 장착된 슬라이더(10)에 웜(22)이 설치된 볼 베어링 지지체(20)를 결합시키고 나사산(32)이 형성된 샤프트(30)에 슬라이더(10)를 나사 결합시켜 승강 작동되는 조립용 지그(J)를 구성한다.

상기 슬라이더(10)는 상단에 지지패드(11)를 설치하여 머시닝센터(C)의 헤드(4) 하부를 지지할 수 있게 하고 내주연에는 나사산(12)을 형성하여 후술하는 샤프트(30)의 외주연 나사산(32)과 나사 결합시킬 수 있게 하였다.

상기 슬라이더(10)의 외주연 하단에 웜 기어(13)를 설치하고 웜 기어(13)의 일측 외주연 기어에 웜(22)을 맞물리게 설치하며 웜(22)의 회전축(23) 전,후단에 힌지 브라켓(21)에 의해 힌지 결합시키고 힌지 브라켓(21)은 볼 베어링 지지체(20)에 연결되며 볼 베어링 지지체(20)는 상기 웜 기어(13)의 상단 슬라이더(10) 외주연에 결합된다.

상기 웜(22)의 회전축(23)을 일측으로 연장시켜 손잡이 핸들(24)을 설치하여 손잡이 핸들(24)을 정,역회전시켜 웜(22)을 정,역회전 작동시킬 수 있게 하였다.

상기 샤프트(30)의 하단은 받침패드(31)가 설치되어 머시닝센터(C)의 테이블(1)에 안치시킬 수 있게 하였고 외주연의 나사산(32)은 상기와 같이 슬라이더(10)의 내주연 나사산(12)과 나사 결합시킬 수 있게 하였다.

상기와 같이 결합되는 조립용 지그(J)는 샤프트(30)의 외주연 나사산(32)에 안전너트(40)를 나사 결합시켜 슬라이더(10)의 웜 기어(13)와 웜(22)을 정,역회전 작동시켜 높이가 결정되면 안전너트(40)를 회전시켜 슬라이더(10)의 하단을 지지할 수 있게 하여 웜 기어(13)와 웜(22)의 나사풀림 현상이 발생할 경우에도 슬라이더(10)가 추락되지 않게 하였다.

상기 조립용 지그(J)의 작동은 도 2 및 도 3 과 같이 머시닝센터(C)의 유지보수 및 재제조를 위하여 분해,조립 및 부품 교체 시에 받침패드(31)를 테이블(1)에 안치시키고 컬럼(3)에 장착된 헤드(4)의 하단에 지지패드(11)가 위치하게 하고 손잡이 핸들(24)을 정회전시킨다.

상기 손잡이 핸들(24)의 회전 작동에 따라 회전축(23)에 설치된 웜(22)이 회전하고 이 회전력은 웜 기어(13)에 전달되어 슬라이더(10)가 회전하여 상승한다.

이때 슬라이더(10)의 내주연 나사산(12)은 샤프트(30)의 외주연 나사산(32)을 따라 상승하고 볼 베어링 지지체(20)는 슬라이더(10)의 외주연에서 볼 베어링에 의해 아이들링하여 웜(22)이 동일한 위치에서 작동한다.

상기한 작동으로 슬라이더(10)의 상단에 설치된 지지패드(11)는 헤드(4)의 하단을 지지할 수 있는 것이다.

상기와 같은 작동 후 샤프트(30)에 나사 결합되어 있는 안전너트(40)를 회전시켜 상부로 올려 상기 슬라이더(10)의 하단을 지지하여 웜 기어(13)와 웜(22)의 나사 풀림 현상을 대비한다.

상기 조립용 지그(J)는 작업방향과 위치에 따라 웜(22)을 정,역회전 작동시켜 헤드(4)의 위치에 맞추어 지지패드(11)를 상승 또는 하강시켜 지지한다.

상기와 같은 작업공정이 완료되면 안전너트(40)를 풀어 샤프트(30)의 하단으로 내리고 손잡이 핸들(24)을 역회전시켜 웜(22)과 웜 기어(13)를 통하여 슬라이더(10)를 하강시켜 조립용 지그(J)를 분리시킨다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 2016년도 한국에너지기술평가원의 에너지기술개발사업인 수직형 머시닝센터 재제조 기술개발사업[과제번호:20165020301270]으로 출원되었습니다.

10: 슬라이더 11: 지지패드
12: 나사산 13: 웜 기어
20: 베어링 지지체 21: 힌지 브라켓
22: 웜 23: 회전축
24: 손잡이 핸들 30: 샤프트
32: 나사산 40: 안전너트
C: 머시닝센터 J: 조립용 지그

Claims (2)

1. 베이스(1) 상에 설치된 테이블(2)의 후단에 컬럼(3)이 설치되고 컬럼(2)의 가이드에 헤드(4)를 설치하여 테이블(2)에 수직방향으로 승강하면서 소재를 가공하는 머시닝센터(C)의 재제조 및 유지보수 작업 시 헤드(4)의 하단을 지지할 수 있는 조립용 지그(J)에 있어서,
   상단에 지지패드(11)가 설치되고 내주연에 나사산(12)이 형성되며 외주연 하단에 웜 기어(13)가 장착되는 슬라이더(10)의 웜 기어(13) 상부에 볼 베어링 지지체(20)를 결합시켜 볼 베어링 지지체(20)의 일측으로 연장된 힌지 브라켓(21)을 설치하고 힌지 브라켓(21) 사이에 설치되는 웜(22)을 상기 웜 기어(13)의 일측 기어와 맞물리게 설치하며 상기 웜(22)의 회전축(23)을 연장시켜 선단에 손잡이 핸들(24)을 장착하고 상기 슬라이더(10)의 내주연 나사산(12)을 하단에 받침패드(31)가 장착되고 외주연에 나사산(32)이 형성된 샤프트(30)의 나사산(32)에 나사 결합시켜 웜(22)의 정,역회전작동으로 슬라이더(10)를 샤프트(30) 상에서 상승 및 하강작동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 수직형 머시닝센터 재제조 조립용 지그.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 샤프트(30)의 외주연 나사산(32)에 안전너트(40)를 나사 결합시켜 슬라이더(10)의 하단을 지지할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 수직형 머시닝센터 재제조 조립용 지그.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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