KR980008434A - 공작기계 - Google Patents

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오까노 사다오
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Abstract

본 발명은 선회가능한 스핀들 헤드를 갖는 공작기계에 관한 것이다.
본 발명의 선회가능한 스핀들 헤드를 갖는 공작기계는 베이스부재(1), 베이스부재(1)에 지지축(3)에 의하여 선회가능하게 취착되는 보지부재(5), 보지부재(5)에 부착된 스핀들 헤드(7), 보지부재(5)의 단부에 의하여 그려지는 원호의 현을 따르는 직선왕복방향으로 직선왕복가능한 횡슬라이더(15), 상기 현에 교 방향으로 왕복하도록 횡슬라이더(15)에 설치된 종슬라이더(21), 종슬라이더(21)에 보지부재(5)를 선회가능하게 연결하는 연결축(23), 및 상기 횡슬라이더(21)에 연결된 직선 구동시스템을 구비하여 이루어진다. 상기 직선 구동시스템이 구동할 때 보지부재(5)가 스핀들 헤드(7)의 선회가 가능하도록 지지축(3) 주위를 선회한다.
따라서, 구조가 간단하고 구동시스템의 강성을 크게 할 수 있다는 효과가 있다.

Description

공작기계
본 발명은 선회가능한 스핀들 헤드를 갖는 공작기계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선회가능한 스핀들 헤드를 갖는 다축형 공작센터에 관한 것이다.
종래의 선회가능형 스핀들 헤드를 갖는 공작기계는 축이동체, 램(ram) 또는 새들(Saddle)과 같은 베이스부재와 상기 스핀들 헤드를 보지(保持)하는 보지부재를 구비한다. 보지부재는 지지축 주위를 선회할 수 있도록 지지축에 의하여 베이스부재 상에 취부된다. 또한, 보지부재에는 스핀들 헤드가 취부되어 있다. 상기 보지부재의 선회는 상기 보지부재에 취부된 워엄휠(wormwheel)과 상기 베이스부재 측에 설치된 워엄(worm), 또는 보지부재에 취부된 섹터 기어(sector gear)와 상기 베이스부재 측에 설치된 이중기어형의 피니온 기어 따위의 기어 열(列)에 의하여 이루어진다.
전술한 공작기계에 있어서, 스핀들 헤드의 선회는 워엄휠과 워엄, 섹터 기어와 피니언 기어와 같은 기어의 맞물림에 의하여 수행된다. 전술한 이유로 공작기계의 구조는 복잡하게 되었다. 그러므로, 기어에 의한 동력전달 메카니즘을 고려하여 구동시스템에서 강성을 크게 제작하는 것이 어렵다는 문제점이 발생한다.
게다가, 멀티플 스핀들 헤드형 장치에 있어서, 기어 메카니즘은 그들에 인접한 보지부재 때문에 스핀들 유니트와 간섭이 발생된다. 전술한 이유로, 베이스부재에 배치된 보지부재들 사이의 간격을 넓게 남겨둘 필요가 있었다. 따라서, 기계 전체가 대형화되는 문제점이 야기되었다.
본 발명의 목적은, 구조가 간단하고 구동시스템의 강성을 크게 갖도록 제작가능한 공작기계를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 비록 멀티플 스핀들 헤드형 장치에서 조차도 기계장치의 대형화를 피할 수 있는 선회가능한 스핀들 헤드를 갖는 공작기계를 제공하는 데 있다.
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 선회(旋回)가능한 스핀들 헤드를 갖는 공작기계를 개략적으로 나타내며, 보지부재(保持部材)가 수직상태로부터 미리 정해진 각도 만큼 회전되어 있는 상태를 나타내는 정면도이다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 보지부재가 수직상태로 역선회한 상태를 나타내는 종단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1：베이스부재 3：지지축
5：보지부재(保持部材) 7：스핀들 헤드
15：횡슬라이더 17：연결로드
21：종슬라이더 23：연결축
27：피드 스크류 로드 29：피드 너트
31：서보 모터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1형태에 따른 공작기계는, 공작기계 상에 이동가능하게 설치된 베이스부재, 지지축에 의하여 상기 베이스부재에 선회가능하게 취부되고, 선회시 그 단부가 원호를 그리는 보지부재, 상기 보지부재 상에 결합되는 스핀들 헤드, 상기 베이스부재에 이동가능하게 장착되고 상기 원호의 현에 한 제 1 방향으로 왕복하는 제1슬라이더, 상기 제1슬라이더에 이동가능하게 장착되고, 상기 제 1 방향에 수직하는 제 2 방향으로 왕복하는 제 2 슬라이더, 상기 보지부재를 상기 제 2 슬라이더에 선회가능하게 연결하는 연결축 및 상기 제 1 방향으로 제 1 슬라이더를 직선구동하는 구동시스템을 구비한다.
전술한 바에 있어서, 제 1 슬라이더는 보지부재의 단부에 의하여 그려지는 원호의 현에 평행한 제 1 방향으로 직선왕복하고, 제 2 슬라이더는 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 직선왕복하고 제 1 슬라이더와 동시에 제 2 방향으로 움직인다. 따라서, 연결축은 지지축 주위 원호를 따라 움직이며, 따라서 보지부재가 지지축 주위를 선회할 수 있다.
그러므로, 구동시스템에서 강성(rigidity)이 간단한 구조로 증대될 수 있다.
상기 제 1 형태에 종속하는 본 발명의 제 2 형태에 따르면, 구동시스템이 상기 제 1 슬라이더상에 부착되는 너트, 상기 너트와 나사결합되며 상기 베이스부재 상에 회전가능하게 부착되는 스크류 및 상기 스크류를 구동하며 상기 베이스부재 상에 부착되는 모터를 포함하여 이루어진다.
전술한 구조에 의하여, 스크류가 회전가능하도록 모터에 의하여 구동될 때, 제 1 슬라이더는 피드(feed) 너트와 함께 상기 현에 평행한 제 1 방향으로 직선왕복한다. 이와 같이, 제 1 슬라이더는 간단한 구조로써 제 1 방향으로 매우 정밀하게 이동될 수 있다.
따라서, 스핀들 헤드의 선회각은 아주 정밀하게 조절될 수 있다.
본 발명의 제 1 형태에 종속되는 본 발명의 제 3 형태에 따르면, 상기 베이스부재에는 복수개의 보지부재가 설치되고, 상기 베이스부재에는 상기 현에 평행한 제 1 방향으로 서로 분리배치되고 연결로드에 의하여 서로 고정적으로 연결된 복수개의 제 1 슬라이더가 설치되며, 상기 복수개의 제 1 슬라이더 각각에는 복수개의 제 2 슬라이더가 설치되어 있고, 상기 복수개의 제 2 슬라이더 각각에는 복수개의 상기 연결축에 의해 상기 복수개의 보지부재와 연결되어 있다.
전술한 구조에 의하면, 비록 멀티플 스핀들 헤드형 기계에서 조차, 제 1 슬라이더 중 하나가 현에 평행한 제 1 방향으로 직선왕복할 때, 제 1 슬라이더 중 다른 것도 동시에 제 1 방향으로 직선왕복하고, 때문에 보지부재도 동일방향으로 동시에 선회된다.
따라서, 서로간의 기어 메카니즘의 간섭 문제가 없다. 그리고, 종래의 간격에 비하여 베이스부재에 배치된 보지부재들의 사이 간격이 보다 협소하게 제작될 수 있다. 그러므로, 기계 크기가 감소될 수 있다.
본 발명의 제 3 형태에 종속되는 본 발명의 제 4 형태에 따르면, 상기 복수개의 제 1 슬라이더 중 하나가 상기 구동시스템에 연결됨으로써 상기 복수개의 제 1 슬라이더의 다른 것이 상기 연결로드를 통하여 상기 제 1 방향으로 복하도록 한다.
전술한 구조에 의하면, 공작기계의 구조가 간단해진다. 따라서 장치의 크기가 멀티플 스핀들 헤드형 기계임에도 더욱 감소될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도과 제2도는 본 발명에 따른 공작기계의 하나의 실시예를 나타낸다.
이들을 참조하면, 참조번호 1은 축이동체, 램 또는 새들 등과 같은 베이스부재를 표시한다. 베이스부재는 칼럼(column)이나 프레임을 통하여 공작기계 상에 이동가능하도록 설치되어 있다. 베이스부재(1)는 술될 적절한 부재를 통하여 스핀들 헤드(7)을 선회가능하게 지지하기 위한 것이다.
베이스부재(1)는 지지축(3)의 중심축선 'A' 주위를 선회가능하도록 지지축(3)에 의하여 지지되는 스핀들 헤드(7)을 보지하기 위한 보지부재(5)가 취부되어 있다. 상기 실시예에 따르면, 멀티플 스핀들 헤드 장치로써, 두 개의 보지부재(5)는 제1도의 왼쪽과 오른쪽 방향에 미리 설정된 간격으로 서로 분리되도록 베이스부재(1) 상에 정렬되어 있다.
각 보지부재(5)에는 스핀들 헤드(7)가 부착되어 있다. 스핀들 헤드(7)에는 붙박이 방식으로 모터가 설치되며, 또한 스핀들 헤드(7)에는 하향 스핀들(9)이 설치되어 있다.
그리고, 스핀들 헤드(7)는 지지축(11)의 중심축선 'B' 주위로 회전가능하게 지지축(11)에 의하여 보지부재(5) 상에 지지되어 있다. 또한, 스핀들 헤드(7)는 보지부재(5) 상에 장착된 'B'축에서 일반적인 스핀들 선회 구동메카니즘(도시되지 않음)에 의하여 'B'축 주위를 선회할 수도 있다. 베이스부재(1)에는 보지부재(5)가 선회할 때 보지부재(5)의 단부에 의하여 그려지고 표현되는 원호의 현을 따라 평행한 제 1 방향, 즉 제1도의 왼쪽과 오른쪽 방향과 같은 방향으로 직선 왕복방향으로 연장된 직선 가이드부(13)가 설치되어 있다. 직선 가이드부(13)에는 직선 왕복방향에서 직선 왕복할 수 있는 두 개의 횡슬라이더(15)가 설치되어 있다.
횡슬라이더(15)는 원호의 현(왼쪽과 오른쪽 방향)을 따라 직선 왕복방향으로 직선 왕복이 가능하도록 직선 가이드부(13)에 의하여 개별적으로 안내된다. 또한, 이들 횡슬라이더(15)는 전술한 직선왕복 방향에 미리 결정된 간격을 갖는 연결로드(17)에 의하여 서로 고정적으로 연결되어 있다.
또한, 각 횡슬라이더(15)에는 상기 현에 직교 방향 즉 제1도과 제2도의 수직 방향으로 연장된 직선 가이드부(19)가 설치되어 있다. 직선 가이드부(19)에는 제 1 방향에 직교하는, 직선왕복 방향에 수직하는 제 2 방향으로 직선 왕가능한 제 2 슬라이더로써 종슬라이더(21)가 끼워져 있다.
각 횡슬라이더(15) 상에 설치되는 종슬라이더(21)는 전술한 현에 직교 방향(즉, 수직 방향)으로 직선 왕복가능하도록 직선 가이드부(19)에 의하여 안내된다. 종슬라이더(21)의 각각에는 연결축(23)이 설치되어 있다. 상기 보지부재(5)의 상단부는 연결축(23)에 의하여 종슬라이더(21)에 선회가능하게 연결되어 있다.
베이스부재(1)는 베어링부(25)에 의하여 스크류로써 회전가능한 피드 스크류 로드(27)가 취부되어 있다. 피드 스크류 로드(27)은 직선 가이드부(13)의 연장 방향과 동일한 방향 즉, 횡슬라이더(15)의 직선왕복 방향과 동일 방향으로 연장되어 있다.
제1도에서 왼쪽의 횡슬라이더(15) 상에 부착된 피드 너트(29)는 피드 스크류 로드(27)로 나합된다. 상기 구조에서 피드 스크류 로드(27)가 회전될 때, 제1도의 오른쪽 횡슬라이더(15)는 피드 너트(29)에 의하여 오른쪽과 왼쪽 방향으로 직선왕복하고, 또한 제1도에서 왼쪽 횡슬라이더(15)는 연결로드(17)에 의하여 오른쪽 횡슬라이더(15)에 고정적으로 연결되었기 때문에 오른쪽과 왼쪽 방향으로 직선왕복한다.
베이스부재(1)에는 피드 스크류 로드(27)를 구동하기 위한 서보모터(31)가 장치된다. 서보모터(31)의 출력 축(32)은 구동기어(33)와 취부된다. 구동기어(33)는 중간기어(35)를 통하여 피드 스크류 로드(27)의 기어(37)와 맞물린다.
다음으로, 스핀들 헤드(7)의 선회동작에 대하여 설명한다.
피드 스크류 로드(27)가 서보모터(31)에 의하여 구동될 때, 제1도의 오른쪽 횡슬라이더(15)는 제1도의 오른쪽과 왼쪽으로 직선왕복하고 또한 연결로드(17)에 의하여 오른쪽 횡슬라이더(15)에 고정적으로 결합된 제1도의 왼쪽 횡슬라이더(15)는 제1도의 오른쪽과 왼쪽 방향으로 직선왕복한다. 그런 후, 양 횡슬라이더(15)가 오른쪽과 왼쪽으로 움직일 때, 각 횡슬라이더(15)에 설치된 종슬라이더(21)는 횡슬라이더(15)가 서로 오른쪽과 왼쪽 방향으로 움직이는 동안 수직 방향으로 직선왕복한다.
이렇게 각 횡슬라이더(15)의 연결축(23)은 각 지지축(3) 주위를 원호를 그리며 움직인다. 즉, 보지부재(5)의 단부가 각 지지축(3) 주위를 원호를 그리며 움직일 때, 각 보지부재(5)는 지지축(3) 주위를 선회한다. 그에 따라서 각 보지부재(5)의 스핀들 헤드(7) 또한 지지축(3) 주위를 선회한다.
따라서, 본 발명에 의하면 스핀들 헤드(7)의 선회가능한 구동 메카니즘이 전술한 바와 같이 구성되었기 때문에, 스핀들 헤드(7)의 선회가능한 구동 메카니즘은 단순한 구조를 갖는다는 효과가 있다.
또한, 예비부하(preload)가 선회가능한 구동시스템의 구성부품에 부여되기 때문에 구동시스템의 강성이 증대된다. 더구나, 멀티플 스핀들 헤드를 갖는 장치에서도 기계전체가 대형화되는 것을 피하는 것이 가능하다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

  1. 공작기계에 있어서, 상기 공작기계 상에 이동가능하게 설치된 베이스부재; 지지축에 의하여 상기베이스부재에 선회가능하게 부착되고, 선회시 그 단부가 원호를 그리는 보지부재; 상기 보지부재 상에 결합되는 스핀들 헤드; 상기 베이스부재에 이동가능하게 장착되고, 상기 원호의 현에 평행한 제 1 방향 으로 왕복하는 제 1 슬라이더; 상기 제 1 슬라이더에 이동가능하게 장착되고, 상기 제 1 방향에 수직하는 제 2 방향으로 왕복하는 제 2 슬라이더; 상기 보지부재를 상기 제 2 슬라이더에 선회가능하게 연결하는 연결축; 및 상기 제 1 방향으로 제 1 슬라이더를 직선구동하는 구동시스템; 을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동시스템은, 상기 제 1 슬라이더상에 부착되는 너트; 상기 너트와 나사결합되며 상기 베이스부재 상에 회전가능하게 부착되는 스크류; 및 상기 스크류를 구동하며 상기 베이스부재 상에 부착되는 모터; 를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 공작기계.
  3. 제1항에 있어서, 상기 베이스부재에는 복수개의 보지부재가 설치되고, 상기 베이스부재에는 상기 현에 평행한 제 1 방향으로 서로 분리배치되고 연결로드에 의하여 서로 고정적으로 연결된 복수개의 제 1 슬라이더가 설치되며, 상기 복수개의 제 1 슬라이더 각각에는 복수개의 제 2 슬라이더가 설치되어 있고, 상기 복수개의 제 2 슬라이더 각각에는 복수개의 상기 연결축에 의해 상기 복수개의 보지부재와 연결되는 것을 특징으로 하는 상기 공작기계.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수개의 제 1 슬라이더 중 하나가 상기 구동시스템에 연결됨으로써 상기 복수개의 제 1 슬라이더의 다른 것이 상기 연결로드를 통하여 상기 제 1 방향으로 왕복하도록 하는 것을 특징으로 하는 상기 공작기계.
    ※ 참고사항：최초츨원 내용의 의하여 공개는 것임.
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