KR0138185Y1 - 수치제어선반의 서보모터를 이용한 다기능공구대 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공작물을 입력된 가공데이타 의해 가공하는 수치제어선반공구대의 공구교환구조를 서보모터에 의해 간단히 이룸과 동시에 동작시 신뢰성을 높일 수 있는 수치제어선반(CNC)의 서보모터를 이용한 다기능공구대에 관한 것으로, 주축대(10)의 내부로 설치되어 터릿(20)을 설정각도로 분활회전시키는 서보모터(30)와, 서보모터(30)의 구동력을 터릿(20)에 전달함과 동시에 그 속도를 감속시키는 스퍼어기어군(31),(32)과, 주축대(10)의 회전축(60)을 중심으로 회전하여 공구를 교환하는 터릿(20)과, 터릿이 설정된 공구의 교환위치로 회전후, 클램핑하는 쓰리피스커플링(3-Peace Coupling)(50)과, 쓰리피스커플링(50)에 대해 전,후진하여 터릿(20)을 클램핑(Clameping) 및 언클램핑(Unclameping)하는 실린더(70)와, 감지스위치(90)의 신호에 의해 실린더(70)의 방향을 제어하는 방향전한밸브(80)로 이루어진 것이다.

Description

수치제어선반(CNC)의 서보모터를 이용한 다기능공구대

본 고안은 수치제어선반(CNC)의 서보모터를 이용한 다기능공구대에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 공작물을 입력된 가공데이타 의해 가공하는 수치제어선반 공구대의 공구교환구조를 서보모터에 의해 간단히 이룸과 동시에 동작시 신뢰성을 높일 수 있는 수치제어선반(CNC)의 서보모터를 이용한 다기능공구대에 관한 것이다.

일반적으로, 다기능 공구를 구비한 수치제어선반(CNC)은 다수개의 공구가 주축대의 회전축상에 연결된 터릿에 설치되어 이를 회전시킴으로서 공작물의 가공위치에 공구를 위치 시킨 후 가공순서에 따라 공작물을 가공하게된다.

이러한 터릿은 공구가 공작물의 가공위치에 정밀하게 위치하여 작업을 수행하여야 하고 또한 신속한 공구의 교환이 요구된다.

종래 상기와 같은 공작물을 가공하기 위한 수치제어선반의 공구대의 구조는 제1도에 도시한 바와 같이 터릿⑷을 주축대⑴상에서 회전하도록 구동력을 부여하는 기아드모터⑶와, 터릿⑷의 공작물에 대한 가공위치를 정확히 설정하기 위한 각도를 분활하는 바랠캠⑼, 공구의 위치를 정확히 설정하는 큐빅커플링⑸과, 공작물의 절삭가공시 공구의 위치를 유지도록 지지력을 부여하는 실린더⑺와, 터릿⑷의 회전시 각도분활을 검출하는 엔코더(Encoder)⑽와, 실린더의 동작방향을 전환시키는 방향전환벨브(도시않됨)로 이루어 진다.

이와 같은 수치제어선반 공구대의 작동은 실린더⑺내의 실린더 이 도면상의 우측으로 밀린상태가 터릿⑷이 클램프된 초기상태이고, 메인버튼이나 입력된 가공데이타에 의해 공구를 내부의 프로그램에 의해 각 가공프로그램상의 단계에 따라 방향전환벨브⑻를 구동시킨다.

이때, 방향전환벨브⑻에 의해 실린더⑺는 도면상의 방향으로 전진하게 되고, 실린더⑺와 동시에 구조적으로 연결된 터릿⑷이 동시에 전진하여 가공위치에 클램핑되면서 공구(工具)가 공작물의 가공위치에 셋팅된다.

이와 같이 터릿⑷의 회전 및 클램핑에 의해 공구의 가공위치가 셋팅되어 공작물을 가공한후 실린더의 역동작에 의해 터릿의 클램핑 상태를 해제하는 구조로 되어있다.

그러나, 상기와 같은 수치제어선반의 다기능 공구를 구비한 공구대는 전술한 종래기술의 구조적 기능상 터릿⑷의 회전각도를 분활하는 바랠캠⑼의 회전속도가 늦어 공구의 교환작업이 지연되고, 터릿⑷이 전후진할 때, 자체의 중량이 무거워 동작시간이 늦어진다.

또한, 공구대의 장기간의 사용시 바랠캠⑼의 기구적인 작동에 의한 구조적 특성상 파손이 발생되는 단점과 공구대의 공작물에 대한 위치설정 및 클램핑동작을 하기 위한 구조를 이룸에 있어 그 구성부품이 많이 소요됨에 따라 조립작업 또한 용이하지 못한 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 고안의 목적은 공작물을 입력된 가공데이타 의해 가공하는 수치제어선반 공구대의 공구교환구조를 서보모터에 의해 간단히 이룸과 동시에 동작시 신뢰성을 높일 수 있는 수치제어선반(CNC)의 서보모터를 이용한 다기능공구대를 제공하는 것에 있다.

제1도는 종래 수치제어선반의 다기능공구대의 전체구성을 나타낸 조립상태의단면도.

제2도는 본 고안에 의한 수치제어선반의 서보모터를 이용한 다기능공구대의 조립상태를 나타낸 조립단면도.

제3도는 본 고안에 의한 수치제어선반의 서보모터를 이용한 다기능공구대의 정면도.

제4도 본 고안에 적용되는 방향전환밸브 및 감지스위치를 나타낸 요부도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 주축대 20 : 터릿

30 : 서보모터 31,32 : 스퍼어기어군

50 : 쓰리피스커플링(3-Piece coupling) 60 : 회전축

70 : 실린더 80 : 방향전환밸브

90 : 감지스위치

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 주축대의 내부로 설치되어 터릿을 설정각도로 분활회전시키는 서보모터와, 서보모터의 구동력을 터릿에 전달함과 동시에 그 속도를 감속시키는 스퍼어기어군과, 주축대의 회전축을 중심으로 회전하여 공구를교환하는 터릿과, 터릿이 설정된 공구의 교환위치로 회전후, 클램핑하는 쓰리피스커플링(3-Peace Coupling)과, 쓰리피스커플링에 대해 전,후진하여 터릿을 클램핑(Clameping) 및 언클램핑(Unclameping)하는 실린더와, 감지스위치의 신호에 의해 실린더의 방향을 제어하는 방향전한벨브로 이루어짐을 본 고안의 기본 특징으로한다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 고안에 의한 수치제어선반의 다기능공구대의 조립단면도로서, 그 구조를 설명하면 수치제어선반은 주축대(10)상의 터릿(20)에 입력된 가공데이타에 따라 다기능의 가공작업을 수행할 수 있는 공구(도시않됨)를 구비하게 된다.

이러한 공구는 주축대(10)에 회전가능하게 설치된 터릿(20)에 다수개 구비되는데 , 상기 터릿(20)의 회전에 의해 공구가 가공위치에 회전하여 위치함으로서 가공공정에 대응하는 위치로 이동한다.

이러한, 공구대의 기본적 구성은 주축대(10)의 내부로 설치되어 터릿(20)을 설정각도로 분활회전시키는 서보모터(30)와, 서보모터(30)의 구동력을 터릿(20)에 전달함과 동시에 그 속도를 감속시키는 스퍼어기어군(31), (32)과, 주축대(10)의 회전축(60)을 중심으로 회전하여 공구를 교환하는 터릿(20)과, 터릿(20)이 설정된 공구의 교환위치로 회전후, 클램핑하는 쓰리피스커플링(3-Peace Coupling)(50)과, 쓰리피스커플링(50)에 대해 전,후진하여 터릿을 클램핑(Clameping) 및 언클램핑(Unclameping)하는 실린더(70)와, 감지스위치(90)의 신호에 의해 실린더(70)의 방향을 제어하는 방향전환벨브(80)로 이루어지는데 , 이상과 같은 본 고안에 의한 공구대의 구조를 구체적으로 설명하면, 터릿(20)이 회전하는 주축대(10)의 내부에는 서보모터(30)가 내부로 장착되어 구동력을 터릿(20)에 부여하게 된다.

이러한 서보모터(30)는 터릿(20)에 스퍼어기어군(31),(32)으로 동력을 전달하게 되고, 스퍼어기어(31),(32)의 조합에 의해 서보모터(30)의 회전수를 감속시키게 된다.

이와 같이 서보모터(30)의 구동력을 스퍼어기어군(31),(32)에 전달함에 있어서, 터릿(20)의 고정은 후면에 쓰리피스커플링(50)을 형성하여 고정하고 터릿(20)의 회전은 주축대(10)의 내부에 설치된 회전축을(60) 중심으로 회전하게 된다.

한편, 이와 같은 회전축(60)의 후방에는 터릿(20)의 공작물에 대한 가공위치를 설정후 터릿(20)를 셋팅하기 위한 실린더(70)가 설치되고, 이의 후방에는 실린더(70)의 동작을 제어하기 위한 방향전환밸브(80)가 설치되며, 방향전환밸브(80)는 실린더(70)를 작동시켜 각 공구의 위치를 설정하기 위한 회전각도의 위치설정후 터릿(20)을 고정 및 해제하는 동작을 수행하게 된다.

이때, 방향전환밸브(80)의 후방에는 실린더(70)의 전후진을 감지하는 감지스위치(90)가 형성된다.

또한, 터릿(20)을 회전시키기 위한 구동력을 부여하는 서보모터(30)는 터릿(20)에 구동력을 부여함과 동시에 그 분활각도를 자체내에서 분활하게 된다.

터릿(20)은 공구의 가공위치에 대한 셋팅후 다른 공구를 위치하기 위한 셋팅위치(Setting point)를 해제하기 위한 언클램핑(Unclameping)이 이루어지는 구조가 요구된다.

이러한 구조는 도면에 도시된 바와 같이 터릿(20)의 내부에 언클램핑을 수행하기 위해 실린더(70)의 동작후 탄성력을 부여하기 위한 스프링(71)이 설치되어 터릿(20)의 고정상태에서 해체하기 위한 복원력을 부여하는 구조로 이루어진다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 동작을 설명하면 다음과 같다.

제어부(도시않됨)의 입력된 가공데이타에 가공순서에 따라 공구를 위치시키기 위해 터릿(20)을 돌리려면 수동버튼이나 입력된 프로그램에 의해 공구의 교환명령이 출력된다.

이 지령에 의해 방향전환벨브(80)가 오프(Off)되면 실린더(70)를 밀어 쓰리피스커플링(50)중 하나를 밀어내어 결합되어 있던 쓰리피스커플링(50)을 작동시켜 터릿(20)과 쓰리피스커플링(50)의 고정상태를 해제한다.

이때, 실린더(70)의 전진을 감지스위치(90)가 확인하면 서보모터(30)는 입력된 가공데이타의 순서에 따라 지정된 위치만큼 터릿(20)을 회전시킨다.

이와 같이 터릿(20)이 회전후 공작물의 가공위치에 도달하게 되면 서보모터(30)에 부착되어 있는 엔코터(도시않됨)가 이를 감지하여 방향전환벨브(80)에 신호를 인가하게된다.

이렇게 인가된 신호는 방향전환밸브(80)에 의해 실린더(70)내로 작동유체를 유입시켜 터릿(20)의 위치를 클램핑하여 고정한다.

상기와 같이 터릿(20)이 클램핑된 상태에서 공작물에 대한 공구의 가공이 이루어지며, 가공하는 동안 공구의 위치를 실린더(70)가 견고히 지지하게 된다.

공작물에 대한 가공작업이 종료되면 제어부는 입력된 가공데이타에 따라 다음작업을 수행하기 위해 클램핑된 터릿(20)을 해제하기 위한 언클램핑 작동을 수행한다.

이때, 실린더(70)의 작동유체를 제어하는 방향전환벨브(80)는 전술한 동작의 역순으로 동작하게되고, 이와 같이 동작하는 방향전환벨브(80)에 의해 실린더(70)의 내부로 작동유체가 전술한 방향의 역순으로 유입이 되며 실린더(70)는 반대방향으로 후퇴하여 터릿(20)과 쓰리피스커플링(50)의 클램핑상태를 해제하게 된다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 구성과 작동에 의하여 공구를 교환하기 위한 터릿의 분활각도를 서보모타의 자체내에서 설정하여 동작함으로서 기존의 터릿의 분활각도를 설정하기 위한 별도의 장치를 배제함으로서 부품을 제작하기 위한 생산비를 절감하게 된다.

또한, 본 고안에 의한 수치제어선반의 공구대는 그위치를 설정함에 있어 서보모터에 의한 자체의 위치설정에 의해 중간에 이를 매개하는 부품에 의해 발생될 수 있는 오차를 방지하여 고정도의 작동을 수행할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 공작물을 입력된 가공데이타 의해 가공하는 수치제어선반의 공구대 구조를 간단히 이룸과 동시에 동작시 고정도 및 신뢰성를 높일 수 있는 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 주축대의 내부로 설치되어 터릿을 설정각도로 분활회전시키는 서보모터와, 서보모터의 구동력을 터릿에 전달함과 동시에 그 속도를 감속시키는 스퍼어기어군과, 주축대의 회전축을 중심으로 회전하여 공구를 교환하는 터릿과, 터릿이 설정된 공구의 교환위치로 회전후, 클램핑하는 쓰리피스커플링(3-Peace Coupling)과, 쓰리피스커플링에 대해 전,후진하여 터릿을 클램핑(Clameping) 및 언클램핑(Unclameping)하는 실린더와, 감지스위치의 신호에 의해 실린더의 방향을 제어하는 방향전환벨브로 이루어 짐을 특징으로 하는 수치제어선반(CNC)의 서보모터를 이용한 공구대.