KR100655310B1 - 중력축의 자동 클램프 및 언클램프 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직축으로 유동하는 공작기계의 스핀들 바디가 흔들리지 않토록 클램핑 장치로 고정하는 것을 특징으로 하는 중력축의 자동 클램프 및 언클램프 장치 및 방법에 관한 것으로,

스핀들 바디를 수직한 방향으로 축이송을 하는 수직축 이송부와; 비접촉식으로 스핀들 바디의 이송을 확인하는 것으로 이송모터의 피드백 전류를 확인하여 원하는 위치에 스핀들 바디가 도달하였는지를 센싱하는 축이송 확인부와; 상기 수직축 이송부에 상하 움직임 제어신호를 출력하고, 축이송 확인부로부터 스핀들 바디가 원하는 위치에 정지하였는지를 확인하여 수직축 이송을 중단시키는 상기 수치제어부와; 상기 수치제어부의 명령에 따라 수직축 이송부를 움직이는 전기적인 신호를 출력하는 PLC부와; 상기 PLC부의 제어에 따라서 스핀들 바디를 클램핑하는 신호를 출력하는 릴레이와; 상기 릴레이의 동작에 연동하여 유압을 제공하거나 차단하는 솔레노이드 밸브와; 솔레노이드 밸브의 작동에 따라서 스핀들 바디를 클램핑하거나 언클램핑하여 스핀들 바디의 떨림을 막는 클램프 장치를 포함하여 구성함이 특징이다.

중력축, 클램프, 언클램프.

Description

중력축의 자동 클램프 및 언클램프 장치 및 방법{Apparatus for Automatic Clamp/Unclamp Unit of CNC Axis and Method Thereof}

도 1은 본 발명의 구성 블록도.

도 2는 본 발명이 적용되는 장치 구성도.

도 3은 본 발명의 요부 확대도.

도 4는 본 발명의 플로우 챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 수직축 이송부

200: 축이송 확인부

300: 수치제어부

400: PLC부

500: 릴레이부

600: 솔레노이드 밸브

700: 클램프 장치

본 발명은 중력축의 자동 클램프 및 언클램프 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수직축으로 유동하는 공작기계의 스핀들 바디가 흔들리지 않토록 클램핑 장치로 고정하는 것을 특징으로 하는 중력축의 자동 클램프 및 언클램프 장치 및 방법에 관한 것이다.

각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 도는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다.

상기한 공작기계중에서 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 부르고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속가공기계라고 한다.

상기한 절삭공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어 가공기, 특수가공기 등이 있으며, 상기한 금속성형기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.

그리고, 산업전반적인 성력화 추세에 힘입어 절삭가공을 위한 공작기계의 수치제어(NC)가 급속히 진전되고 있으며, 최근에는 수치제어 프로그램이 탑재된 컴퓨터를 이용하여 공작기계를 자동으로 제어함으로써 수치제어(NC)를 한층 더욱 발전시킨 컴퓨터 수치제어(CNC)가 적용된 공작기계가 급속도로 보급되고 있는 추세이다.

한편, 공작기계의 종류중에서 수평이동 타입의 대형 공작기계의 경우 헤드의 무게로 인하여 가공중 및 이송 완료시 떨림이 발생하는 문제점이 있다.

즉, 기계자체의 무거운 헤드를 가지고 있는 대형기계의 경우 큰 공작물이나, 한꺼번에 많은 양을 가공할 경우 그에 따른 부하로 기계자체의 축 흔들림이 있고, 고정을 필요로 하는 가공물일 경우 불량품을 양산하게 되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 클램프 장치를 부가설치하여 가공동중 발생하는 진동을 억제토록 함으로서 가공도중 발생할 수 있는 기계의 진동을 최소화하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 공작기계의 상부에 설치되며, 공작기계의 상부에 설치되며, 직결된 볼스크류를 정회전 및 역회전시켜 스핀들 바디를 수직방향으로 축이송시키는 수직축 이송부와; 비접촉식으로 스핀들 바디(20)의 이송을 확인하는 것으로 이송모터의 피드백 전류를 확인하여 원하는 위치에 스핀들 바디(20)가 도달하였는지를 센싱하는 축이송 확인부(200)와; 상기 수직축 이송부(100)에 상하 움직임 제어신호를 출력하고, 상기 축이송 확인부(200)로부터 스핀들 바디(20)가 원하는 위치에 정지하였는지를 확인하여 수직축 이송을 중단시키는 상기 수치제어부(300)와; 상기 수치제어부(300)의 명령에 따라 상기 수직축 이송부(100)를 동작시키는 전기적인 신호를 출력하는 PLC부(400)와; 상기 PLC부(400)의 제어에 따라서 스핀들 바디 (20)를 클램핑하는 신호를 출력하는 릴레이(500)와; 상기 릴레이(500)의 동작에 연동하여 유압을 제공하거나 차단하는 솔레노이드 밸브(600)와; 솔레노이드 밸브(600)의 작동에 따라서 스핀들 바디(20)를 클램핑하거나 언클램핑하여 스핀들 바디(20)의 떨림을 막는 클램프 장치(700)를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 수치제어부(300)가 PLC부(400)를 통해 스핀들 바디(20)의 움직임을 지령하고, 상기 PLC부(400)는 수치제어부(300)의 명령에 따라서 수직축 이송부(100)를 제어하여 스핀들 바디를 정해진 위치로 이송토록 전기신호를 출력하는 스핀들 바디 이송단계(S10)와; 수직축 이송부(100)의 작동으로 스핀들 바디(20)가 이송하고 원하는 지점에 도달하였는지를 이송축 확인부(200)에서 확인하여 수치제어부(300)에 전달하며, 수치제어부(300)는 이러한 결과를 PLC부(400)에 통보하는 스핀들 바디 이송확인 단계(S20)와; 수치제어부(300)의 출력결과에 따라서 원하는 위치에 스핀들 바디(20)가 도달하였으면 릴레이(500)를 구동하고, 상기 릴레이(500)는 솔레노이드 밸브(600)를 구동하며, 상기 솔레노이드 밸브(600)의 구동에 따라서 클램프 장치(700)로 유압이 전달되어 스핀들 바디(20)가 정지후 떨리는 현상을 막아주는 스핀들 바디 클램핑 단계(S30)와; 작업이 마무리되어 스핀들 바디(20)를 움직일시에는 수치제어부(300)가 PLC부(400)에 수직축 이송부(100)의 움직임 명령을 내리고 이에 따라 PLC부(400)에는 수치제어부(300)에서 지령한 만큼 스핀들 바디(20)를 움직이도록 하기 위한 전기신호를 출력하여 원하는 지점에 도달하도록 하는 스핀들 바디 언클램핑 단계(S40)로 이루어짐이 특징이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들 과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 구성 블록도.

도 2는 본 발명이 적용되는 장치 구성도.

도 3은 본 발명의 요부 확대도로서,

본 발명은 수직축 이송부(100)와, 축이송 확인부(200)와, 수치제어부(300)와, PLC부(400)와, 릴레이부(500)와, 솔레노이드 밸브(600)와, 클램프 장치(700)로 이루어진다.

상기 수직축 이송부(100)는 수직축으로 스핀들 바디(20)를 이송시키는 것으로, 직결된 볼스크류를 정회전 및 역회전시키는 동작에 의해서 스핀들 바디(20)를 수직한 방향으로 축이송을 하는 역할을 한다.

상기 축이송 확인부(200)는 비접촉식으로 스핀들 바디(20)의 이송을 확인하 는 것으로 이송모터의 피드백 전류를 확인하여 원하는 위치에 스핀들 바디(20)가 도달하였는지를 판단한다.

상기 수치제어부(300)는 수직축 이송부(100)에 상하 움직임 제어신호를 출력하고, 축이송 확인부(200)로부터 스핀들 바디(20)가 원하는 위치에 정지하였는지를 확인하여 수직축 이송을 중단하는 명령을 내린다.

상기 PLC부(400)는 수치제어부(300)의 명령에 따라 수직축 이송부(100)를 움직이는 전기적인 신호를 출력한다.

상기 릴레이는 PLC부(400)의 제어에 따라서 스핀들 바디(20)를 클램핑하는 신호를 출력한다.

상기 솔레노이드 밸브(600)는 릴레이(500)의 동작에 연동하여 유압을 제공하거나 차단하는 역할을 한다.

상기 클램프 장치(700)는 솔레노이드 밸브(600)의 작동에 따라서 스핀들 바디(20)를 클램핑하거나 언클램핑하여 스핀들 바디(20)의 떨림을 막는 역할을 한다.

상기에서 미설명부호 30은 스핀들 모터이고, 40은 스핀들 헤드이며, 50은 스핀들 헤드 내부에 장착되는 스핀들이며, 60은 스핀들 헤드에 맞물리는 공구로서, 스핀들(50)을 회동시, 이에 따라 스핀들(50)에 맞물리 공구(60)가 회전하면서 절삭가공을 시행한다.

상기와 같이 구성하는 본 발명은 스핀들 바디(20)에 클램프 장치(700)를 설치하고 상기 클램프 장치(700)는 유압에 의해서 작동하여 스핀들 바디(20)를 클램핑 하거나 언클램핑 하도록 구성된다.

즉, 상기 클램핑 장치(700)에 유압을 제공하면 스핀들 바디(20)에 밀착되면서 스핀들 바디(20)의 유동을 막아서 작업시 떨림을 막아주고 스핀들 바디(20)를 움직일시에는 클램핑 장치(700)의 유압을 해제하여 자유롭게 수직축을 타고 움직일 수 있도록 한다.

상기 클램핑 장치(700)는 솔레노이드 밸브(600)의 제어가 유압라인을 단속하는 동작에 의해서 클램핑 및 언클램핑 작동을 하며, 상기 솔레노이드 밸브(600)는 릴레이(500)의 작동에 연동되도록 설계된다.

상기 릴레이(500)는 PLC부(400)의 지령을 받아서 스위치 온 되거나 스위치 오프되어 솔레노이드 밸브(600)를 제어하며, 상기 PLC부(400)는 수치제어부(300)로부터 스핀들 바디(20)의 운행 또는 정지에 대한 정보를 입력받아 릴레이(500)의 작동을 제어한다.

그리고, 상기 수직축 이송부(100)는 수치제어부(300)의 명령을 수행하는 PLC부(400)의 제어에 따라서 스핀들 바디(20)를 원하는 구간으로 이송하며 수직축 확인부(200)에 의해서 수직축의 정지가 확인되면 솔레노이드 밸브(600)를 작동하는 명령을 내리도록 한다.

이하에서 도 4에 도시된 플로우챠트를 통해 본 발명의 전반적인 동작을 설명하기로 한다.

먼저, S10은 스핀들 바디 이송단계로서, 수치제어부(300)는 PLC부(400)를 통해 스핀들 바디(20)의 움직임을 지령하고, 상기 PLC부(400)는 수치제어부(300)의 명령에 따라서 수직축 이송부(100)를 제어하여 스핀들 바디를 정해진 위치로 이송 토록 전기신호를 출력한다.

S20은 스핀들 바디 이송확인 단계로서, 수직축 이송부(100)의 작동으로 스핀들 바디(20)가 이송하고 원하는 지점에 도달하였는지를 이송축 확인부(200)에서 확인하여 수치제어부(300)에 전달하며, 수치제어부(300)는 이러한 결과를 PLC부(400)에 통보한다.

S30은 스핀들 바디 클램핑 단계로서, 상기 PLC부(400)는 수치제어부(300)의 출력결과에 따라서 원하는 위치에 스핀들 바디(20)가 도달하였으면 릴레이(500)를 구동하고, 상기 릴레이(500)는 솔레노이드 밸브(600)를 구동하며, 상기 솔레노이드 밸브(600)의 구동에 따라서 클램프 장치(700)로 유압이 전달되어 스핀들 바디(20)가 정지후 떨리는 현상을 막아주게 된다.

S40은 스핀들 바디 언클램핑 단계로서, 그리고, 작업이 마무리되어 스핀들 바디(20)를 움직일시에는 수치제어부(300)가 PLC부(400)에 수직축 이송부(100)의 움직임 명령을 내리고 이에 따라 PLC부(400)에는 수치제어부(300)에서 지령한 만큼 스핀들 바디(20)를 움직이도록 하기 위한 전기신호를 출력하여 원하는 지점에 도달하면 상술한 내용의 제어에 따라서 수직축 이송부를 클램핑 한다.

상술한 바와같이 본 발명은 클램프 장치를 부가설치하여 가공동중 발생하는 진동을 억제토록 함으로서 가공도중 발생할 수 있는 기계의 진동을 최소화하는 효과를 제공한다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (2)

1. 공작기계의 상부에 설치되며, 직결된 볼스크류를 정회전 및 역회전시켜 스핀들 바디(20)를 수직방향으로 축이송시키는 수직축 이송부(100)와;

   비접촉식으로 스핀들 바디(20)의 이송을 확인하는 것으로 이송모터의 피드백 전류를 확인하여 원하는 위치에 스핀들 바디(20)가 도달하였는지를 센싱하는 축이송 확인부(200)와;

   상기 수직축 이송부(100)에 상하 움직임 제어신호를 출력하고, 상기 축이송 확인부(200)로부터 스핀들 바디(20)가 원하는 위치에 정지하였는지를 확인하여 수직축 이송을 중단시키는 상기 수치제어부(300)와;

   상기 수치제어부(300)의 명령에 따라 상기 수직축 이송부(100)를 동작시키는 전기적인 신호를 출력하는 PLC부(400)와;

   상기 PLC부(400)의 제어에 따라서 스핀들 바디(20)를 클램핑하는 신호를 출력하는 릴레이(500)와;

   상기 릴레이(500)의 동작에 연동하여 유압을 제공하거나 차단하는 솔레노이드 밸브(600)와;

   솔레노이드 밸브(600)의 작동에 따라서 스핀들 바디(20)를 클램핑하거나 언클램핑하여 스핀들 바디(20)의 떨림을 막는 클램프 장치(700)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 중력축의 자동 클램프 및 언클램프 장치.
2. 수치제어부(300)가 PLC부(400)를 통해 스핀들 바디(20)의 움직임을 지령하고, 상기 PLC부(400)는 수치제어부(300)의 명령에 따라서 수직축 이송부(100)를 제어하여 스핀들 바디를 정해진 위치로 이송토록 전기신호를 출력하는 스핀들 바디 이송단계(S10)와;

   수직축 이송부(100)의 작동으로 스핀들 바디(20)가 이송하고 원하는 지점에 도달하였는지를 이송축 확인부(200)에서 확인하여 수치제어부(300)에 전달하며, 수치제어부(300)는 이러한 결과를 PLC부(400)에 통보하는 스핀들 바디 이송확인 단계(S20)와;

   수치제어부(300)의 출력결과에 따라서 원하는 위치에 스핀들 바디(20)가 도달하였으면 릴레이(500)를 구동하고, 상기 릴레이(500)는 솔레노이드 밸브(600)를 구동하며, 상기 솔레노이드 밸브(600)의 구동에 따라서 클램프 장치(700)로 유압이 전달되어 스핀들 바디(20)가 정지후 떨리는 현상을 막아주는 스핀들 바디 클램핑 단계(S30)와;

   작업이 마무리되어 스핀들 바디(20)를 움직일시에는 수치제어부(300)가 PLC부(400)에 수직축 이송부(100)의 움직임 명령을 내리고 이에 따라 PLC부(400)에는 수치제어부(300)에서 지령한 만큼 스핀들 바디(20)를 움직이도록 하기 위한 전기신호를 출력하여 원하는 지점에 도달하도록 하는 스핀들 바디 언클램핑 단계(S40)로 이루어짐을 특징으로 하는 중력축의 자동 클램프 및 언클램프 방법.

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