KR101456996B1 - 주축 위치 조절장치 및 이를 포함하는 다축 가공기계 - Google Patents

주축 위치 조절장치 및 이를 포함하는 다축 가공기계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주축 위치 조절장치 및 이를 포함하는 다축 가공기계장치에 관한 것으로, 주축을 고정시킬 수 있는 주축 고정단, 상기 주축 고정단 외측에 위치하고, 상기 주축에 결합될 수 있는 주축 위치 조절부, 상기 주축 위치 조절부에 결합되어 있고, 상기 주축 고정단에 접하는 링부, 그리고 상기 주축 위치 조절부에 연결되어 있고, 상기 주축 고정단 방향으로 상기 주축 위치 조절부에 탄성력을 부여하는 완충부재를 포함한다.

Description

주축 위치 조절장치 및 이를 포함하는 다축 가공기계{Position adjustment apparatus for headstock and multiple spindle machine including the same}
본 발명은 주축이 두 개 이상 설치되는 다축 가공기계에서 각 주축에 장착되는 절삭공구의 위치를 동일 선상에 일치시키기 위한 것이다.
다축 가공기계는 두 개 이상의 주축이 일정한 간격으로 설치되며, 가공물 또한 같은 간격으로 배치되어 두 개 이상의 가공물이 동시에 가공하는 장치로서 최근에는 휴대폰 프레임 등의 제품들을 대량 생산하는데 널리 쓰인다.
이러한 다축 가공기계에서 두 개 이상의 가공물이 편차 없이 동시에 가공되기 위하여 각 주축에 장착되는 절삭공구의 위치가 동일 선상에 정밀하게 일치하여야 되는데, 현재는 이를 효과적으로 쉽게 조절할 수 있는 장치가 없어 절삭공구 셋팅 시간이 길어지고 또한 절삭공구의 위치 편차로 인하여 가공 편차가 자주 발생하게 되었다. 이에, 각 주축에 장착된 절삭공구의 위치를 간편하고 정밀하게 조절할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
실용신안등록 제 20-0414789호 (2006.04.18) 특허등록 제 10-0796260호 (2008.01.14)
본 발명은 주축들의 위치를 간편하게 미세 조절하여 각 주축에 장착되어 있는 절삭공구의 위치를 동일 선상에 정밀하게 일치시켜 결과적으로 다수의 가공물을 편차 없이 가공할 수 있도록 한 주축 위치 조절장치 및 이를 포함하는 다축 가공기계를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 주축 위치 조절장치는 주축을 고정시킬 수 있는 주축 고정단, 상기 주축 고정단 외측에 위치하고, 상기 주축에 결합될 수 있는 주축 위치 조절부, 상기 주축 위치 조절부에 결합되어 있고, 상기 주축 고정단에 접하는 링부, 그리고 상기 주축 위치 조절부에 연결되어 있고, 상기 주축 고정단 방향으로 상기 주축 위치 조절부에 탄성력을 부여하는 완충부재를 포함한다.
상기 주축 고정단에는 상기 주축이 삽입되는 관통홀과, 상기 주축을 조이는 조임틈새가 형성되어 있으며, 상기 조임틈새의 조절에 따라 상기 주축은 움직일 수 있다.
상기 주축 위치 조절부는, 상기 주축의 일부분에 결합될 수 있으며 외부 둘레면에 나사가 형성된 몸체 및 적어도 일부가 상기 몸체 내에 위치하고 일측이 상기 주축 고정단에 결합되어 있는 고정부재를 포함할 수 있으며, 상기 링부의 내부면에는 상기 몸체의 나사와 체결되는 나사가 형성되어 있고, 상기 완충부재는 상기 고정부재를 감싸고 있으며 상기 주축 고정단 방향으로 상기 몸체에 탄성력을 부여할 수 있다. 상기 완충부재의 일측은 상기 몸체에 연결될 수 있고 타측은 상기 고정부재의 타측에 접할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 다축 가공기계는 가공물이 놓일 수 있는 테이블, 상기 테이블에 이동 가능하게 결합되어 있는 칼럼, 그리고 상기 칼럼에 이동 가능하게 결합되어 있는 주축대를 포함하고, 상기 주축대는, 상기 칼럼<상기 주축에 승강 가능하게 연결된 주축 승강대, 상기 주축 승강대에 결합되어 있는 적어도 하나의 상기 주축 위치 조절장치, 상기 주축 위치 조절장치에 결합된 주축 및 상기 주축에 동력을 전달하는 구동부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 작업자는 주축 고정단의 조임나사를 풀고 링부를 회전시켜 주축의 위치를 미세하게 조절하여 절삭공구들의 위치를 동일 선상에 정밀하게 일치시킬 수 있다. 따라서 절삭공구 셋팅 시간이 단축되며, 정밀하게 셋팅된 절삭공구들에 의하여 다수의 가공물이 편차 없이 가공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 다축 가공기계를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 주축대 일부분을 나타낸 확대도.
도 3은 도 2에 도시한 주축 위치 조절장치를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 도 2에 도시한 IV-IV선을 따라 주축 위치 조절장치를 자른 단면도.
도 5는 도 4에 도시한 주축 위치 조절장치를 나타낸 분해 단면도.
도 6은 도 4에 도시한 VI-VI선을 따라 주축 위치 조절장치를 자른 단면도.
도 7은 도 4에 도시한 A 부분 확대도.
도 8 및 도 9는 주축 위치 조절장치 작동도.
도 10은 도 9에 도시한 B 부분 확대도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 실시예에 따른 주축 위치 조절장치는 본 발명의 실시예인 다축 가공기계에 적용되는 것인 바, 이하에서는 주축 위치 조절장치가 적용된 다축 가공기계를 위주로 설명한다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 다축 가공기계에 대하여 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 다축 가공기계를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 주축대 일부분을 나타낸 확대도이며, 도 3은 도 2에 도시한 주축 위치 조절장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시한 IV-IV선을 따라 주축 위치 조절장치를 자른 단면도(주축은 단면으로 표시하지 않았음)이고, 도 5는 도 4에 도시한 주축 위치 조절장치를 나타낸 분해 단면도이며, 도 6은 도 4에 도시한 VI-VI선을 따라 주축 위치 조절장치를 자른 단면도이고, 도 7은 도 4에 도시한 A 부분 확대도이다.
먼저, 도 1을 참고하면 본 실시예에 따른 다축 가공기계(1)는 테이블(10), 칼럼(20), 주축대(3), 그리고 제어판(50) 포함하며, 여러 개의 가공물을 동시에 가공할 수 있다.
테이블(10)은 기설정된 너비를 가지며, 여기에 가공물이 놓인다. 테이블(10) 에는 가공물을 흡착 고정시키는 흡착장치(도시하지 않음) 또는 지그(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.
칼럼(20)은 테이블(10)에 설치되어 있으며, 테이블(10)의 전후방향(Y)으로 움직일 수 있다. 칼럼(20)의 움직임은 모터(도시하지 않음)와 연결된 볼스크류(도시하지 않음), 엘엠가이드(21), 엘엠블록(22) 등에 의해 실시될 수 있다.
주축대(3)는 칼럼(20)에 연결되어 있고, 주축 본체(도시하지 않음), 주축 승강대(31), 주축(36), 주축 위치 조절 장치(32) 및 구동부(37)를 포함한다.
주축 본체는 칼럼(20)에 좌우방향(X)으로 이동 가능하게 연결되어 있으며, 주축 승강대(31)는 주축 본체에 상하방향(Z)으로 이동 가능하게 결합되어 있다. 주축(36)은 주축 위치 조절 장치(32)를 통해 주축 승강대(31)에 결합되어 있고, 구동부(37)와 동력 연결되어 있다.
한편, 테이블(10)에는 칼럼(20), 주축 본체, 주축 승강대(31) 및 주축(36) 등을 제어하는 제어반(50)이 설치되어 있고, 제어반(50)에 데이터를 입력하는 입력부(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 입력부는 편의성을 위해 제어반(50) 외부로 노출될 수 있다.
위에서 설명한, 테이블(10), 칼럼(20), 주축대(3), 주축 승강대(31), 주축(36)의 내부 구조는 널리 공지된 공작기계의 구성이 적용될 수 있는 바, 상세 구조에 대한 설명은 생략한다.
이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 주축 위치 조절장치(32)에 대하여 상세하게 살펴본다. 본 실시예의 다축 가공기계에는 2개의 주축 위치 조절장치(32)가 설치되어 있으나, 주축 위치 조절장치(32)는 기계 설계에 따라 다양한 숫자로 형성될 수 있다.
주축 위치 조절장치(32)는 주축 고정단(33), 주축 위치 조절부(34), 완충부재(38) 및 링부(35)를 포함한다. 주축 위치 조절장치(32)는 주축 승강대(31)에 장착되며, 주축 위치 조절장치(32)에 주축(36)이 결합되어 있다. 주축 위치 조절장치(32)에 의해 주축(36)의 위치를 간편하고 정밀하게 조절할 수 있어, 주축(36)과 연결된 절삭공구(2)의 위치를 정밀하게 조절할 수 있다.
주축 고정단(33)은 블록 형태로 형성되어 있으며, 주축 승강대(31, 도 2 참조)에 볼트(331)로 장착되어 있다. 주축 고정단(33)에는 주축(36)이 삽입되는 관통홀(33b)이 형성되어 있고, 주축 고정단(33)의 일부분이 상하방향(Z)으로 절개된 조임틈새(33c)가 형성되어 있다. 주축 고정단(33)에 좌우방향(X)으로 결합되어 조임틈새(33c)를 관통하는 조임볼트(332)를 조이면 관통홀(33b)이 조임되면서 주축(36)이 고정된다.
주축 위치 조절부(34)는 몸체(341), 무두볼트(343) 및 고정부재(344)를 포함하며, 주축(36)에 결합된다.
몸체(341)는 주축(36)의 외부둘레면에 결합되며, 무두볼트(343)에 의해 고정된다. 몸체(341)의 외부둘레면에는 나사(341b)가 형성되어 있고, 하부측 둘레면에는 걸림턱(341d)이 형성되어 있다. 몸체(341)에는 외부 둘레면에서 내부 방향으로 나사공(341c)이 형성되어 있다.
몸체(341)의 상면(341a)과 주축 고정단(33)의 하면(33a)은 마주하며, 몸체(341)의 상면(341a)과 주축 고정단(33)의 하면(33a)은 간격을 두고 떨어지거나 접할 수 있다. 몸체(341)의 직경이 주축 고정단(33)의 하면(33a) 직경보다 작아 몸체(341)의 외부둘레면은 주축 고정단(33)의 하면(33a)을 벗어나지 않는다.
몸체(341)의 외부면과 내부면 사이에는 상하방향으로 관통된 결합홀(342)이 형성되어 있다. 결합홀(342)은 상면(341a)에 인접한 제1 홀(342a)과 그 반대면에 인접한 제2 홀(324b)을 포함한다. 제1 홀(342a)과 제2 홀(324b)은 서로 연결되어 있고, 제2 홀(324b)의 직경이 제1 홀(342a)의 직경보다 크다. 제1, 2 홀(342a, 324b)의 직경 차이로 인해 결합홀(342)에는 단턱(342c)이 형성된다. 제1 홀(342a)의 깊이는 제2 홀(324b)의 깊이보다 깊게 형성되어 있다.
한편, 몸체(341)는 별도의 부재가 주축(36)에 결합되어 형성된 것이 아니고, 주축(36) 가공 시 일체로 형성될 수도 있다.
무두볼트(343)는 나사공(341c)에 체결되어 있으며, 일측은 주축(36)에 접해 있고 타측은 나사공(341c) 외부로 돌출되지 않는다(도 6 참조). 무두볼트(343)의 결합으로 몸체(341)와 주축(36)이 결합될 수 있다. 이에 몸체(341)가 움직일 때 주축(36)이 함께 움직일 수 있다.
주축(36)에는 무두볼트(343)가 결합되는 체결홀(362a)이 형성된다. 그러나 소정의 폭과 깊이를 가진 홈이 주축(36)의 원주방향을 따라 360도로 형성될 수 있고, 무두볼트(343)는 상기 홈에 위치할 수도 있다.
만약 몸체(341)가 스핀들 하우징(362)과 일체로 형성되거나, 용접 방식으로 고정되면 무두볼트(343)는 생략될 수 있다.
고정부재(344)는 일부분에 나사가 형성된 몸통부분(344b)과 몸통부분(344b)과 연결된 머리부분(344a)을 포함한다. 고정부재(344)는 결합홀(342)에 배치되어 있다. 고정부재(344)의 몸통부분(344a)에 형성된 나사는 제1 홀(342a)을 통과하여 주축 고정단(33) 하면에 체결되어 있고, 머리부분(344a)은 제2 홀(324b)에 위치한다. 몸통부분(344b)의 직경은 제1 홀(342a), 제2 홀(342b)의 직경보다 작다. 머리부분(344a)의 직경은 제1 홀(342a)의 직경보다는 크고 제2 홀(342b)의 직경보다는 작다. 머리부분(344a)과 단턱(342c)은 간격(G1)을 두고 마주한다(도 7 참조).
완충부재(38)는 스프링이며, 고정부재(344)를 감은 상태에서 일측이 단턱(342c)에 접해 있고, 타측이 고정부재(344)의 머리부분(344a)에 접해있다. 몸체(341)는 움직임 가능하고, 고정부재(344)의 일측이 주축 고정단(33)에 고정되어 있어 완충부재(38)의 탄성력은 몸체(341)가 주축 고정단(33) 방향으로 움직일 수 있도록 한다. 탄성력에 의해 몸체(341)가 주축 고정단(33) 방향으로 이동하려 하고, 몸체(341)와 연결된 주축(36) 또한 상부 방향으로 힘이 가해진다(도 7 참조).
링부(35)는 몸체(341)의 외부둘레면에 배치되어 몸체(341)가 움직일 수 있도록 힘을 가한다. 무두볼트(343)가 나사공(341c) 내에 위치하므로 링부(35)는 무두볼트(343)와 간섭되지 않고 움직일 수 있다(도 6참조). 링부(35)는 몸체(341)에 전달되는 완충부재(38)의 탄성력에 의해 주축 고정단(33)의 하면(33a)에 접해 있다.
링부(35)의 내부둘레면에는 몸체(341)의 나사(341b)와 체결되는 나사(35a)가 형성되어 있다. 링부(35)는 몸체(341)와 결합된 상태에서 작업자의 조작에 의해 회전될 수 있다. 링부(35)의 회전력은 몸체(341)가 움직일 수 있도록 한다. 링부(35)의 외부둘레면에는 미끄러지지 않도록 널링(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.
링부(35)의 회전방향에 따라 몸체(341)는 상하방향으로 움직일 수 있으며, 몸체(341)와 연결된 주축(36) 또한 상하방향으로 움직일 수 있다. 몸체(341)가 움직일 때 링부(35)는 완충부재(38)의 탄성력에 의해 주축 고정단(33)의 저면(33a)에 지속적으로 접한 상태를 유지한다.
몸체(341)가 움직일 때, 완충부재(38)가 완전하게 압축된 상태가 되거나 또는 걸림턱(341d)이 링부(35)에 접하면 링부(35)는 회전할 수 없다.
한편, 몸체(341)의 움직임 범위는 완충부재(38)가 간격(G1) 내에서 완전하게 압축되었을 때 차지하는 영역(G2)을 뺀 나머지 영역(G3) 내에서 움직일 수 있다(도 7 참조).
다음은 도 1, 도 2, 도 8 내지 도 10을 참고하여 위에서 설명한 다축 가공기계의 작용에 대하여 설명한다.
도 1을 다시 참조하면, 주축 승강대(31)에 주축(36)이 2개 설치되어 있으므로, 일측과 타측 주축(36)에 각각 결합된 절삭공구(2)의 단부가 동일 선상에 고정 될 수 있도록 주축(36)의 위치를 조절한다.
먼저, 조절할 주축(36) 하부에 게이지(도시하지 않음)를 배치하고, 절삭공구(2)의 단부가 게이지에 접하도록 한다. 이때 게이지에는 기설정된 눈금이 표시된다. 주축 위치 조절장치(32)를 이용하여 주축(36)의 위치를 조절하면 게이지의 눈금이 달라질 수 있다.
주축(36)의 위치 조절은 다음과 같다.
주축 고정단(33)의 볼트(332)를 풀면 주축(36)은 관통홀(33b) 내에서 상하 방향으로 움직일 수 있는 상태가 된다.
도 8 내지 도 10을 참고하면, 몸체(341)의 상면(341a)과 링부(35)의 상면(35b)이 주축 고정단(33)의 저면(33a)에 접한 상태에서, 링부(35)가 일방향으로 회전되면 그 상면(35b)은 주축 고정단(33)의 하면(33a)에 지속적으로 밀착되고, 움직임 가능한 몸체(341)는 나사(341c, 35a)의 맞물림 위치가 변경되면서 주축 고정단(33)으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 이에 주축(36)은 하강하게 된다. 주축 고정단(33)에 고정된 고정부재(344)는 움직이지 않는 상태에서 몸체(341)가 이동하게 된다. 머리부분(344a)의 직경이 제1 홀(342a)의 직경보다 작으므로 이동하는 몸체(341)는 고정부재(344)와 간섭되지 않는다.
몸체(341)의 이동으로 그 상면(341a)은 주축 고정단(33)의 하면(33a)에서 떨어지며, 완충부재(38)는 단턱(342c)과 머리부분(334a) 사이에서 압축된다(도 9, 10 참조). 나사(341c, 35a)가 어느 정도 체결된 상태에서 완충부재(38)가 완전하게 압축된 상태가 되면 링부(35)는 더 이상 회전하지 못하고 아울러 몸체(341) 또한 더 이상 이동하지 않게 된다. 이에 몸체(341)와 링부(35)가 완전하게 분리되지 않는다.
이와 반대로, 몸체(341)의 상면(341a)과 주축 고정단(33)의 하면(33a)이 떨어져 있는 상태에서 링부(35)가 타방향으로 회전되면 몸체(341)는 나사(341c, 35a)의 맞물림 위치 변경에 의해 주축 고정단(33) 방향으로 이동한다.
몸체(341)의 상면(341a)이 주축 고정단(33)의 하면(33a)에 접하거나, 링부(35)에 걸림턱(341d)이 접하면 링부(35)는 주축 고정단(33)의 하면(33a)에 완전하게 밀착된 상태가 되어 더 이상 회전되지 못하며, 몸체(341) 또한 이동하지 못한다(도 7 참조).
링부(35)의 회전에 따른 몸체(341)의 이동으로, 몸체(341)와 결합된 주축(36)이 함께 이동한다. 주축(36)의 이동으로 절삭공구(2)가 움직이고, 움직인 절삭공구(2)의 위치에 따라 게이지의 눈금이 변화된다. 이러한 방법으로 각 주축(36)의 게이지 눈금을 일치시켜 각 절삭공구(2)의 위치를 동일 선상에 정밀하게 고정시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 다축 가공기계 10: 테이블
20: 칼럼 3: 주축대
31: 주축 승강대 32: 주축 위치 조절장치
33: 주축 고정단 33a: 하면
33b: 관통홀 33c: 조임틈새
331, 332: 볼트 34: 주축 위치 조절부
341: 몸체 341a: 상면
341b: 나사 341c: 나사공
342: 결합홀 342a: 제1 홀
342b: 제2 홀 342c: 단턱
343: 무두볼트 344: 고정부재
344a: 머리부분 35: 링부
35a: 나사 35b: 상면
38: 완충부재 36: 주축
37: 구동부 38: 완충부재
50: 제어반 2: 절삭공구
G: 머리 단턱 간격

Claims (4)

  1. 주축을 고정시킬 수 있는 주축 고정단,
    상기 주축 하부측에 고정될 수 있고 중앙부에 형성된 구멍으로 상기 주축이 통과할 수 있으며 외부 둘레면에 나사가 형성된 몸체 및 상기 몸체의 내부면과 외부면 사이에 형성된 결합홀을 관통하여 상기 주축 고정단의 하면에 결합된 고정부재를 포함하는 주축 위치 조절부,
    내부 둘레면에 상기 몸체의 나사와 대응되는 나사를 가져 상기 몸체와 나사 결합되며, 상면이 상기 주축 고정단 하면에 접하는 링부, 그리고
    상기 결합홀에 위치하며 상기 고정부재를 감싸고 있고 상기 링부가 상기 주축 고정단 하면에 접하도록 상기 몸체에 탄성력을 부여하는 스프링
    을 포함하며,
    상기 링부가 회전하면 상기 링부의 회전력이 상기 몸체의 외부 둘레면에 전달되어 상기 몸체와의 나사 맞물림 위치가 변경되고, 상기 링부의 회전에 따라 상기 몸체가 상기 주축과 함께 상하 직선 이동할 수 있는
    주축 위치 조절장치.
  2. 제1항에서,
    상기 몸체의 하부측 외부 둘레면에는 상기 링부의 하면에 접할 수 있는 걸림턱이 형성되어 있고, 상기 링부의 회전으로 상기 몸체가 상승하여 상기 걸림턱이 상기 링부의 하면에 접하면 상기 링부는 상기 몸체를 상승시키기 위한 방향으로 더 이상 회전되지 않는 주축 위치 조절장치.
  3. 제1항에서,
    상기 고정부재는 몸통부분과 머리부분을 포함하며,
    상기 결합홀은 상기 몸체의 상면에 인접한 제1 홀과 상기 몸체의 하면에 인접한 제2 홀을 포함하며, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 서로 연결되어 있고, 상기 제2 홀의 직경이 상기 제1 홀의 직경보다 크게 형성되어 있으며, 상기 제1 홀 및 상기 제2 홀의 직경 차이로 인해 상기 결합홀에는 단턱이 형성되어 있고, 상기 스프링의 양단은 각기 상기 단턱과 상기 고정부재의 머리부분에 접하며,
    상기 고정부재의 머리부분 직경은 상기 제1 홀의 직경보다 크고 상기 제2 홀의 직경보다 작으며, 상기 고정부재의 몸통부분 직경은 상기 제1 홀의 직경보다 작고, 상기 링부가 회전하면 상기 고정부재는 움직이지 않는 상태에서 상기 몸체가 상하 직선 이동할 수 있는
    주축 위치 조절장치.
  4. 가공물이 놓일 수 있는 테이블,
    상기 테이블에 이동 가능하게 결합되어 있는 칼럼, 그리고
    상기 칼럼에 이동 가능하게 결합되어 있는 주축대
    를 포함하고,
    상기 주축대는,
    상기 칼럼에 승강 가능하게 연결된 주축 승강대,
    상기 주축 승강대에 결합되어 있고, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 정의되어 있는 적어도 하나의 주축 위치 조절장치,
    상기 주축 위치 조절장치에 결합된 주축 및
    상기 주축에 동력을 전달하는 구동부
    를 포함하는
    다축 가공기계.
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