KR20130086670A - 복합가공 터닝센터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합가공 터닝센터를 개시한다. 본 발명에 의한 복합가공 터닝센터는 베드(101) 상에서 공구대(103)가 이송대(104)를 통해 X축을 따라 운동되며, 심압대(105)는 Z축 방향을 따라 운동되고, 주축대(102)는 C축 방향을 따라 운동되는 복합가공 터닝센터에 있어서, 상기 주축대(102)가 상기 X축 및 상기 Z축에 의해 형성되는 평면 좌표 상에서 B축으로 스윙(swing)되도록 하는 B축 스윙 운동유닛(110); 및 상기 주축대(102)가 상기 X축 및 상기 Z축에 교차되는 Y축으로 업/다운(up/down)되도록 하는 Y축 업/다운 운동유닛(120)을 포함한다.

Description

복합가공 터닝센터{Turningcenter machine}
본 발명은 복합가공 터닝센터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기존의 3축 운동 구조에 더하여 주축대가 Y축 업/다운 운동과 B축 스윙 운동이 가능하도록 보완함으로써 복합가공을 용이하게 수행할 수 있는 복합가공 터닝센터에 관한 것이다.
공작기계 중에 대표적인 것은 선반, 밀링 머신, 머시닝 센터 등이다. 이들 중에서 선반은 터닝센터라고도 불리며, 가공 대상물을 빠르게 회전시킨 후 공구를 접근시켜 공작물을 가공하는 역할을 한다.
도 1은 종래기술에 따른 터닝센터의 이미지이다.
도 1을 참조하면, 종래의 터닝센터는 베드(1) 상에서 공구대(3)가 이송대(4)를 통해 X축을 따라 운동되며, 심압대(5)는 Z축 방향을 따라 운동되고, 주축대(2)는 C축 방향을 따라 운동되는, 즉 3축 운동 구조로 되어 있으며, 이러한 X축, Z축 및 C축의 운동 또는 이송, 회전을 통해 가공물을 가공한다.
그런데, 도 1과 같은 구조를 갖는 경우, 단순 공작물의 가공은 가능하나 공작물의 복합가공은 사실상 어렵다.
만약, 주축대(2)가 도 1의 X축 및 Z축에 교차되는 Y축으로 업/다운(up/down)되는 Y축 업/다운 운동이 가능하고, 또한 X축 및 Z축에 의해 형성되는 평면 좌표 상에서 스윙(swing)되는 B축 스윙 운동이 가능하다면 기존의 3축 이송 구조와 더불어 총 5축 운동(이송) 구조가 가능해짐에 따라 복잡한 공작물에 대한 가공이 용이해질 수 있을 것이라 기대되므로 이에 대한 연구 개발이 요구된다.
대한민국특허출원 제10-2009-0124138호
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 기존의 3축 운동 구조에 더하여 주축대가 Y축 업/다운 운동과 B축 스윙 운동이 가능하도록 보완함으로써 복합가공을 용이하게 수행할 수 있는 복합가공 터닝센터를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 베드 상에서 공구대가 이송대를 통해 X축을 따라 운동되며, 심압대는 Z축 방향을 따라 운동되고, 주축대는 C축 방향을 따라 운동되는 복합가공 터닝센터에 있어서, 상기 주축대가 상기 X축 및 상기 Z축에 의해 형성되는 평면 좌표 상에서 B축으로 스윙(swing)되도록 하는 B축 스윙 운동유닛; 및 상기 주축대가 상기 X축 및 상기 Z축에 교차되는 Y축으로 업/다운(up/down)되도록 하는 Y축 업/다운 운동유닛;을 포함하는 복합가공 터닝센터를 제공한다.
또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, B축 스윙 운동유닛은 B축 바디; 상기 B축 바디의 내측에 배치되고, 상기 주축대와 연결되어 상기 주축대와 함께 스윙 운동하는 스윙유닛; 상기 스윙유닛에 맞물려 스윙동력을 전달하는 스윙동력 전달유닛; 상기 스윙동력 전달유닛에 연결되어 회전동력을 발생시키고, 발생 된 회전동력에 의해 상기 스윙동력 전달유닛을 스윙운동을 시키는 B축 스윙동력 발생유닛; 및 상기 B축 스윙동력 발생유닛과 스윙동력 전달유닛을 연결시키는 B축 커플링;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스윙유닛은 롤러 기어 캠이고, 스윙동력 전달유닛은 상기 롤러 기어 캠에 기어 맞물림되는 웜 샤프트로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 웜 샤프트의 양단부는 베어링에 의해 지지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Y축 업/다운 운동유닛은 상기 롤러 기어 캠의 내측에 상기 롤러 기어 캠의 형상과 동일하게 형성되고, 상기 주축대와 함께 동작되는 Y축 가이드; 상기 Y축 방향을 따라 길게 배치되고, 상기 Y축 가이드와 연결되는 동력 전달유닛; 상기 Y축 업/다운 운동을 위한 동력을 발생시키는 Y축 동력 발생유닛; 상기 동력 전달유닛과 상기 Y축 동력 발생유닛을 연결시키는 Y축 커플링; 및 상기 동력 전달유닛과 상기 Y축 동력 발생유닛을 지지하고 내측에 베어링을 구비하는 피드 박스;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동력 전달유닛은 볼 스크루로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, B축 스윙동력 발생유닛과 Y축 동력 발생유닛은 서보모터로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존의 3축 운동 구조에 더하여 주축대가 Y축 업/다운 운동과 B축 스윙 운동이 가능하도록 보완함으로써 복합가공을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 터닝센터의 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공 터닝센터의 이미지이다.
도 3은 도 2에 대응되는 사시도이다.
도 4는 도 3의 요부 확대도로서 주축대의 Y축 업/다운 운동을 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 요부 확대도로서 주축대의 B축 스윙 운동을 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 각각 Y축 업/다운 운동유닛과 B축 스윙 운동유닛의 설명을 위한 도 3의 요부 절개 사시도들이다.
도 8 및 도 9는 각각 Y축 업/다운 운동유닛과 B축 스윙 운동유닛의 설명을 위한 도 3의 요부 단면도들이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공 터닝센터의 이미지, 도 3은 도 2에 대응되는 사시도, 도 4는 도 3의 요부 확대도로서 주축대의 Y축 업/다운 운동을 도시한 도면, 도 5는 도 3의 요부 확대도로서 주축대의 B축 스윙 운동을 도시한 도면, 도 6 및 도 7은 각각 Y축 업/다운 운동유닛과 B축 스윙 운동유닛의 설명을 위한 도 3의 요부 절개 사시도들, 그리고 도 8 및 도 9는 각각 Y축 업/다운 운동유닛과 B축 스윙 운동유닛의 설명을 위한 도 3의 요부 단면도들이다.
이들 도면을 참조하되 도 2 내지 도 5를 먼저 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공 터닝센터는 베드(101) 상에서 공구대(103)가 이송대(104)를 통해 X축을 따라 운동되며, 심압대(105)는 Z축 방향을 따라 운동되고, 주축대(102)는 C축 방향을 따라 운동되는, 즉 3축 운동 구조를 포함한다.
이러한 3축 운동 구조는 도 1에서 설명한 일반적인 터닝센터에도 동일하게 적용된다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 복합가공 터닝센터에는 전술한 3축 운동 구조 외에, 주축대(102)가 도 2의 X축 및 Z축에 교차되는 Y축으로 업/다운(up/down)되는 Y축 업/다운 운동 구조, 그리고 주축대(102)가 도 2의 X축 및 Z축에 의해 형성되는 평면 좌표 상에서 스윙(swing)되는 B축 스윙운동 구조가 더 포함되기 때문에 총 5축 운동(이송) 구조가 가능해진다.
따라서 종래와 달리 단순 공작물의 가공에서부터 복잡한 공작물의 가공에 이르기까지 다양한 가공 작업이 가능해지는 이점이 있다.
본 발명에 따른 복합가공 터닝센터는, 베드(101) 상에서 공구대(103)가 이송대(104)를 통해 X축을 따라 운동되며, 심압대(105)는 Z축 방향을 따라 운동되고, 주축대(102)는 C축 방향을 따라 운동되는 복합가공 터닝센터에 있어서, 주축대(102)가 X축 및 Z축에 의해 형성되는 평면 좌표 상에서 B축으로 스윙(swing)되도록 하는 B축 스윙 운동유닛(110)과, 주축대(102)가 X축 및 상기 Z축에 교차되는 Y축으로 업/다운(up/down)되도록 하는 Y축 업/다운 운동유닛(120)을 포함한다.
먼저, 주축대(102)가 도 2의 X축 및 Z축에 의해 형성되는 평면 좌표 상에서 B축으로 스윙(swing)되도록 하는 B축 스윙 운동유닛(110)에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, B축 스윙 운동유닛(110)은 B축 바디(111), 스윙유닛, 스윙동력 전달유닛, B축 스윙동력 발생유닛, 및 B축 커플링(115)을 구비한다. 스윙유닛이 B축 바디(111)의 내측에 배치된다. 이러한 스윙유닛은 주축대(102)와 연결되어 주축대(102)와 함께 스윙 운동한다. 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서 이러한 스윙유닛은 롤러 기어 캠(ROLLER GEAR CAM, 113)으로 이루어질 수 있다. 스윙동력 전달유닛이 스윙유닛에 맞물려 스윙동력을 전달한다. 바람직하게는 스윙동력 전달유닛은 롤러 기어 캠(113)에 기어 맞물림되는 웜 샤프트(WORM SHAFT, 114)로 이루어 진다. B축 스윙동력 발생유닛은 스윙동력 전달유닛에 연결되어 회전동력을 발생시킨다. 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서 이러한 B축 스윙동력 발생유닛은 서보모터(112)로 이루어질 수 있다. B축 스윙동력 발생유닛에 의해 발생 된 회전동력으로 스윙동력 전달유닛을 스윙운동시키게 된다. B축 커플링(115)이 B축 스윙동력 발생유닛과 스윙동력 전달유닛을 연결시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, B축 스윙 운동유닛(110)은, B축 바디(111)의 내측에 롤러 기어 캠(113)과 웜 샤프트(114)가 배치되며, B축 커플링(115)에 의해 B축 서보모터(112)와 웜 샤프트(114)가 직결되는 구조를 이룬다.
바람직하게는 웜 샤프트(114)의 양단부는 베어링(116)에 의해 지지된다. 따라서 웜 샤프트(114)의 원활한 회전 운전을 보장할 수 있다.
이러한 구성에 의해, B축 서보모터(112)의 정역 방향 회전력이 B축 커플링(115)을 통해 웜 샤프트(114)로 전달되면 웜 샤프트(114)가 정역 방향으로 회전되면서 그에 교차되는 방향인 B축 방향으로 롤러 기어 캠(113)을 좌우로 회전시킨다. 따라서 주축대(102)가 B축 스윙 운동이 가능해진다.
다음으로, 주축대(102)가 도 2의 X축 및 Z축에 교차되는 Y축으로 업/다운(up/down)되도록 하는 Y축 업/다운 운동유닛(120)에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, Y축 업/다운 운동유닛(120)은 Y축 가이드(123), 동력 전달유닛, Y축 동력 발생유닛, Y축 커플링(125), 및 피드 박스(124)를 포함한다. Y축 가이드(123)는 롤러 기어 캠(113)의 내측에 롤러 기어 캠(113)의 형상과 동일하게 형성되고, 주축대(102)와 함께 동작된다. 동력 전달유닛은 Y축 방향을 따라 길게 배치되고, Y축 가이드(123)와 연결되어 있다. 바람직하게는 이러한 동력 전달유닛은 볼 스크루(122)로 이루어진다. Y축 동력 발생유닛이 Y축 업/다운 운동을 위한 동력을 발생시킨다. 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서 Y축 동력 발생유닛은 서보모터(121)로 이루어질 수 있다. Y축 커플링(125)이 동력 전달유닛과 Y축 동력 발생유닛을 연결시킨다. 피드 박스(124)는 동력 전달유닛과 Y축 동력 발생유닛을 지지한다. 또한, 피드 박스(124)는 그 내측에 베어링(126)을 구비하고 있다.
주축대(102)가 Y축을 따라 업/다운 운동되기 위해, Y축 서보모터(121)가 동작되면 Y축 서보모터(121)의 회전력이 볼 스크루(122)를 통해 Y축 가이드(123)에 전달되며, Y축 가이드(123)가 주축대(102)와 함께 Y축을 따라 업/다운 운동된다.
이때, 볼 스크루(122)의 회전에 의해 좌우로 회전하려는 롤러 기어 캠(113)은 전술한 바와 같이, B축 서보모터(112)가 정지상태를 유지함에 따라 아래 또는 위로만 제어될 수 있다. 또한, 롤러 기어 캠(113)의 내측에 형성된 롤러 기어 캠(113)의 형상과 동일한 Y축 가이드(123)도 함께 좌우로 회전된다. 이처럼 좌우로 회전될 때 Y축 가이드(123)와 연결된 볼 스크루(122)의 홈을 따라 아래, 위로 주축대(102)가 움직이려고 하는 것을 Y축 서보모터(112)가 현재 위치를 유지하도록 반대로 제어하게 됨으로써 B축은 좌우로만 제어될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 기존의 3축 운동 구조에 더하여 주축대(102)가 Y축 업/다운 운동과 B축 스윙 운동이 가능하도록 보완함으로써 복합가공을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
101 : 베드 102 : 주축대
103 : 공구대 104 : 이송대
105 : 심압대 110 : B축 스윙 운동유닛
111 : B축 바디 112 : B축 서보모터
113 : 롤러 기어 캠 114 : 웜 샤프트
115 : B축 커플링 116 : 베어링
120 : Y축 업/다운 운동유닛 121 : Y축 서보모터
122 : 볼 스크루 123 : Y축 가이드
124 : 피드 박스 125 : Y축 커플링
126 : 베어링

Claims (7)

  1. 베드(101) 상에서 공구대(103)가 이송대(104)를 통해 X축을 따라 운동되며, 심압대(105)는 Z축 방향을 따라 운동되고, 주축대(102)는 C축 방향을 따라 운동되는 복합가공 터닝센터에 있어서,
    상기 주축대(102)가 상기 X축 및 상기 Z축에 의해 형성되는 평면 좌표 상에서 B축으로 스윙되도록 하는 B축 스윙 운동유닛(110); 및
    상기 주축대(102)가 상기 X축 및 상기 Z축에 교차되는 Y축으로 업/다운되도록 하는 Y축 업/다운 운동유닛(120);을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합가공 터닝센터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 B축 스윙 운동유닛(110)은,
    B축 바디(111);
    상기 B축 바디(111)의 내측에 배치되고, 상기 주축대(102)와 연결되어 상기 주축대(102)와 함께 스윙 운동하는 스윙유닛;
    상기 스윙유닛에 맞물려 스윙동력을 전달하는 스윙동력 전달유닛;
    상기 스윙동력 전달유닛에 연결되어 회전동력을 발생시키고, 발생 된 회전동력에 의해 상기 스윙동력 전달유닛을 스윙운동을 시키는 B축 스윙동력 발생유닛; 및
    상기 B축 스윙동력 발생유닛과 스윙동력 전달유닛을 연결시키는 B축 커플링(115);을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합가공 터닝센터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스윙유닛은 롤러 기어 캠(113)이고,
    상기 스윙동력 전달유닛은 상기 롤러 기어 캠(113)에 기어 맞물림되는 웜 샤프트(114)인 것을 특징으로 하는 복합가공 터닝센터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 웜 샤프트(114)의 양단부는 베어링(116)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 복합가공 터닝센터.
  5. 제3항에 있어서,
    Y축 업/다운 운동유닛(120)은,
    상기 롤러 기어 캠(113)의 내측에 상기 롤러 기어 캠(113)의 형상과 동일하게 형성되고, 상기 주축대(102)와 함께 동작되는 Y축 가이드(123);
    상기 Y축 방향을 따라 길게 배치되고, 상기 Y축 가이드(123)와 연결되는 동력 전달유닛;
    상기 Y축 업/다운 운동을 위한 동력을 발생시키는 Y축 동력 발생유닛;
    상기 동력 전달유닛과 상기 Y축 동력 발생유닛을 연결시키는 Y축 커플링(125); 및
    상기 동력 전달유닛과 상기 Y축 동력 발생유닛을 지지하고 내측에 베어링(126)을 구비하는 피드 박스(124);를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합가공 터닝센터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동력 전달유닛은 볼 스크루(122)인 것을 특징으로 하는 복합가공 터닝센터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 B축 스윙동력 발생유닛과 Y축 동력 발생유닛은 서보모터(112, 121)인 것을 특징으로 하는 복합가공 터닝센터.

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