KR20220125453A - 공작기계의 공작물 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작물을 가공하기 위해 공작물을 클램핑하는 메인스핀들; 상기 메인스핀들에 클램핑되어 가공된 공작물을 클램핑하는 서브스핀들; 및 상기 서브스핀들의 이동과 연동하여 이동하도록 상기 서브스핀들의 일측에 설치되는 서포트유닛;을 포함하고, 상기 서포트유닛은 상기 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 상기 공작물의 형상과 종류에 따라 상기 서브스핀들에 대해 전후진 이동하여 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치에 관한 것이다.

Description

공작기계의 공작물 지지장치{Workpiece support device of machine tool}

본 발명은 공작기계의 공작물 지지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 공작물의 형상과 종류에 따라 서포트유닛이 서브스핀들에 대해 전후진 이동함에 따라 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지할 수 있는 공작기계의 공작물 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계라 함은 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속/비금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

터닝센터, 수직/수평 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신, CNC 선반 등을 비롯한 다양한 종류의 공작기계는 다양한 산업 현장에서 해당 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.

일반적으로 현재 사용되고 있는 다양한 종류의 공작기계는 수치제어(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control) 기술이 적용되는 조작반을 구비하고 있다. 이러한 조작반은 다양한 기능스위치 또는 버튼과 모니터를 구비한다.

또한, 공작기계는 공작물인 소재가 안착되고 공작물 가공을 위해 이송하는 테이블, 가공전 공작물을 준비하는 팔렛트, 공구 또는 공작물이 결합되어 회전하는 주축, 공작물 등을 가공중에 지지하기 위한 심압대, 방진구 등을 구비한다.

일반적으로 공작기계에서 테이블, 공구대, 주축, 심압대, 방진구 등은 다양한 가공을 수행하기 위해 이송축을 따라 이송하는 이송유닛을 구비한다.

일반적으로 선삭이란 소재인 공작물 회전시키고, 절삭공구를 공작물에 접촉하여 공작물을 절삭가공하는 것으로 이러한 선삭가공은 회전체 형상의 제품을 가공할 때 많이 이용된다. 또한, 오늘날에는 선삭가공을 통해 가공되는 제품은 그 형상이 다양하고 고정밀 가공이 요구되며, 가공시간을 단축시킬 것이 요구되고 있다.

또한, 하나의 공작물을 연속으로 공급하고 가공하며 절단하고, 절단된 부분이 제품이 되고 다음 절단된 다음의 부분이 가공영역으로 공급되어 선삭 가공을 수행하고, 이러한 선삭방식을 스위스턴(Swiss Turn)방식으로 지칭한다.

오늘날에는 스위스턴(Swiss Turn)을 포함하는 선반이나 터닝센터가 선삭가공을 위해 대표적으로 사용되고, 생산성을 높이고 가공시간을 단축하기 위해 복잡한 형상의 제품을 가공하기 위해 2개의 스핀들을 구비하고, 1개의 스핀들에 클램핑된 상태로 가공된 표면과 다른 표면을 가공하는 용도로도 제작되어 사용되고 있다

그러나 종래 서브스턴 서브스핀들에서 척에 의한 지지방식은 다음의 세가지의 경우 공작물의 지지가 불가능하거나 매우 비효율적이어서 공작물의 가공품위가 저하되는 문제점이 발생되었다.

첫번째로 공작물의 형상에 따라 메인스핀들에 클램핑되어 지지되는 지지영역을 벗어난 상태에서 밀링가공이 있는 경우로서 이 경우에는 공작물의 끝단 지지가 불가능한 문제점이 있었다.

두번째로 일반적인 척에 의한 척킹이 불가능한 가공 형상을 갖는 공작물의 경우로서 이 경우에는 특수척을 만들어 가공을 할 수 있으나 특수척은 제작 비용이 많이 들고 공작물과 1:1로 맞춰야 하는 전용품으로 다양한 가공을 위해 다수의 특수척이 구바되어야 하므로 생산성이 비효율적인 문제점이 있다.

세번째로 플라스틱과 같은 연질의 소재나 서브스핀들에 척킹하게되면 공작물의 외경부에 찍힘이나 흔적이 발생될 수 있는 무른 소재를 가공하는 경우로서 이 경우에는 특수한 무른 소재의 척을 사용할 수 있기는 하지만. 무른 소재의 척을 사용하게 되면 가공과정에서 발생되는 칩 등이 끼어 공작물의 외경에 흔적이나 찍힘이 발생되는 또 다른 문제점이 발생되었다.

또한, 상술한 경우에 대비하기 위해 심압대(Tailstock)를 적용하여 지지할 수 있으나. 스위스턴(Swiss Turn)장비가 일반적으로 공작물의 전면과 후면을 완전가공하게 되므로 스위스턴 가공영역에서 정면 및/또는 배면 공구와 간섭이 발생되는 문제점이 발생되었다.

그리고 서브스핀들와 심압대를 동시에 적용하게 하면 공작기계의 이송축을 부가하게 되고, 주변 유니트의 수정이 과다하게 필요하여 공작기계의 제작비용을 높이고 공작기계의 소형화를 저해하는 또 다른 문제점이 발생되었다.

대한민국 등록특허 제10-1527229호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 는 서포트유닛이 서브스핀들의 이동과 연동하여 이동하도록 서브스핀들의 일측에 설치되어 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 공작물의 형상과 종류에 따라 서포트유닛이 서브스핀들에 대해 전후진 이동함에 따라 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지할 수 있는 공작기계의 공작물 지지장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 공작물을 가공하기 위해 공작물을 클램핑하는 메인스핀들; 상기 메인스핀들에 클램핑되어 가공된 공작물을 클램핑하는 서브스핀들; 및상기 서브스핀들의 이동과 연동하여 이동하도록 상기 서브스핀들의 일측에 설치되는 서포트유닛;을 포함하고, 상기 서포트유닛은 상기 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 상기 공작물의 형상과 종류에 따라 상기 서브스핀들에 대해 전후진 이동하여 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 바람직한 일 실시예에서, 상기 서포트유닛은, 액츄에이터부; 상기 액츄에이터부의 일측에 결합 설치되는 연결부; 상기 액츄에이터부로부터 상기 연결부를 관통하여 연장 배치되어 상기 액츄에이터부의 구동에 따라 직선 왕복이동하는 로드부; 상기 로드부와 연동하여 상기 연결부의 내부로 인입 또는 상기 연결부의 외부로 인출되도록 상기 연결부의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치되는 전달부; 및 상기 전달부의 일측에 결합 설치되어 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지하는 지지부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 바람직한 일 실시예에서, 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지할 때에 상기 서브스핀들의 이송에 의한 부하량 변화에 따라 실시간으로 상기 서브스핀들의 이송량을 조절하여 상기 공작물의 지지력을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 바람직한 일 실시예에서, 상기 서포트유닛은 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지할 때에 상기 지지부의 부하량 변화에 따라 상기 로드부의 직선 이동과 별도로 상기 지지부를 추가적으로 직선 이동시켜 실시간으로 상기 공작물의 지지력을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 바람직한 일 실시예에서, 상기 지지부는, 상기 전달부의 일측에 결합 설치되는 하우징부; 상기 하우징부의 내부로 인입 또는 상기 하우징부의 외부로 인출되도록 상기 하우징부의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치되는 베이스부; 및 상기 베이스부의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되어 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 접촉 지지하는 팁부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 바람직한 일 실시예에서, 상기 베이스부는, 상기 하우징부의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치되는 피스톤부; 상기 피스톤부의 일부에 돌출 형성되는 플랜지부; 및 상기 피스톤부에 대해 회전 가능하도록 상기 피스톤부에 삽입 설치되는 샤프트부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 바람직한 일 실시예에서, 상기 하우징부는, 상기 피스톤부의 직선 왕복이동시에 상기 플랜지부와 접촉되어 상기 피스톤부의 직선 왕복이동거리를 제한하도록 상기 하우징부의 내측에 단차지게 형성되는 단턱부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 바람직한 일 실시예에서, 상기 지지부는, 상기 피스톤부를 직선 왕복이동시키기 위해 상기 하우징부에 관통 형성되어 상기 하우징부로 유체를 유입 또는 유출시키는 유로부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 바람직한 일 실시예에서, 상기 서포트유닛은, 상기 피스톤부와 상기 샤프트부 사이에 배치되는 베어링부; 및 상기 하우징부의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 캡부;를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서포트유닛이 서브스핀들의 일측에 설치되어 서브스핀들의 이동과 연동하여 이동하며 서브스핀들에 대해 전후진 이동하므로 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 공작물이 공작물의 형상에 따라 메인스핀들에 의해 클램핑되어 지지되는 영역을 벗어난 경우, 일반적인 서브스핀들에 의한 척킹이 불가능한 가공형상을 갖는 공작물인 경우, 플라스틱과 같은 연질의 소재나 서브스핀들에 척킹하게되면 공작물의 외경부에 찍힘이나 흔적이 발생될 수 있는 무른 소재를 가공하는 경우 등 종래의 스위스턴에서 공작물의 끝단 지지가 불가능한 경우에도 서포트유닛을 통해 공작물의 중심에 맞추어 견고하게 지지가 가능하여 가공정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서포트유닛이 독립적으로 이동되는 것이 아니고, 서브스핀들의 이동과 연동되어 이동하므로 스위스턴 가공영역에서 정면 및/또는 배면 공구와 간섭이 발생되는 것을 방지하여 가공품위를 향상키면서 스위스턴(Swiss Turn)장비의 일반적인 특성인 공작물의 전면과 후면을 완제품 가공을 유지할 수 있고, 공작기계의 주변 유니트의 과다한 수정이나 추가적인 이송축을 부가할 필요없이 서브스핀들의 이송에 따라 연동되므로 공작기계의 제작비용을 낮추고 공작기계의 소형화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지할 때에 서브스핀들의 이송에 의한 부하량 변화에 따라 실시간으로 서브스핀들의 이송량을 조절하여 1차적으로 서포트유닛이 공작물을 지지하는 지지력을 조절하고, 지지부의 부하량 변화에 따라 로드부의 직선 이동과 별도로 지지부를 추가적으로 미세하게 직선 이동시켜 실시간으로 공작물의 지지력을 2차적으로 조절하여 공작물의 형상과 종류의 특성에 맞춰 정밀하게 지지력의 조절이 가능하여, 가공된 공작물의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

게다가 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서포트유닛의 사용이 필요하지 않은 경우에는 서브스핀들에 대해 전후진 이동하므로 일반적인 공작물을 가공하는 경우에는 서포트유닛를 제거하지 않아도 장비간의 간섭을 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서브스핀들에 의해 가공물 지지가 불가능한 형상 및 소재의 공작물을 가공하기 위해 특수한 척을 사용할 필요가 없어 특수척이 공작물과 1:1로 맞춰야 하는 전용품으로 다양한 가공을 위해 다수의 특수척이 구비됨에 따라 발생되는 생산성의 비효율성 및 제작비용이 많이 드는 특수척 적용에 따른 원가 상승의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 서브스핀들이 척킹하지 않아도 서포트유닛이 지지할 수 있으므로 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 서포트유닛이 지지하며 정밀하게 1차공작물을 가공하면서 동시에 서브스핀들을 통해 2차공작물 가공을 진행할 수 있으므로 생산성을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 스위스턴 장비의 옵션 중 쓰레드 윌링 유니트 가공을 하는 경우에도 유니트 내부로 간섭없이 서포트유닛이 진입하여 공작물을 지지할 수 있으므로 초정밀의 나사가공을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 사시도를 나타낸다.
도 2는 메인스핀들이 제거된 상태에서 도 1의 A-A부분을 절단한 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 서포트유닛을 상세하 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 서포트유닛이 후진한 상태의 도면을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 서포트유닛이 전진한 상태의 도면을 나타낸다.
도 6은 도 4의 B부분을 확대한 도면이다.
도 7은 도 5의 C부분을 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치가 쓰레드 윌링(나사가공) 유니트 가공시에 쓰레드 윌링 유니트 내부로 진입하여 지지하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 메인스핀들이 제거된 상태에서 도 8의 D-D부분을 절단한 단면도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 사시도를 나타내고, 도 2는 메인스핀들이 제거된 상태에서 도 1의 A-A부분을 절단한 단면도를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 서포트유닛을 상세하 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 서포트유닛이 후진한 상태의 도면을 나타낸다.

도 5는 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치의 서포트유닛이 전진한 상태의 도면을 나타내고, 도 6은 도 4의 B부분을 확대한 도면이다.

도 7은 도 5의 C부분을 확대한 도면이고, 도 8은 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치가 쓰레드 윌링(나사가공) 유니트 가공시에 쓰레드 윌링 유니트 내부로 진입하여 지지하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 9는 메인스핀들이 제거된 상태에서 도 8의 D-D부분을 절단한 단면도를 나타낸다.

도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)를 설명한다. 도 1 내지 도 9에 도시된 것처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)는 메인스핀들(100), 서브스핀들(200) 및 서포트유닛(300)을 포함한다.

메인스핀들(100)은 공작물(2)을 가공하기 위해 공작물(2)을 클램핑한다.

서브스핀들(200)은 메인스핀들(100)에 클램핑되어 가공된 공작물(2)을 클램핑한다.

서브스핀들(200)은 메인스핀들(100)에 인접하게 설치되어 메인스핀들(100)에 클램핑되어 먼저 가공된 공작물(2)을 가공하기 위해 클램핑한다. 즉, 서브스핀들(200)은 필요에 따라 메인스핀들에 클램핑되어 선가공된 공작물을 단순히 새롭게 가공할 수도 있고, 메인스핀들에 클램핑되어 선가공된 공작물의 다른 표면이나 동일한 표면이라도 이를 클램핑하여 다른 종류의 가공을 수행할 수 있다.

본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)의 서포트유닛(300)은 서브스핀들(200)의 이동과 연동하여 이동하도록 서브스핀들(200)의 일측에 설치된다.

즉, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)의 서포트유닛(300)은 서브스핀들(200)과 별도의 구동에 따라 별개로 이동하는 것이 아니고 서브스핀들의 이동에 의해 서포트유닛의 위치도 변동된다.

이치럼 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서포트유닛이 상술한 심압대등과 같이 서포트유닛이 서브스핀들과 독립적으로 이동되는 것이 아니고, 서브스핀들의 이동과 연동되어 이동하므로 스위스턴 가공영역에서 정면 및/또는 배면 공구와 간섭이 발생되는 것을 방지하여 가공품위를 향상키면서 스위스턴(Swiss Turn)장비의 일반적인 특성인 공작물의 전면과 후면을 완제품 가공을 유지할 수 있고, 공작기계의 주변 유니트의 과다한 수정이나 추가적인 이송축을 부가할 필요없이 서브스핀들의 이송에 따라 연동되므로 공작기계의 제작비용을 낮추고 공작기계의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)의 서포트유닛(200)은 메인스핀들(100)에 클램핑되어 가공되는 공작물(2)의 형상과 종류에 따라 서브스핀들(200)에 대해 전후진 이동하여 메인스핀들(100)에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지할 수 있다.

공작물(2)의 형상과 종류란 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 공작물이 공작물의 형상에 따라 메인스핀들에 의해 클램핑되어 지지되는 영역을 벗어난 경우, 일반적인 서브스핀들에 의한 척킹이 불가능한 가공형상을 갖는 공작물인 경우, 플라스틱과 같은 연질의 소재나 서브스핀들에 척킹하게되면 공작물의 외경부에 찍힘이나 흔적이 발생될 수 있는 무른 소재를 가공하는 경우 등 종래의 스위스턴에서 공작물의 끝단 지지가 불가능한 경우와 상술한 경우가 아닌 일반적인 공작물인 경우등을 의미할 수 있다.

또한. 전진이란 메인스핀들(100)에 인접하는 방향으로 이동하는 것을 의미라고, 후진이란 메인스핀들(100)에서 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 의미한다.

구체적으로 서포트유닛(300)은 액츄에어터부(310), 연결부(320), 로드부(330), 전달부(340) 및 지지부(350)를 포함한다.

액츄에어터부(310)는 서포트유닛의 후방에 설치되어 유입되는 공압 또는 유압에 의해 로드부(330)를 직선 왕복이동시키는 역할을 하고, 연결부(320)는 액츄에이터부(310)의 일측(즉, 도 3 내지 도 5에서 왼쪽)에 결합 설치된다.

로드부(330)는 액츄에이터부(310)로부터 연결부(320)를 관통하여 연장 배치되어 있으며, 상술한 바와 같이 액츄에이터부(310)로 유입되는 공압 또는 유압을 통한 액츄에이터부(310)의 구동에 따라 로드부(330)가 직선 왕복이동하게 된다.

전달부(340)는 직선 왕복이동하는 로드부(330)와 연동하여 직선 왕복이동함에 따라 연결부(320)의 내부로 인입하거나 또는 연결부(320)의 외부로 인출되도록 연결부(320)의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치된다.

지지부(350)는 전달부(340)의 일측에 결합 설치되어 메인스핀들(100)에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지한다.

즉, 도 5와 같이 로드부(330)가 액츄에이터부의 구동에 의해 액츄에이터부의 외부로 인출되면 이에 연동하는 전달부도 연결부의 외부로 인출되고, 연결부의 일측에 결합된 지지부도 메인스핀들에 인접하는 방향으로 이동됨에 따라 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 상기 공작물의 형상과 종류에 따라 지지가 필요한 경우 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지하게 된다.

반대로, 도 4와 같이 액츄에이터부의 구동에 의해 액츄에이터부의 내부로 인입되면 이에 연동하는 전달부도 연결부의 내부로 인입되고, 연결부의 일측에 결합된 지지부도 메인스핀들에서 멀어지는 방향으로 이동됨에 따라 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 공작물의 형상과 종류에 따라 지지가 필요하지 않은 경우에는 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지하지 않게 된다.

이처럼 , 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서포트유닛이 서브스핀들의 일측에 설치되어 서브스핀들의 이동과 연동하여 이동하며 서브스핀들에 대해 전후진 이동하므로 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 공작물이 공작물의 형상에 따라 메인스핀들에 의해 클램핑되어 지지되는 영역을 벗어난 경우, 일반적인 서브스핀들에 의한 척킹이 불가능한 가공형상을 갖는 공작물인 경우, 플라스틱과 같은 연질의 소재나 서브스핀들에 척킹하게되면 공작물의 외경부에 찍힘이나 흔적이 발생될 수 있는 무른 소재를 가공하는 경우 등 종래의 스위스턴에서 공작물의 끝단 지지가 불가능한 경우에도 서포트유닛을 통해 공작물의 중심에 맞추어 견고하게 지지가 가능하여 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서포트유닛이 서브스핀들에 대해 전후진 이동하므로 메인스핀들에 클램핑되는 공작물의 형상과 종류에 따라 지지가 필요한 경우에는 서포트유닛을 전진하여 지지하고, 서포트유닛의 사용이 필요하지 않은 경우에는 서브스핀들에 서포트유닛을 후진 이동하여 일반적인 공작물을 가공하는 경우에는 서포트유닛를 제거하지 않아도 장비간의 간섭을 사전에 차단할 수 있다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)의 지지부(350)는 하우징부(351), 팁부(357), 베이스부(353), 및 유로부(358)를 포함한다.

하우징부(351)는 전달부(340)의 일측에 결합 설치되어 전달부(340)의 이동에 따라 이동하며, 내부에 베이스부(353), 팁부(357), 베어링부(360)등이 배치되어 이들 부품을 보호하는 역할을 한다.

또한, 하우징부(351)는 후술하는 피스톤부(354)의 직선 왕복이동시에 플랜지부(355)와 접촉되어 피스톤부(354)의 직선 왕복이동거리를 제한하기 위해 하우징부(351)의 내측에 단차지게 형성되는 단턱부(352)를 포함한다.

팁부(357)는 베이스부(353)의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되어 메인스핀들(100)에 클램핑된 공작물과 직접적으로 접촉되어 메인스핀들(100)에 클램핑된 공작물을 지지한다.

구체적으로 팁부(357)는 베이스부(353) 중에서도 특히, 샤프트부(356)에 결합 설치되어 후술하는 바와 같이 샤프트부와 함께 회전될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 베이스부(353)는 하우징부(351)의 내부로 인입 또는 하우징부(351)의 외부로 인출되도록 하우징부(351)의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치된다.

베이스부(353)는 도 6과 같이 하우징부의 외부로 인출될 수 있고, 도 5와 같이 하우징부의 내부로 인입될 수 있도록 직선 왕복이동이 가능하며, 이러한 베이스부의 직선 왕복이동은 로드부(330)의 직선 이동과 별도로 이루어 질 수 있다.

구체적으로 베이스부(353)는 피스톤부(354), 플랜지부(355) 및 샤프트부(356)를 포함한다.

피스톤부(354)는 하우징부(351)의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치되어 베이스부(353)를 직선 왕복이동시키는 구동원의 역할을 한다.

플랜지부(355)는 피스톤부(354)의 일부에 돌출 형성되며, 플랜지부(355)는 상술한 하우징부(351)의 단턱부(352)에 인접하도록 배치되어 피스톤부(354)의 직선 왕복이동시에 플랜지부(355)가 단턱부(352)에 접촉되어 피스톤부(354)의 직선 왕복이동거리를 제한하게 된다.

샤프트부(356)는 피스톤부(354)에 대해 회전 가능하도록 피스톤부(354)에 삽입 설치되어 샤프트부(356)에 설치되는 팁부(357)를 회전시킴에 따라 팁부(357)가 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지하는 경우에 공작물(2)이 원활하게 회전할 수 있도록 하는 역할을 한다.

도 3을 참조하면, 유로부(358)는 피스톤부(354)를 직선 왕복이동시키기 위해 하우징부(351)에 관통 형성되어 하우징부(351)로 유체를 유입 또는 유출시키는 통로가 된다.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만 유로부(358)는 피스톤부(354)를 직선 왕복이동시키기 위해 유로부(358)에 공압 또는 유압을 공급하는 공압 또는 유압펌프나 공압 또는 유압탱크와 같은 공압 또는 유압공급원과 호스 등과 같은 배관을 통해 연결 설치되고, 배관 상에는 각종 밸브가 설치된다.

수치제어장치나 PLC(Programmable Logic Controller) 등을 통해 공압 또는 유압공급원은 공작물 가공 프로그램 등에 따라 공압 또는 유압을 공급 또는 회수하게 된다.

본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)의 서포트유닛(300)은 베어링부(360)와 캡부(370)를 포함한다.

베어링부(360)는 피스톤부(354)와 샤프트부(356) 사이에 배치되어 샤프트부(350)의 회전시 발생되는 하중을 지지하는 역할을 하며, 캡부(370)는 하우징부(351)의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되어 외부에서 발생되는 칩이나 먼지등의 이물질이 서포트유닛의 내부로 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다.

본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)는 메인스핀들(100)에 클램핑된 공작물(2)을 지지할 때에 서브스핀들(200)의 이송에 의한 부하량 변화에 따라 실시간으로 서브스핀들(200)의 이송량을 조절하여 공작물(2)의 지지력을 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이 서포트유닛(300)은 서브스핀들(200)의 이동과 연동하여 이동하도록 서브스핀들(200)의 일측에 설치된다. 즉, 서포트유닛(300)은 서브스핀들(200)과 독립적으로 이동되는 것이 아니라 서브스핀들과 함께 이동하게 된다.

즉, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서포트유닛이 서브스핀들와 함께 이동하므로 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지할 때에 서브스핀들의 이송에 의한 부하량을 1차적으로 피드백 받아 실시간으로 서브스핀들의 이송량을 조절하여 1차적으로 서포트유닛이 공작물을 지지하는 지지력을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치(1)의 서포트유닛(300)은 메인스핀들(100)에 클램핑된 공작물(2)을 지지할 때에 지지부(350)의 부하량 변화에 따라 로드부(330)의 직선 이동과 별도로 지지부(350)를 추가적으로 직선 이동시켜 실시간으로 상기 공작물의 지지력을 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이 지지부(350)의 베이스부(353)가 하우징부(351)의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치됨에 따라 베이스부에 탈부착 가능하게 설치되는 팁부를 직선 왕복이동시키게 되고, 이는 종국적으로 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지하는 팁부(357)의 위치를 변경하게 되어 팁부가 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지하는 지지력을 미세하게 정밀조절하게 된다.

이처럼, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 상술한 바와 같이 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지할 때에 서브스핀들의 이송에 의한 부하량 변화에 따라 실시간으로 서브스핀들의 이송량을 조절하여 1차적으로 서포트유닛이 공작물을 지지하는 지지력을 조절할 뿐만 아니라. 지지부의 부하량 변화에 따라 로드부의 직선 이동과 별도로 베이스부가 하우징부의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치됨에 따라 종국적으로 지지부를 추가적으로 미세하게 직선 이동시켜 실시간으로 공작물의 지지력을 2차적으로 조절하여 공작물의 형상과 종류의 특성에 맞춰 정밀하게 지지력의 조절이 가능하여, 가공된 공작물의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 서포트유닛(300)이 서브스핀들(200)의 일측에 설치되고, 서브스핀들(200)과 비교하여 소형으로 슬림하게 형성되며, 서브스핀들에 대해 독립적으로 전후진이동이 가능하므로 쓰레드 윌링 유니트를 적용하여 가공을 적용하는 경우에도, 서포트유닛만을 전진시켜 쓰레드 윌링 유니트의 내부로 간섭없이 인입할 수 있다.

이처럼 본 발명에 의한 공작기계의 공작물 지지장치는 스위스턴 장비의 옵션 중 쓰레드 윌링 유니트 가공을 하는 경우에도 유니트 내부로 간섭없이 서포트유닛이 진입하여 공작물을 지지할 수 있으므로 초정밀의 나사가공을 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

1 : 공작기계의 공작물 지지장치, 2 : 공작물
3 : 공구, 4 : 쓰레드 윌링 유니트
100 : 메인스핀들, 200 : 서브스핀들,
300 : 서포트유닛, 310 : 액츄에이터부,
320 : 연결부, 330 : 로드부,
340 : 전달부, 350 : 지지부,
360 : 베어링부, 370 : 캡부,

Claims (9)

1. 공작물을 가공하기 위해 공작물을 클램핑하는 메인스핀들;
   상기 메인스핀들에 클램핑되어 가공된 공작물을 클램핑하는 서브스핀들; 및
   상기 서브스핀들의 이동과 연동하여 이동하도록 상기 서브스핀들의 일측에 설치되는 서포트유닛;을 포함하고,
   상기 서포트유닛은 상기 메인스핀들에 클램핑되어 가공되는 상기 공작물의 형상과 종류에 따라 상기 서브스핀들에 대해 전후진 이동하여 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 서포트유닛은,
   액츄에이터부;
   상기 액츄에이터부의 일측에 결합 설치되는 연결부;
   상기 액츄에이터부로부터 상기 연결부를 관통하여 연장 배치되어 상기 액츄에이터부의 구동에 따라 직선 왕복이동하는 로드부;
   상기 로드부와 연동하여 상기 연결부의 내부로 인입 또는 상기 연결부의 외부로 인출되도록 상기 연결부의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치되는 전달부; 및
   상기 전달부의 일측에 결합 설치되어 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 선택적으로 지지하는 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지할 때에 상기 서브스핀들의 이송에 의한 부하량 변화에 따라 실시간으로 상기 서브스핀들의 이송량을 조절하여 상기 공작물의 지지력을 조절하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 서포트유닛은 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 지지할 때에 상기 지지부의 부하량 변화에 따라 상기 로드부의 직선 이동과 별도로 상기 지지부를 추가적으로 직선 이동시켜 실시간으로 상기 공작물의 지지력을 조절하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 전달부의 일측에 결합 설치되는 하우징부;
   상기 하우징부의 내부로 인입 또는 상기 하우징부의 외부로 인출되도록 상기 하우징부의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치되는 베이스부; 및
   상기 베이스부의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되어 상기 메인스핀들에 클램핑된 공작물을 접촉 지지하는 팁부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 베이스부는,
   상기 하우징부의 내부에 직선 왕복이동 가능하게 배치되는 피스톤부;
   상기 피스톤부의 일부에 돌출 형성되는 플랜지부; 및
   상기 피스톤부에 대해 회전 가능하도록 상기 피스톤부에 삽입 설치되는 샤프트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 하우징부는,
   상기 피스톤부의 직선 왕복이동시에 상기 플랜지부와 접촉되어 상기 피스톤부의 직선 왕복이동거리를 제한하도록 상기 하우징부의 내측에 단차지게 형성되는 단턱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 피스톤부를 직선 왕복이동시키기 위해 상기 하우징부에 관통 형성되어 상기 하우징부로 유체를 유입 또는 유출시키는 유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 서포트유닛은,
   상기 피스톤부와 상기 샤프트부 사이에 배치되는 베어링부; 및
   상기 하우징부의 일측에 탈부착 가능하게 결합 설치되는 캡부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공작물 지지장치.
   
   
   
   

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