KR20080081420A - 이송축 부가형 터렛공구대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동선반이나 머시닝센터 등의 공작기계에 사용되는 터렛공구대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 터렛공구대의 일측에 Y축이송부를 별도로 형성하여 터렛공구대가 본체의 X, Z축과 함께 Y축 즉 동시에 3축으로 이동할 수 있는 이송축 부가형 터렛공구대이다.

Description

이송축 부가형 터렛공구대{The tool turret}

도 1은 일반적인 자동선반의 간략구성도

도 2는 공작물 예시도

도 3, 4, 5, 6은 본 발명의 이해를 돕기 위한 개념도

도 7은 본 발명의 구성예시도

도 8은 본 발명의 정면도로서 일부투시구성도

도 9는 본 발명의 평면구성예시도

도 10은 본 발명에 의한 배면구성예시도

도 11과 도 12는 본 발명에 의한 Y축이송부의 일부구성예시도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10. 터렛공구대 11. 공구대몸체 12. 구동모터

20. 커버 21. 고정플레이트부

30. Y축이송부 31. 구동모터

32. 볼스크류 33. 모터풀리 34. 타이밍벨트

35. 볼스크류풀리 36. 모터브라켓트 37, 38. 고정브라켓트

39. 이동브라켓트 40. 고정볼트 41, 42, 47. 테이퍼핀

43. 리미트스위치 44. 센서용 도그 45. LM레일

46. LM블록 48. 접시스크류 49, 50. 스토퍼

51, 52. 베어링

100. 주축 101. 서브축

B ; 베드(bed) C ; 컬럼(column) S ; 새들(saddle)

CS ; 크로스슬라이드(cross slide) T ; 터렛공구대

W ; 공작물(work) M ; 모터(motor)

본 발명은 자동선반이나 머시닝센터 등의 공작기계에 사용되는 터렛공구대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 터렛공구대의 일측에 Y축이송부를 별도로 형성하여 터렛공구대가 본체의 X, Z축과 함께 Y축 즉, 동시에 3축으로 이동할 수 있는 이송축 부가형 터렛공구대이다.

일반적으로 자동선반이나 머시닝센터 등의 공작기계에는 보다 다양한 공구의 장착을 원하는 사용자들의 요청과 사용의 편리성으로 인해 복합형 터렛공구대의 사용이 증가되고 있는데, 이런 터렛공구대는 보통 회전공구를 구동하기 위한 구동모터와 공구교환을 위해 디스크를 회전시키는 인덱싱모터가 형성된 2모터 타입의 터렛공구대와, 공구구동과 인덱싱을 하나의 모터로서 행하는 1모터 타입의 터렛공구 대가 있다.

그런데, 이런 종래의 터렛공구대는 도 1과 같은 구성의 자동선반에 사용될 경우 X축과 Z축의 이동은 이루어지지만 Y축 방향의 이동은 불가능하여, 도 2와 같이 공작물에 Y축 방향으로 편심져 있는 형태의 홀을 뚫거나 회전 공구경을 크게 초과하는 가공면을 갖는 경우 가공이 불가능하거나 무척 어려웠으며, 가공면의 경우에는 주축에 장치된 c축과 X축의 동기제어에 의하여 억지로 가공을 할 경우에는 과도한 시간소요와 불완전한 형상, 거친 가공면 등 많은 어려움이 있었다.

또한, 이러한 방법으로 가공할 경우 가공 생산성이 크게 떨어지는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 터렛공구대에 별도의 Y축이송부를 구성하여 터렛공구대가 본체의 구성축과 어우려져 X, Y, Z 3축으로 자유롭게 이동될 수 있는 터렛공구대를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 3축 이동이 자유로움으로 인해 난해한 공작물의 가공도 용이하게 하면서도 가공점과 지지점의 거리를 줄이고 보다 고강성의 구조로 형성하여 그 가공정도가 높은 터렛공구대를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 자동선반이나 머시닝센터 등의 공작기계에 사용되는 터렛공구대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 터렛공구대의 일측에 축 이송부를 별도로 형성하여 터렛공구대가 본체의 X, Z축과 함께 Y축 즉 동시에 3축으로 이동할 수 있는 이송축 부가형 터렛공구대이다.

도 3, 4, 5, 6은 본 발명의 이해를 돕기 위한 개념도로서, 도 3과 도 6의 경우가 컬럼(C)과 결합되어 Y축으로 이동이 가능한 형태이며, 해칭된 부분은 슬라이드면을 나타낸다.

먼저, 도 3의 경우에는 베드 위에서 Z축 방향으로 슬라이딩되는 새들(S)이 안착되고, 상기 새들(S) 위에는 Y축 방향으로 슬라이딩되는 컬럼(C)이 안착되며, 상기 컬럼(C)의 전면에 X축 방향으로 슬라이딩되는 크로스슬라이드(CS)가 형성되고 상기 크로스슬라이드(CS)에 터렛공구대(T)가 결합 구성된다.

이런 타입은 외국의 공작기계회사들에 의해 많이 사용되고 있으나, 기계구성 자체에 컬럼(C)이 형성됨으로 인해 많은 부피를 차지하고 새들(S)을 포함한 컬럼(C)의 이동으로 인하여 부하물의 부담이 증가되어 대형 공작기계 이외에는 사실상 구성이 원활하지 않다.

본 명세서에서 사용되는 X, Y, Z축 방향 중 X축 방향은 공작물의 좌우경 방향을 의미하고, Y축 방향은 공작물의 상하경 방향을 의미하며, Z축 방향은 공작물의 길이 방향을 의미한다.

도 4의 경우에는 베드(B) 위에서 Z축 방향으로 슬라이딩되는 경사진 형태의 제1새들(S₁)을 구성하고, 상기 제1새들(S₁) 위에서 X₁축 방향으로 슬라이딩되는 경사진 형태의 제2새들(S₂)을 형성하고, 상기 제2새들(S₂) 위에 X₂ 방향으로 슬라이딩되는 크로스슬라이드(CS)를 형성하여 상기 크로스슬라이드(CS)에 터렛공구대(T)를 장착한 타입으로서, X₁축과 X₂축의 이동량을 다르게 하여 즉, 동기제어를 통하여 터렛공구대(T)의 Y축 방향으로의 이송을 가능하게 하는 방식이다.

따라서, 이런 방식은 Y축 방향의 이동량에 X₁, X₂ 두 축이 이동하여야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 Y축 이동량에 비해 과도한 X₁, X₂ 이동량을 갖추고 있어야하므로 공간적이 손실이 매우 크다.

도 5의 경우는 일반적인 2축 가공이 가능한 자동선반으로서 선반의 베드(B) 위에 Z축 방향으로 이동이 가능한 새들(S)과, 상기 새들(S)에 결합되어 X축 방향으로 이동이 가능한 크로스슬라이드(CS)와 상기 크로스슬라이드(CS)에 결합되어 있는 터렛공구대(T)를 포함하여 형성되어 있다.

도 6의 경우 도 5와 같은 형태의 선반에서 터렛공구대의 Y축 방향으로의 이동을 위해 컬럼을 설치한 경우로서, 도 3의 형태와 유사하다.

도 6의 경우는 칼럼(C)의 이동은 X축 방향 이송을 결정하고, 크로스슬라이드(CS)의 이동이 Y축 이동을 결정한다는데 큰 차이점이 발생한다.

또한, 도 3과는 달리 터렛공구대와 Y축이송부가 일체화된 유닛을 새들(S)에 탑재함으로 인해 상대적으로 구성이 간결하게 되는 장점이 있으나, 공작물(W)을 가공하는 툴(Tool)의 위치는 칼럼(C)과 터렛공구대(T)의 부착면의 정반대에 위치하고 있어서 가공점과 가공으로 발생하는 반발력을 지지해주는 지지점(부착면)의 거리(L)가 너무 멀어서 전체적으로 구조적 강성에 큰 문제가 생기며 가공정도 또한 떨어질 우려가 많다.

본 발명의 경우 도 6과 기본적인 구조가 유사하지만, 도 6에서 단점으로 지적되었던 가공점과 부착면과의 거리(L)가 너무 멀어서 발생하는 강성적인 문제를 극복하는 것이 가장 핵심이라 할 수 있다.

즉, 도 6에서와 같이 컬럼(C)의 외곽부에 가이드를 형성하고 크로스슬라이드(CS), 터렛공구대(T)를 부착하는 것이 아니라 공구대몸체부를 칼럼(C)안에 삽입/형성함으로써 거리에 따른 강성저하를 방지하고 가공정도를 높이는데 가장 큰 목적이 있다.

부연하면, 본 발명은 공작기계에 사용되고 X, Y, Z축 방향의 3축으로 이동이 가능한 터렛공구대에 있어서, 상기 터렛공구대(10)의 공구대몸체(11)가 컬럼(C) 내부에 삽입 형성되고, 컬럼(C)의 일측면에 슬라이드면를 형성하여 상기 슬라이드면을 따라 공구대몸체(11)에 고정 결합되어 있는 슬라이딩부재가 슬라이딩됨으로써 Y축으로 이송이 되는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7은 본 발명의 구성예시도이고, 도 8은 본 발명의 정면도로서 일부투시구성도이며, 도 9는 본 발명의 평면구성예시도이고, 도 10은 본 발명에 의한 배면구성예시도이며, 도 11과 도 12는 본 발명에 의한 Y축이송부의 일부구성예시도로서, 본 발명에 의한 이송축 부가형 터렛공구대는 자동선반의 몸체와 고정 결합되는 컬럼(C)과, 상기 컬럼(C)의 양측에 형성된 LM레일(45)과, 상기 LM레일(45)을 따라 이동되는 LM블록(46)과, 상기 LM블록(46)과 고정 결합되는 공구대몸체(11)의 고정플레이트부(21)와, 상기 고정플레이트부(21)와 일체로 형성되며 컬럼(C) 내에 삽입 형성되는 공구대몸체(11)와, 상기 공구대몸체(11)에 고정 결합되며 볼스크류(32)에 의해 이동되는 이동브라켓트(39)와, 상기 볼스크류(32)를 동작시켜주는 구동모터(31) 및 타이밍벨트(34)를 포함하여 구성되어 있다.

더욱 상세하게는 본 발명에 의한 이송축 부가형 터렛공구대는 구동력을 발생시키는 구동모터(31)와, 상기 구동모터(31)와 풀리(33, 35) 및 벨트(34)로 연결되어 구동력을 전달받는 볼스크류(32)와, 상기 볼스크류(32)를 지지하며 칼럼(C) 내 에 고정 결합되어 있는 고정브라켓트들(37, 38)과, 상기 고정브라켓트들(37, 38) 사이에 형성되어 볼스크류(32)를 따라 왕복운동되는 이동브라켓트(39)와, 상기 이동브라켓트(39)에 고정결합되어 있으며 칼럼(C) 내에 삽입되어 있는 공구대몸체(11)와, 상기 컬럼(C)의 양측에 형성되어 있는 LM레일(45)과, 상기 LM레일(45)에 의해 가이드되며 이동되는 LM블록(46)과, 상기 LM블록(46) 및 터렛공구대(10)에 고정결합되어 있는 고정플레이트부(21)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 고정브라켓트들(37, 38)은 칼럼에 고정되어 볼스크류(32)를 지지해주고, 상기 고정브라켓트들(37, 38) 사이에는 이동브라켓트(39)가 형성되어 볼스크류(32)를 따라 왕복운동을 한다.

상기 이동브라켓트(39)는 터렛공구대(10)의 공구대몸체(11)와 고정결합되어 있고, 칼럼(C)의 배면에 마련된 일정한 크기의 구멍을 통하여 볼스크류(32)와 연결 구성되어 있어서, 상기 볼스크류(32)의 회전으로 인해 이동브라켓트(39)와 터렛공구대(10)는 같이 이동되게 된다.

이때, 상기 고정브라켓트(37, 38)의 내부에는 다수의 베어링(51, 52)을 형성하여 볼스크류(32)의 회전을 원활히 하는 것이 바람직하다.

상기 이동브라켓트(39)의 일측에는 LM블록(46) 및 LM레일(45)이 형성되어 있는데, 상기 LM블록(46) 및 LM레일(45) 대신 슬라이드 또는 도브테일(dove tail) 형태의 가이드부를 형성할 수도 있다.

상기 이동브라켓트(39)의 일측에는 이동량을 제한해주기 위한 리미트스위치(43)를 형성하는 것이 바람직한데, 상기 리미트스위치(43)는 하나 이상 형성하여 정확한 이동구간을 셋팅케 함으로써 보다 정밀한 위치 제어를 할 수 있다.

상기 볼스크류(32)의 일측에는 스토퍼(49, 50)를 형성하여 볼스크류(32)의 회전에 의하여 발생할 수 있는 이동량 초과로 인한 충돌에 의한 기계손상을 미연에 방지할 수 있도록 형성하는 것이 더욱 바람직하며, 상기 스토퍼(49, 50)는 리미트스위치(43)의 스트로크 영역 이후에 일정 간격을 두어 설치할 수 있다.

도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 터렛공구대(10)는 칩이나 절삭유 등의 이물질이 컬럼(C) 내부로 침투되는 것을 방지하기 위해 커버(20)를 형성할 수 있으며, 상기 커버(20)는 측면, 상면 및 축이송부(30)에 각각 형성하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 터렛공구대(10)와 축이송부(30) 전체를 커버(20)로 감쌀 수도 있다.

상기 이동브라켓트(39)와 공구대몸체(11)는 고정볼트(40)에 의해 결합되는데, 조립공정상 정확한 결합위치를 맞추기 위해 테이퍼핀(41)을 끼울 수 있는 홀이 이동브라켓트(39)와 공구대몸체(11)에 형성되어 있어서 결합을 완료하기 이전에 맞춤작업을 통하여 상기 테이퍼핀(41)으로서 정확한 위치를 맞추고 고정볼트(40)로 결합하는 것이 바람직하다. 이는 조립공정상 반드시 필요한 사항으로서 조립순서에 관계된다.

본 발명의 조립 순서를 살펴보면, 터렛공구대(10)의 공구대몸체(11)와 Y축이송부(30)를 먼저 결합하여 정도를 맞추고 테이퍼핀(41) 등을 이용해 정확한 결합을 사전에 실시한 뒤 다시 분리하고, 이후 상기 터렛공구대(10)를 컬럼(C) 내로 삽입한 뒤 테이퍼핀(41)에 의해 결합위치를 맞추고 고정볼트(40)를 단단히 조여서 축이송부(30)를 터렛공구대(10)에 완성 조립하게 된다. 이런 순서로 터렛공구대(10)의 공구대몸체(11)와 Y축이송부(30)를 결합하게 되면 정도를 맞추기가 매우 용이하게 된다.

이하, 본 발명의 작용을 살펴보면, 구동모터(31)가 구동되고 모터풀리(33)와 벨트(34), 스크류풀리(35)를 거친 구동력이 볼스크류(32)에 전달되게 되며, 상기 볼스크류(32)가 회전하게 되면 이동브라켓트(39)와 터렛공구대(10)가 같이 이동되게 된다.

이후 제어명령에 따라 소망하는 위치에 터렛공구대(10)가 위치하여 터렛공구대(10)에 의한 공작물 가공이 진행되게 된다. 이때 공작물 가공중 공구대에 부가된 축이송부(30)가 구동되어 터렛공구대(10)가 Y축 방향으로 이동하면서 가공을 진행할 수도 있다.

만약 가공중에 상기 터렛공구대(10)가 설정된 거리를 벗어나게 되면 리미트스위치(43)가 도그센서(44)에 감지되게 되어 터렛공구대의 이동이 멈추게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 이송축 부가형 터렛공구대는 축이송부를 별도로 구성하여 터렛공구대가 X, Y, Z 3축으로 자유롭게 이동될 수 있어서, 복잡한 형상의 공작물 가공이 용이하게 된다.

더욱이, 컬럼 내에 터렛공구대의 공구대몸체가 삽입 형성됨으로 인해 공작물을 가공하는 가공점과 가공으로 발생하는 반발력을 지지하는 지지점의 거리를 줄임으로 인해 보다 고강성의 구조로 형성되어 공작물의 가공정도가 높고 수명이 긴 터렛공구대를 제공하게 된다.

Claims (5)

1. 자동선반의 몸체와 고정 결합되는 컬럼(C)과, 상기 컬럼(C)의 양측에 형성된 LM레일(45)과, 상기 LM레일(45)을 따라 이동되는 LM블록(46)과, 상기 LM블록(46)과 고정 결합되는 공구대몸체(11)의 고정플레이트부(21)와, 상기 고정플레이트부(21)와 일체로 형성되며 컬럼(C) 내에 삽입 형성되는 공구대몸체(11)와, 상기 공구대몸체(11)에 고정 결합되며 볼스크류(32)에 의해 이동되는 이동브라켓트(39)와, 상기 볼스크류(32)를 동작시켜주는 구동모터(31) 및 벨트(34)를 포함하여 구성되어 있는 것이 특징인 이송축 부가형 터렛공구대
2. 공작기계에 사용되는 터렛공구대에 있어서,

   구동력을 발생시키는 구동모터(31)와, 상기 구동모터(31)와 풀리(33, 35) 및 벨트(34)로 연결되어 구동력을 전달받는 볼스크류(32)와, 상기 볼스크류(32)를 지지하며 칼럼(C) 내에 고정 결합되어 있는 고정브라켓트들(37, 38)과, 상기 고정브라켓트들(37, 38) 사이에 형성되어 볼스크류(32)를 따라 왕복운동되는 이동브라켓트(39)와, 상기 이동브라켓트(39)에 고정결합되어 있으며 칼럼(C) 내에 삽입되어 있는 공구대몸체(11)와, 상기 컬럼(C)의 양측에 형성되어 있는 LM레일(45)과, 상기 LM레일(45)에 의해 가이드되며 이동되는 LM블록(46)과, 상기 LM블록(46) 및 터렛공구대(10)에 고정결합되어 있는 고정플레이트(21)로 구성되어 있는 것이 특징인 이 송축 부가형 터렛공구대
3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이동브라켓트(39)와 터렛공구대(10)의 공구대몸체(11)는 칼럼(C)에 형성된 일정한 크기의 구멍을 통하여 고정볼트(40)로서 칼럼(C)의 외부에 부착 설치된 볼스크류와 결합되며, 정확한 결합위치를 맞추기 위해 테이퍼핀(41)을 사용하여 조립할 수 있도록 홀이 형성되어 있는 것이 특징인 이송축 부가형 터렛공구대
4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

   LM레일(45)과 LM블록(46) 대신 슬라이드가 형성되어 있는 것이 특징인 이송축 부가형 터렛공구대
5. 공작기계에 사용되고 X, Y, Z축 방향의 3축으로 이동이 가능한 터렛공구대에 있어서,

   상기 터렛공구대(10)의 공구대몸체(11)가 컬럼(C) 내부에 삽입 형성되고, 컬럼(C)의 일측면에 슬라이드면를 형성하여 상기 슬라이드면을 따라 공구대몸체(11)와 고정 결합되어 있는 슬라이딩부재가 슬라이딩됨으로써 Y축으로 이송이 되는 것 이 특징인 이송축 부가형 터렛공구대

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