KR20070100933A - 드릴 및 드릴 비트 제조를 위한 자동 공작 기계 - Google Patents

Abstract

자동 공작 기계의 스테이션 중 한 스테이션은 수평 슬라이드(9)를 지지하는 고정된 베이스(8)를 가지며, 상기 수평 슬라이드는 부품을 클램프 고정하는 축에 대해 평행하게 위치된다. 슬라이드(9) 상에 장착된 이동식 복합 지지부는 테이블(10), 축(19) 주위로 회전시키는 회전하는 회전 섹터(16), 수직 슬라이드(31)를 포함한 다각형 지지부(30) 및 2개의 동축 그라인딩 휠이 장착된 휠 고정 스핀들의 베이스(33)를 지지하는 플레이트(32)를 포함한다. 섹터(16)의 위치는 스핀들의 축이 슬라이드(9)의 운동 방향에 대해 평행하게 되었을 때, 상기 그라인딩 휠들 중 한 휠은 언더컷팅 작업을 수행하는 반면, 섹터(16)가 섹터(16)의 변부(18)에 대해 배치된 벨트(24) 상에서 노치형-피니언 모터에 의해 구동되는 구동 시스템(15)의 작동 하에서 회전된 후, 스핀들의 축이 기계 가공되는 드릴의 축에 대해 평행하게 슬라이드(9)의 평행이동 방향에 대해 드릴의 회전 기울기와 거의 일치되는 각도로 기울어질 때 다른 그라인딩 휠은 릴리빙 공정을 수행한다.

Description

드릴 및 드릴 비트 제조를 위한 자동 공작 기계{TRANSFER MACHINE FOR THE PRODUCTION OF DRILLS AND DRILL BITS}

본 발명은 드릴 또는 드릴 비트의 제조를 위한 자동 공작 기계 장치에 관한 것이다.

자동 공작 기계는 자동화된 순서로 동시에 다양한 공정을 수행하기 위하여 배열된 여러 스테이션으로 이루어져 있다. 특히 본 기계는 이른바 PCB 공정, 즉 인쇄 회로 기판의 드릴링을 위해 설계된 드릴 또는 드릴 비트와 같이, 작은 직경을 가진 부품들의 대량 생산을 보장하기 위한 의도를 가진 기계 장치이다. 소비재 산업을 위해 의도된 상기 드릴의 제조는 높은 효율과 정밀도의 조건 아래에서 상기 제조를 실행할 수 있는 기계 장치를 요구한다.

각각의 사이클에 있는 상기 기계 장치에 의해 수행되어야 하는 연속적인 공정은 다음과 같다.

- 소재의 로딩(loading)

- 홈연삭(플루팅,fluting)

- 밑날연삭(pointing)

- 릴리빙(relieving)

- 언더컷팅(undercutting)

- 검사(inspection)

- 언로딩(unloading)

4개 또는 5개 스테이션을 가진 자동 공작 기계는 일반적이며, 상기 지속 시간에 따르는 다양한 공정을 분배하고 스테이션의 수를 최소한으로 사용하기 위하여 공정 순서를 구성하는 방식이 널리 알려져 완전한 가공 시간은 최적의 생산성을 보장한다.

상기 룰(rule)은 설계자에게 일정한 어려움과 일정한 경우의 실행에 있어 불가능하다고 판명되는 방식의 해결책에 직면하게 한다. 작은 직경을 가진 드릴 제조의 경우에 있어서, 조작 로봇이 장착된 한 개의 스테이션에서 로딩, 검사 및 언로딩 작업이 함께 그룹화 되는 것이 가능하지만, 4개의 스테이션을 가진 기계의 사용은 이후 언더컷팅을 위한 반복 공정에 의해서만 가능하다.

상기 단점을 해결하기 위한 목적으로, 본 발명은 자동 공작 기계를 제공하며, 상기 자동 공작 기계 장치 내에는 릴리빙 공정과 언더컷팅 공정이 동일한 스테이션에서 수행되어 전체 제조 사이클은 4개 스테이션으로 형성될 수 있다. 그러므로 공정의 순서는 다음과 같이 분류된다.

스테이션 1 : 로딩

스테이션 2 : 홈연삭(플루팅)

스테이션 3 : 밑날연삭(포인팅)

스테이션 4 : 릴리빙 및 언더컷팅

스테이션 1 : 언로딩과 툴 파손 여부 검사

상기 목적을 위하여, 본 발명은 드릴의 기계 가공을 위한 여러 스테이션을 가진 자동 공작 기계에 관한 것이며, 상기 드릴의 연속적인 릴리빙 공정과 언더컷팅 공정을 수행하기 위하여, 상기 드릴은 단일의 베이스에서 복합된 스테이션을 포함하며, 동일한 위치의 이 베이스에서 상기 두 공정을 수행한다.

하기는 본 발명에 따르는 기계 장치의 구체화 된 실례로써 제공된 설명이며, 공정의 이해를 위해 요구된 상기 기계 장치의 부분들은 첨부된 도면 내에 나타난다. 상기 도면은 다음과 같다.

- 도 1은 드릴의 측면도.

- 도 2는 스핀들이 없는 복합된 스테이션을 도시하는 자동 공작 기계의 한 부분을 도시하는 투시도.

- 도 3은 구동 수단과 함께 스핀들의 베이스를 지지하는 원형 섹터를 도시하는 밑에서 본 대략적인 스케치도.

- 도 4는 기계 장치의 베이스 위에 장착된 스핀들의 일부를 확대된 크기로 도시하는 투시도.

- 도 5와 도 6은 동일한 위치에 있는 베이스와 수평 슬라이드를 도시하며, 2개 작동 위치에서 복합된 스테이션을 도시하는 투시도.

- 도 7은 도 2의 복합된 스테이션을 포함하는 자동 공작 기계를 도시하는 투시도.

본 발명에 따르는 자동 공작 기계 장치의 실례는 도 7에서 설명된다. 상기 자동 공작 기계는 로딩 스테이션(loading station, 51), 플루팅 스테이션(fluting station, 52), 포인팅 스테이션(pointing station, 53) 및 릴리빙과 언더컷팅이 복합된 스테이션(combined relieving and undercutting station, 54)을 포함한다. 회전하는 테이블(55)은 기계 중심에 배치되며, 기계 장치의 4개 스테이션에는 4개의 드릴이 동시에 가공할 수 있도록 특별히 제작된 4개의 특수 클램프(four part-holding clamps, 56, 57, 58 및 59)를 포함한다.

드릴(1)은 자동 공작 기계의 특수 클램프 안에 장착되어 계획된 프로그램에 따라 일정한 회전 움직임(rotation movement)을 수행하며 다양한 스테이션의 공구로 제공될 수 있다. 각각의 드릴은 원통형 샹크(1)(도 1참조)를 포함하며, 상기 원통형 샹크 위에 작업이 완료되었을 경우 나타날 수 있는 여러 가지 유효한 면들이 보여 질 수 있다. 상기는 다음과 같이, 드릴 마진(drill margins)이라 명명된 2개의 좁은 밴드(band)로 분리된 안내 나선형 면(2), 나선형 플루팅의 결과가 되는 2 개의 골이 진 2개의 홈(플루트, flute 3), 릴리빙을 위한 외주면(4), 면(2)의 직경보다 다소 적은 직경을 가진 언더컷을 형성하는 외주면(5), 상기 면은 상기 공구의 뒤 끝부분까지 연장되고 플루트(3)에 의해 2개의 나선형 밴드까지 감소되며, 제 2번 밑날과 일치하며 릴리빙의 연장인 2개의 표면 부분(6)과 포인트 지점의 제 1번 밑날과 일치하며 안내 면(2)의 연장인 2개의 피라미드형 면(7)이란 이름을 가진다. 상기 모든 표면들은 뒤에 기술된 바와 같은 기계 장치의 다양한 스테이션 내에 적합한 그라인딩 휠에 의해 형성된다.

다음은 도 2의 투시도에서 도시된 복합된 릴리빙과 언더컷팅 스테이션(54)의 기술이다. 고정된 베이스(8)는 기계 가공되는 부분(1)과 복합된 스테이션이 상대적인 언더컷팅 위치에 있을 경우 상기 부분의 축에 대해 평행하게 움직이는 수평 슬라이드(9)를 지지한다. 테이블(10)은 슬라이드(9)에 고정되며, 테이블의 편평한 상단 표면은 서로 다른 길이와 서로 다른 직경을 가지고 있으며, 동심원이고 T 형상을 가진 4개의 요홈(11, 12, 13, 14)을 가진다. 테이블의 뒷부분에는 뒤따라 보이는 바와 같이 구동 모터를 포함하는 모터 지지부(15)를 가지며, 상기 구동 모터는 수직축 상의 노치형 피니언(pinion)과 휠이 장착되는 스핀들(spindle)을 고정하는 이동식 복합 지지부의 부분인 4분의 1 원형으로 된 플레이트를 이동하는 2개의 아이들러 스프로킷(idler sprocket)을 가진다. 또한 도 3 내지 도 7에서 도시되며 선회 회전하는 원형 섹터(16)는 방사상의 가지(branch, 17)를 가진다. 선회 회전하는 원형 섹터의 단부 상에 홀은 요홈(11 내지 14)들의 중심 지점에서 정확하게 테이블(10)에 고정된 수직 축(19)으로 선회 회전 삽입을 위해 펀치 가공된다. 도 3은 보다 상세하게 상기 배치도를 도시한다. 원형 섹터(16)의 뒷부분에는 티(T) 형상으로 된 4개의 차단 피스톤(20, 21, 22, 23)이 있으며, 각각의 상기 차단 피스톤은 티 홈(11, 12, 13, 14)들 중 어느 한 티 홈에 삽입된다. 상기 부품(16)의 회전은 상기 부품(10)의 상단부에 대하여 바닥부의 슬라이딩에 의해 축(19)에 대해 완전한 동심원으로 안내된다. 원형 섹터(16)의 측면(18)은 원형 섹터의 변부를 형성하는 원통형 표면이며, 또한 축(19) 상으로 중심되며, 노치형 벨트(24)와 접촉하며, 노치형 벨트의 2개의 단부는 상기 부품(16)의 사각형 측부 상의 지점(25, 26)에 고정되며, 원형 섹터(16)의 구동 시스템의 아이들러 스프로킷(28 및 29)에 걸치고 노치형 피니언(27)에 걸쳐 벨트(24)가 지나가도록 하기 위한 충분한 여유 길이를 가지고 있다(도 3 참조). 프레임(15)(도 2 참조)은 의도대로 모터 피니언(27)이 스핀들(spindle)을 지지하는 이동식 복합 지지체의 원형 섹터(16)를 선회 회전하고 방향 변경이 가능한 제어 회로를 가진 구동 모터(49)를 포함한다. 상기 작동은 선회 회전 축(19) 주위로 매우 정확하게 형성된다.

도 2와 도 4에 관하여, 선회 회전하는 회전 섹터(16)는 수직 슬라이드(31)가 장착된 사각형 기둥인 지지부(30)를 지지하며, 수직 슬라이드의 이동식 부분은 편평한 플레이트(32)를 포함하며, 상기 편평한 플레이트로 스핀들 지지부(33)가 기계 구조(35)에 의해 고정되는 분할 가공된 커버(cover, 34)로 고정되며, 상기 기계 구조는 원통형 스핀들의 축이 회전 섹터(16)의 평면에 대하여 완전하게 수평이 되도록 원통형 스핀들(36)을 고정한다. 원통형 스핀들의 전방 단부에 있는, 스핀들(36)의 축은 도 4에서 도시되어 있는 부분적인 횡단면인 구동 디스크(37)를 가지며, 중 심부의 확장과 함께 길이부분 확장 부분(lengthening part, 38)이 견고하게 장착된다. 상기 확장 부분(38)은 맨 처음 한 쌍의 면 즉, 전방 면(39b)과 외부 원통형 면(39)으로 구성되도록 배치된다. 다른 한편에는, 길이 확장 부분의 확장은 면(39)에 대해 평행한 내부 원통형 면(40)과 면(39b)에 대해 평행한 전방 면(40b)인 두 번째의 한 쌍 면을 구성하기 위해 배열된 하우징을 포함한다. 첫 번째 한 쌍의 면은 먼저 처음 형상 가공된 그라인딩 휠(grinding wheel, 41)을 위한 시트(seat)로써 작동하며, 반면 두 번째의 한 쌍의 면이 허브(hub, 42)의 후방 부분을 수용하고 안내되며, 상기 허브의 후방 부분은 원통형 바닥부(43) 상에 두 번째 형상 가공된 그라인딩 휠(44)이 지지한다. 후방 숄더 나사(45)와 2개의 너트(46 및 47)는 노즐(38)에 대하여 허브(42)와 그라인딩 휠(41 및 44)을 제각각 고정하며, 상기 노즐은 디스크(37)에 차례로 견고하게 장착된다. 스핀들(36)을 구동하는 모터(48)의 제어는 자동 공작 기계의 일반적인 프로그램된 제어로 조립된다. 2개의 그라인딩 휠(41 및 44)은 스핀들의 축 상에 완전히 중심되며, 상기 스핀들은 수평하다. 그라인딩 휠(41)은 릴리빙 공정을 위해 조절된다. 상기 축(19)은 상기 그라인딩 휠의 평면 내에 위치하며 스핀들의 축을 횡단한다. 그라인딩 휠(44)은 언더컷팅 공정을 수행한다. 그라인딩 휠은 수평 슬라이드(9)의 방사상 방향 작동이 부품의 전체 길이를 통하여 언더컷팅 될 수 있기에 충분한 그라인딩 휠(41)로부터 이격되어 배치된다. 상기 2개의 공정 중에 복합된 스테이션의 다양한 요소의 위치는 도 5 및 도 6에 도시된다. 도 5의 위치는 릴리빙 공정과 일치한다. 기계 가공되는 부품이 수평 슬라이드의 움직이는 방향에 대해 평행한 경우, 그라인딩 휠(41)의 평면 각은 나선 형 표면(2)의 경사면(tilt)과 일치한다. 스핀들은 면(4)을 형성하기 위해 필요한 경우 작동 중에 올려지거나 내려질 수 있다. 언더컷팅 공정 중에, 도 6에 도시된 위치에서 스핀들을 부품의 축에 대해 평행한 스핀들의 회전축과 함께 배치하는 것이 필요하다. 이에 그라인딩 휠(44)의 평면은 상기 회전축과 툴의 회전과 결합된 수평 슬라이드의 움직임에 대해 직각을 이루며, 표면(5)의 형성에 필요한 깊이까지 드릴 코어 외주(periphery)로부터 재료의 가공 여유를 보장한다.

기술되는 바와 같이, 본 발명의 장점들 중 하나는 시험된 형태의 자동 공작 기계의 동일한 스테이션 내에 2개의 서로 다른 공정을 보장하는 요소를 부착하는 것을 가능하게 한다. 특히, 직경이 작은 드릴 제품을 위한 자동 공작 기계 내에 홈 연삭 공정과 밑날 연삭 공정은 가장 오랜 시간이 소요된다. 반면에, 짧은 거리에 걸쳐 적은 가공 여유를 가지고 있는 릴리빙 공정은, 재료의 적은 가공 여유를 가지고 있는 언더컷팅 공정과 마찬가지로, 짧은 가공 시간을 오직 필요로 하며, 가공 시간의 합은 홈 연삭 시간이나 밑날 연삭 시간보다 짧거나 비슷하다. 그러므로 동일한 스테이션 내에서 두 가지의 릴리빙 공정 및 언더컷팅 공정을 함께 그룹화 시키는 실현은 현명하다. 다른 말로 말하면, 연속적이지만 서로 다른 2개의 공정을 수행하는 복합된 스테이션을 만들려는 아이디어는 기계 장치 작동의 기본적인 기계의 정밀도 수준을 유지하면서 전체 효율을 향상시킴으로 기계 장치의 작업을 구성하는 것이 가능하도록 만든다. 4개의 스테이션으로 기계 가공되는 것이 요즘은 충 분하다. 추가적으로, 기계 장치의 일반적인 구성은 중요하지 않다. 스테이션은 클램프 고정되는 부분을 회전시키거나 서로 다른 방향으로 배치된 수직축 또는 수평축을 가진 회전목마처럼 장착될 수 있다.

Claims (11)

1. 드릴의 기계 가공을 위해 의도된 몇 개의 스테이션(51, 52, 53, 54)을 가지는 자동 공작 기계에 있어서, 상기 드릴의 연속적으로 릴리빙 공정 및 언더컷팅 공정을 수행하기 위하여, 상기 자동 공작 기계는 상기 베이스의 동일한 위치 내에 상기 2개의 공정을 수행하는 단일 베이스(8)로 된 복합 스테이션(54)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이션은 수치 제어 작동을 필요로 하는 이동식 복합 지지부(9, 10, 16, 30, 32) 위에 장착된 회전 스핀들(36)을 포함하며, 상기 이동식 지지부 내의 2개의 동축인 그라인딩 휠(41, 44)은 스핀들의 축에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 이동식 복합 지지부는 베이스(8) 위에서 움직이는 테이블(10) 상의 수직축(19) 주위로 선회 회전하기 위해 장착된 원형 섹터(16)로 이루어져 있으며, 상기 테이블은 수직 구조물(30, 31)이 원형 섹터(16)와 수직 슬라이드(32)에 견고하게 부착되는 있으며 상기 구조물(30, 31)과 스핀들(36) 지지부 위에서 이동하며, 상기 스핀들의 축은 수평인 것을 특징으로 하는 기계 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 스핀들 축에 고정된 2개의 그라인딩 휠 중 하나는 릴리빙 휠이며, 복합 지지부의 배치는 원형 섹터(16)의 선회 회전 축(19)이 상기 그라인딩 휠의 평면 내에 스핀들 축을 횡단하도록 하는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 테이블(10)은 수평 슬라이드(9)에 장착되며, 수평 슬라이드는 원형 섹터의 결정된 위치를 향하여 스핀들의 회전축에 대해 평행한 방향으로 움직이며, 슬라이드는 상기 베이스(8)에 의해 안내되고 지지되는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 베이스(8)의 수평 슬라이드(9)에 장착된 테이블(10)은 원형 섹터의 선회 회전 축(19) 위에 중심으로 된 원형 아크(11 내지 14)의 형상에 여러 티 홈들을 포함하며, 상기 티 홈들은 섹터(16)의 (수동적인) 차단을 보장하기 위하여 상기 요홈들 내에 삽입된 T-형태의 형상을 가진 차단 피스톤(20 내지 23)이 상기 테이블에 접촉하는 상기 티 홈들 측부에 장착되는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
7. 제 4 항 및 제 5 항에 있어서, 두 번째 그라인딩 휠(44)은 언더컷팅 용이며, 스핀들(36)의 회전축 상의 릴리빙 휠(41) 전방으로 같은 축으로 고정되어 있으며, 상기 결정된 원형 섹터의 위치는 언더컷팅 공정에 해당하는 위치이며, 스핀들 축은 베이스(8) 위의 수평 슬라이드(9)가 움직이는 방향에 평행한 것을 특징으로 하는 기계 장치.
8. 제 4 항 및 제 5 항에 있어서, 원형 섹터(16)는 수직 선회 회전 축(19)에 의해 테이블(10)에 연결되며, 일련의 차단 피스톤(20 내지 23)과 구동 시스템(15)은 테이블에 의해 지지되며, 상기 테이블은 2개의 아이들러 스프로킷(28, 29) 사이에 위치된 수직축 상의 노치형의 피니언(27)을 가진 모터(49)로 구성되며, 원형 섹터(16)의 아크 형태의 변부(18)에 대해 배치된 벨트(24)는 벨트의 2개 단부에 의해 상기 변부에 고정되며, 노치형 피니언과 2개의 아이들러 스프로킷에 의해 형성된 구동 시스템을 통하여 움직이는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 원형 섹터(16)를 구동하기 위한 시스템(15)은 상기 선회 회전 축(19)의 주위로 상기 섹터의 회전에 의해 휠이 고정된 스핀들의 회전축이 상기 드릴의 축에 대하여 드릴의 나사형(2) 코일의 경사면과 거의 일치하는 각도를 수평 슬라이드(9)의 움직임 방향과 함께 형성하는 방향으로 구동될 수 있도록 배치되며, 이는 릴리빙 공정에서 언더컷팅 공정 또는 반대로 움직이는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 원형 섹터(16)의 회전을 구동하기 위한 시스템(15)은 수치 제어되는 모터(49)를 가지는 것을 특징으로 하는 기계 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 릴리빙 및 언더컷팅 공정의 제어는 자동 공작 기계를 제어하기 위한 완전히 자동화된 프로그램이 포함되며, 상기 자동 공작 기계는 드릴의 자동 생산을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 기계 장치.

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