KR100520942B1 - 주축과 내장형 모터의 체결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 내장형 주축(BUILT-IN SPINDLE)을 사용하는 공작기계에 있어, 주축(MAIIN SPINDLE SHAFT)과 내장형 모터(BUILT-IN MOTOR)를 구성하는 로터(rotor)의 체결구조에 관한 것으로, 주축에 내장형 모터를 결합시키기 위한 체결구조에 있어서, 내장형 모터의 로터 내경부에 열박음으로 삽입 고정된 원통형의 로터 베이스와; 주축에 삽입되고, 키이로 결합된 로터 베이스의 일단측에 경사면으로 끼임되어 주축과의 사이에서 끼임 고정력을 발생시키는 스팬 링; 및 스팬 링의 풀림을 방지하기 위해 상기 주축에 나사 결합된 로크 너트를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

주축과 내장형 모터의 체결구조{Mounting structure of main spindle and built-in motor}

본 발명은 모터 내장형 주축(BUILT-IN SPINDLE)을 사용하는 공작기계에 관한 것으로, 특히 주축(MAIIN SPINDLE SHAFT)과 내장형 모터(BUILT-IN MOTOR)를 구성하는 로터(rotor)와의 체결구조에 관한 것이다.

공작기계의 주축에 동력을 전달하기 위한 방법으로서 벨트(BELT), 기어, 혹은 커플링(COUPLING)을 사용하여 전기 모터의 회전력을 주축에 전달하는 방법을 주로 사용하여 왔다. 그러나 고속화가 진행됨에 따라 이러한 방법에서는 주축과 모터축의 정렬오차 등에 기인하여 구동부의 발열이나, 진동, 소음이 발생함으로 개선이 요구된다. 이에 대한 방안으로 별도로 부착하는 모터와 공작기계의 주축을 일체화(BUILT-IN)한 방향으로 발전하여 왔다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 내장형 주축(BUILT-IN SPINDLE)의 구조이다. 주축(1)과 주축 하우징(4)은 공작기계 메이커에서 만들고 내장형 모터의 구성체인 로터(2)와 스테이터(3)는 모터 메이커로부터 공급받아 이들 부품을 열박음으로 결합하여 주축에 모터의 동력이 전달되는 구조이다.

즉, 주축 하우징(4)과 로터(2)를 가열하여 열팽창 시킨후 이를 스테이터(3)와 주축(1)에 각각 위치시킨후 상온으로 냉각되면서 죔새가 발생되어 단단히 결합되는 구조이다.

이같은 주축과 내장형 모터와의 체결 방법의 문제점은 분해가 용이하지 않다는 것과 품에 손상을 주거나 심지어는 손상으로 인해 부품을 버려야 한다는 것이다.

주축(1)이나 로터(2)의 손상 혹은 수리, 교체를 위해 분해할 경우, 로터(2)를 가열하거나 주축(1)을 냉각시키거나 하는 온도 차이를 이용하는 방법이 주로 사용되는데 이를 위해서는 별도의 장치나 시설이 되어 있는 곳에서만 가능하다.

이 경우에도 대부분 열변형으로 인해 주축(1)이나 로터(2)를 버려야 한다. 또한 주축(1)에 로터(2)가 체결된 이외의 부분도 고려하여야 함으로 가열로의 크기를 충분히 고려하여야 하며 운반에 따른 주축(1)의 휨, 파손등도 고려되어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주축과 내장형 모터와의 체결구조를 개선하여 수리나 교체시 작업의 편리성과 주축을 제외한 로터측 조립체의 부품만을 교체함으로서 부품 교체의 신속성과 비용을 절감할 수 있도록 한 주축과 내장형 모터의 체결구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

주축에 내장형 모터를 결합시키기 위한 체결구조에 있어서,

내장형 모터의 로터 내경부에 열박음으로 삽입 고정된 원통형의 로터 베이스와;

주축에 삽입되고, 키이로 결합된 로터 베이스의 일단측에 경사면으로 끼임되어 주축과의 사이에서 끼임 고정력을 발생시키는 스팬 링; 및

스팬 링의 풀림을 방지하기 위해 상기 주축에 나사 결합된 로크 너트를 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 주축(1)과 내장형 모터(10)와의 체결구조가 도시되어 있고, 도 3은 도 2의 'A'부 확대도이다.

도 2,3에 도시된 바와 같이 주축(1)에는 로터 베이스(7)가 삽입되어 키이(8)로 결합되어 있고, 상기 로터 베이스(7)는 내장형 모터(10)의 로터(2)와 열박음되어 일체로 결합되어 있다.

이때 로터(2)의 외경부에는 주축 하우징(4)에 삽입 고정된 스테이터(3)가 배치되어 있다.

상기 로터 베이스(7)는 금속재의 긴 원통형태로서 일단에 환상의 걸림턱(7a)이 형성되어 있고, 또 양단의 내면에 원형의 경사면(7b)이 형성되어 있고, 이 경사면(7a)의 안쪽에 환형홈(7c)이 형성되어 있다.

상기 로터 베이스(7)의 일단측에는 해당 경사면(7b)에 끼임되어 주축(1)과의 사이에서 끼임력을 발생시키는 스팬 링(6)이 위치되어 있다.

상기 스팬 링(6)은 도 3과 같이 주축(1)에 삽입되는 관통된 내경부(6a)와, 로터 베이스(7)의 경사면(7b)과 동일 기울기를 갖는 경사면을 갖는 원통경사부(6b)와, 원주상에 다수의 나사구멍(6c)을 갖는 플랜지(6c)로 구성되어 있다. 이때 나사구멍(6c)은 스팬 링(6)을 조립 후에 해체시 사용되는 구멍이다. 즉, 나사구멍(6c)에 도시안된 볼트를 체결시킨 후 이를 다시 당겨서 스팬 링(6)을 분리해 낸다.

따라서 상기 스팬 링(6)을 도 3에서 하측으로 강제적으로 밀어넣으면 원통경사부(6b)가 로터 베이스(7)와 주축(1)과의 사이에 강제로 끼움되어져 로터베이스(7)를 주축(1)과 동심축상에 정열케한다.

상기 스팬 링(6)의 일측에는 스팬 링(6)을 조임하고 이의 풀림을 방지하기 하는 로크 너트(5)가 위치되어 있고, 이 로크 너트(5)는 상기 주축(1)에 나사 결합되어 있다.

이때 로크 너트(5)는 회전력을 주기 위해 원주상에 직경 방향으로 하나 이상의 나사구멍(5a)이 형성되어 있다.

한편, 로터 베이스(7)의 타단면에는 로터(2)와 로터 베이스(7)의 조립 후 분해의 목적을 위해 스페이서(9)가 위치되어 있다. 상기 로터(2)의 원주상에는 주축 하우징(4)에 열박음된 스테이터(4)가 배치되어 있다.

이와 같이 구성된 조립 방법 및 작용을 설명한다.

먼저, 주축 하우징(4)과 로터(2)를 가열하여 열팽창시킨 후 이를 스테이터(3)와 로터 베이스(7)에 각각 위치시킨 후 상온으로 냉각되면 죔새가 발생되어 상호 단단히 일체로 체결된다. 즉, 스테이터(3)는 주축 하우징(4)에 고정되고, 로터(2)는 로터 베이스(7)와 일체로 구성된다.

다음, 주축(1)에 스페이서(9)와 키이(8)를 꽂아 넣고 상호 열박음된 로터(2)와 로터 베이스(7)를 주축(1)에 삽입시켜 키이(8) 방향으로 이동시키면 주축(1)의 경사면(1a)에 가체결된다.

이 상태에서 스팬 링(6)과 로크 너트(5)를 차례로 주축(1)상에 조립한 후 로크 너트(5)를 조이면 쐐기작용에 의해 주축(1)에 강력하게 로터베이스(7)가 고정된다.

이와 반대로 분해가 필요할 경우에는 로크 너트(5)를 풀고 스페이서(9)에 힘을 가하여 주축(1)과 로터(2)를 분리해 낼 수 있다.

이같이 주축(1)과 로터(2)의 분해를 용이하게 실시할 수 있으므로 수리나 교체시 작업의 편리성이 도모되고, 주축(1)을 제외한 로터(2)와 로터 베이스(7)가 결합된 부품만을 교체함으로 이에 따른 부품교체의 신속성과 비용절감을 가져올 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 주축과 내장형 모터의 체결구조에 따르면, 로터가 로터 베이스를 매개로 주축에 조립 및 분해 가능하게 체결됨으로서 후에 수리나 교체시 작업의 편리성과 신속성을 기할 수 있고, 부품 교체의 비용을 절감할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래 내장형 모터의 체결 구성도를 나타낸 스핀들 조립단면도.

도 2는 본 발명에 따른 내장형 모터의 체결 구성도를 나타낸 스핀들 조립단면도.

도 3은 도 2의 'A'부 확대도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 주축

1a : 경사면

2 : 로터

5 :로크너트

6 : 스팬링

7 : 로터 베이스

9 : 스페이서

Claims (3)

1. 주축(1)에 내장형 모터(10)를 결합시키기 위한 체결구조에 있어서,

   상기 내장형 모터(10)의 로터(2) 내경부에 삽입 고정되는 원통형의 로터 베이스(7)와;

   상기 주축(1)에 삽입되고, 키이(8)로 결합된 로터 베이스(7)의 일단측에 경사면으로 끼임되어 주축(1)과의 사이에서 끼임 고정력을 발생시키는 스팬 링(6); 및

   상기 스팬 링(6)의 풀림을 방지하기 위해 상기 주축(1)에 나사 결합된 로크 너트(5)를 포함한 것을 특징으로 하는 주축과 내장형 모터의 체결구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 로터 베이스(7)는 상기 로터(2) 내경부를 열팽창시킨후 삽입 고정하는 것을 특징으로 하는 주축과 내장형 모터의 체결구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 주축(1)에 삽입되어 상기 로터 베이스(7)의 일측 단면에 배치된 스페이서(9)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 주축과 내장형 모터의 체결구조.