KR100543256B1 - 완충장치가구비된드라이브주축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클램핑 장치의 클램핑해제시 작용되는 유압에 의한 충격력이 메인스핀들에 전달되지 않도록 하며, 메인스핀들과 모터스핀들사이의 체결 및 분리를 신뢰적으로 수행하여 클램핑동작과, 클램핑해제동작을 원활히 이룰 수 있는 완충장치가 구비된 드라이브 주축장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 일단부에 공작물 고정을 위한 클램핑공구가 설치되며, 내부에 견인봉이 설치된 메인스핀들과, 상기 메인스핀들과 체결 및 분리동작을 하면서 그에 회전동력을 전달하며, 그 내부에 견인봉이 설치된 모터 스핀들과, 상기 메인스핀들과 모터스핀들 사이를 연결하는 플렉시블 커플링을 구비한 MCT용 드라이브 주축장치에 있어서, 상기 모터스핀들의 일측부에 설치되며, 외부의 유압에 의해 작동되어 상기 모터스핀들의 견인봉을 가압하므로써 클램핑동작 및 클램핑해제동작을 수행하는 툴 클램프용 실린더뭉치; 상기 메인스핀들의 소정부 외주면에 설치된 몸체와, 상기 몸체에 내장되어 외부에서 제공되는 유압에 의해 전후진 동작하는 완충피스톤과, 상기 피스톤의 동작에 따라 인장 및 압축을 수행하는 완충스프링 및 상기 완충스프링을 지지하는 브라켓으로 이루어져 상기 메인스핀들에 작용하는 충격력이 그의 베어링에 전달되지 않도록 흡수하는 완충용 실린더뭉치; 상기 완충용 실린더뭉치의 완충스프링과, 메인스핀들사이에 설치되어 상기 클램핑해제용 실린더뭉치의 동작을 제한하는 완충스토퍼; 상기 툴 클램프용 실린더뭉치와 완충용 실린더뭉치에 유압을 제공하되, 그들 각각에 제공되는 유압라인을 공유하여 상기 클램프해제용 실린더뭉치에서 메인스핀들에 제공되는 충격력을 상쇄시키는 수단을 포함하는 완충장치가 구비된 드라이브 주축장치를 제공한다.

Description

완충장치가 구비된 드라이브 주축장치

본 발명은 MCT용 드라이브 주축에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이렉트 드라이브 구조를 갖춘 주축의 유압을 이용한 클램핑장치에 있어서, 스핀들을 지지하고 있는 베어링을 보호하기 위한 완충장치가 구비된 드라이브 주축에 관한 것이다.

일반적으로, MCT주축에 있어서, 클램핑장치의 클램핑해제를 위하여 유압실린더를 사용할 경우, 상기 유압에 의해서 생성된 힘은 충격적으로 작용하기 때문에 클램핑장치의 클램핑 해제시, 필요한 힘이 충분히 작게 인가되지 않으면, 상기 스핀들을 지지하고 있던 베어링에 충격이 가해져 스핀들 지지력에 악영향을 끼치는 문제점이 있다.

일반적인 고정 드라이브 주축을 도1에 도시하였다.

도면에 도시한 바와 같이, 메인스핀들(31)의 내부에 견인봉(32)이 설치되며, 상기 견인봉(32)의 일단부에는 너트(33)가 체결되고, 또 상기 너트(33)의 외주면에는 완충용 스토퍼(34)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 완충용스토퍼(34)는 그를 지지하기 위한 스토퍼(35)가 밀착되어 있으며, 상기 지지용 스토퍼(35)는 외부의 유압에 의해 전후진 구동하는 실린더뭉치와 볼트(36)를 매개로 연결되어 있다. 또, 상기 실린더뭉치에는 완충스프링(37)이 본체(38)와의 사이에 설치되어 상기 실린더뭉치의 구동에 따른 충격을 흡수하는 기능을 한다.

여기서, 상기 실린더 뭉치는 상기 지지용 스토퍼(35)와 연결되는 실린더몸체(39)와, 상기 실린더몸체(39)에 씌워지는 실린더캡(40)과, 일측이 상기 지지용 스토퍼(35)에 접촉되어 외부에서 제공되는 유압력에 의해 전후진하면서 지지용 스토퍼(35)를 가압하는 피스톤(41)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 고정 드라이브 주축의 동작상태를 간단히 설명하면 다음과 같다.

상기 실린더뭉치가 구동하지 않은 상태에서는 견인봉(32)이 모터축방향으로 당겨져 있기 때문에 공작물을 클램핑한 상태로 되어 있다. 이 상태에서, 상기 실린더뭉치에 외부로부터 유압에 제공될 경우에는 상기 실린더뭉치의 피스톤(41)이 지지용 스토퍼(35)를 밀면서 너트(33)를 가압하게 된다. 이에따라 상기 너트(33)가 전진이동을 하게 되고, 또 상기 너트(33)에 연결된 완충스토퍼(34)도 연동하여 전진이동하게 된다. 상기 너트(33)에 가압력이 제공됨에 따라 견인봉(32)이 끼워져 있는 메인스핀들(31)이 밀려나면서 클램핑이 해제되는 것이다. 상기 클램핑해제후 다시 원위치시키기 위하여 상기 실린더뭉치에 제공되었던 유압을 제거하게 되면, 상기 완충스프링(37)에 의해 너트(33)와 견인봉(32)이 서서히 원위치로 복귀되는 것이다.

상기와 같은 구조를 가지는 드라이브 주축장치에서 메인 스핀들과 모터 스핀들이 일체로 되어 있는 구조로 되어 있기 때문에 상기 실린더뭉치의 동작시 생성된 충격력은 메인스핀들을 지지하는 베어링에 전달되지 않으며, 이러한 구조는 주로 벨트 드리이브 주축에 주로 채용되고 있다. 그러나, 상기한 구조와는 달리 도3에 도시한 바와 같은 메인스핀들과, 모터 스핀들이 별도의 커플링을 매개로 연결되는 고정 드라이브 주축용 클램핑장치에서, 벨트드라이브 주축에 채용된 실린더뭉치(39, 40, 41), 지지용스토퍼(35) 및 완충스프링(37)으로 이루어진 완충장치를 적용할 경우에는, 상기 실린더뭉치의 동작시 생성된 충격력이 모터스핀들을 지지하는 베어링에는 전달되지 않지만, 메인스핀들(31)을 지지하는 베어링(42)측에 전달되어 상기 베어링의 수명이 단축되거나, 파손되는 문제점이 있다.

또한, 도2에 도시한 바와 같이 상기의 메인 스핀들(31)은 동력전달용 커플링(43)을 매개로 모터스핀들(44)에 연결된 구조에서는 상기 동력전달용 커플링(43)이 축방향으로 충분한 강성을 가지는 반면에 제작 및 조립시 많은 제약이 따르는 문제점이 있다.

따라서, 종래에는 메인스핀들과, 모터 스핀들 사이에 플렉시블 커플링을 설치하여 연결하고 있지만, 전술한 바와 같이 실린더뭉치를 통해서 인가되는 충격력이 메인스핀들을 지지하는 베어링에 전달되는 문제점을 여전히 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클램핑 장치의 클램핑해제시 작용되는 유압에 의한 충격력이 메인스핀들에 전달되지 않도록 하며, 메인스핀들과 모터스핀들사이의 체결 및 분리를 신뢰적으로 수행하여 클램핑동작과, 클램핑해제동작을 원활히 이룰 수 있는 완충장치가 구비된 드라이브 주축장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일단부에 공작물 고정을 위한 클램핑공구가 설치되며, 내부에 견인봉이 설치된 메인스핀들과, 상기 메인스핀들과 체결 및 분리동작을 하면서 그에 회전동력을 전달하며, 그 내부에 견인봉이 설치된 모터 스핀들과, 상기 메인스핀들과 모터스핀들 사이를 연결하는 플렉시블 커플링을 구비한 MCT용 드라이브 주축장치에 있어서, 상기 모터스핀들의 일측부에 설치되며, 외부의 유압에 의해 작동되어 상기 모터스핀들의 견인봉을 가압하므로써 클램핑동작 및 클램핑해제동작을 수행하는 툴 클램프용 실린더뭉치; 상기 메인스핀들의 소정부 외주면에 설치된 몸체와, 상기 몸체에 내장되어 외부에서 제공되는 유압에 의해 전후진 동작하는 완충피스톤과, 상기 피스톤의 동작에 따라 인장 및 압축을 수행하는 완충스프링 및 상기 완충스프링을 지지하는 브라켓으로 이루어져 상기 메인스핀들에 작용하는 충격력이 그의 베어링에 전달되지 않도록 흡수하는 완충용 실린더뭉치; 상기 완충용 실린더뭉치의 완충스프링과, 메인스핀들사이에 설치되어 상기 클램핑해제용 실린더뭉치의 동작을 제한하는 완충스토퍼; 상기 툴 클램프용 실린더뭉치와 완충용 실린더뭉치에 유압을 제공하되, 그들 각각에 제공되는 유압라인을 공유하여 상기 클램프해제용 실린더뭉치에서 메인스핀들에 제공되는 충격력을 상쇄시키는 수단을 포함하는 완충장치가 구비된 드라이브 주축장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도3의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 완충장치가 구비된 드라이브 주축장치는 메인스핀들과 모터스핀들간을 연결, 분리하여 클램핑동작 및 클램핑해제동작시 충격력이 메인스핀들에 인가되는 것을 상쇄시킬 수 있도록 구현한 것으로, 본 발명은 도면에 도시한 바와 같이 일단부에 공작물 고정을 위한 클램핑공구가 설치되며, 내부에 견인봉(1a)이 설치된 메인스핀들(1)과, 상기 메인스핀들(1)과 체결 및 분리동작을 하면서 그에 회전동력을 전달하며, 그 내부에 견인봉(2a)이 설치된 모터스핀들(2)과, 상기 메인스핀들(1)과 모터스핀들(2) 사이를 연결하는 플렉시블 커플링(3)이 구비된다. 또한, 상기 메인스핀들(1)과 그의 내부에 설치된 견인봉(1a)사이에는 툴 클램프동작을 위한 디스크 스프링(4)이 설치된다.

상기 플랙시블 커플링(3)은 그의 내부에 메인스핀들(1)의 견인봉(1a)과, 모터스핀들(2)의 견인봉(2a)의 이동간격을 제한하는 제1 스토퍼(5)가 설치되며, 또 상기 플렉시블 커플링(3)의 양측에는 그를 본체에 고정하기 위한 플랜지(6)가 설치되어 있으며, 상기 제1 스토퍼(5) 일측에는 툴의 클램핑해제간격(t1)이 형성되어 있다.

상기 모터스핀들(2)의 일측부에는 외부의 유압에 의해 작동되어 상기 모터스핀들(2)의 견인봉(2a)을 가압하므로써 클램핑동작 및 클램핑해제동작을 수행하는 툴 클램프용 실린더뭉치(7)가 설치된다.

상기 툴 클램프용 실린더뭉치(7)는 실린더몸체(8)와, 상기 실린더몸체(8)에 씌워지는 실린더캡(9)과, 외부에서 제공되는 유압력에 의해 전후진하면서 너트(11)를 가압하는 피스톤(10)으로 구성되며, 상기 모터 스핀들(2)의 견인봉(2a)에는 너트(11)가 설치되어 상기 툴 클램프용 실린더뭉치(7)의 피스톤(10)이 전진 동작에 따라 상기 너트(11)가 견인봉(2a)을 가압하여 툴의 클램프동작을 수행하도록 한다.

한편, 상기 메인스핀들(1)의 소정부 외주면에는 몸체(13)와, 상기 몸체(13)에 내장되어 외부에서 제공되는 유압에 의해 전후진 동작하는 완충피스톤(14)과, 상기 피스톤(14)의 동작에 따라 인장 및 압축을 수행하는 완충스프링(15) 및 상기 완충스프링(15)을 지지하는 브라켓(16)으로 이루어진 완충용 실린더뭉치(12)가 설치되어 상기 메인스핀들(1)에 작용하는 충격력이 그의 베어링(18)에 전달되지 않도록 흡수한다.

또한, 상기 완충용 실린더뭉치(12)의 완충스프링(16)과, 메인스핀들(1) 사이에는 상기 툴 클램프용 실린더뭉치(7)의 동작을 제한하는 완충스토퍼(17)가 설치되며, 상기 완충용 스토퍼(17)와 메인스핀들(1)을 지지하는 베어링(18) 사이에는 소정 크기의 틈새(t2)가 형성되어 있다.

상기 툴 클램프용 실린더뭉치(7)와 완충용 실린더뭉치(12)에는 유압을 제공하는 솔레노이드(19)가 유압라인을 매개로 연결된다.

상기 솔레노이드(19)에는 그의 온동작시 툴 클램프용 실린더뭉치(7)에 유압을 전달하여 툴(23)이 클램프동작하도록 하는 제1 유압라인(20)과, 솔레노이드(19)의 오프동작시 상기 툴 클램프용 실린더뭉치(7)에 제공된 유압을 인출하여 툴의 클램프동작이 해제되도록 하는 제2 유압라인(21)이 설치된다. 또한, 상기 제2 유압라인(21)에는 완충용 실린더뭉치(12)에 유압을 제공하는 제3 유압라인(22)이 분기된 구조로 되어 있다.

따라서, 상기 제2 유입라인(21)과 제3 유압라인(22)이 공유되어 솔레노이드(19)의 오프동작에 따라 상기 툴 클램프용 실린더뭉치(7)에서 메인스핀들(1)에 제공되는 충격력을 완충용 실린더 뭉치(12)를 매개로 상쇄시킬 수 있도록 한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 솔레노이드(19)가 온동작을 수행하게 되면, 제1 유압라인(20)을 통하여 유압 'P'이 툴 클램프용 실린더뭉치(7)에 전달되어 상기 툴(23)이 공작물을 클램프하게 된다. 상기 상태에서 상기 솔레노이드(19)에 전기적 신호가 부가되면 상기 유압 'P'가 제2 유압라인(21)과 제3 유압라인(22)을 통하여 부가되며, 상기 제3 유압라인(22)에 공유된 유압은 툴 클램프용 실린더뭉치(7)의 피스톤(10)을 동작시켜 너트(11)를 밀게된다. 이에따라 상기 메인스핀들(1)과 모터스핀들(2)내에 설치된 견인봉(1a, 2a)을 구동시켜 플렉시블 커플링(3)에 내장된 제1 스토퍼(5)와 플랜지(6)사이의 틈새(t1)량만큼 움직인후 정지한다. 이때, 상기 제2 유압라인(21)을 통한 압력의 힘은 상기 메인스핀들(1)의 단면에 작용하게 된다. 동시에 상기 제3 유압라인(22)에 공급된 유압은 완충용 실린더뭉치(12)의 피스톤(14)을 동작시켜 완충용 스토퍼(17)와 베어링(18) 사이의 틈새(t2)량 만큼 움직인 후 정지한다.

이때, 상기 제3 유압라인(22)을 통한 유압으로 계속적으로 가압하는 상태가 되며, 이 가압력은 상기 제1 유압라인(20)을 통하여 메인스핀들(1)의 단면에 작용하는 충격력과 평행을 이루게 된다. 이에따라 상기 메인스핀들(1)을 지지하는 베어링(18)에는 힘이 전달되지 않으면서 툴(23)의 클램핑해제를 위한 필요한 기능을 수행하게 된다.

다음에, 상기 솔레노이드(19)에 인가되는 전기적 신호가 차단되면, 제1 및 제2 유압라인(20, 21)은 'T'로 향하며 상기 완충피스톤(14)은 완충스프링(16)에 의해 리턴되며, 또 툴 클램프용 실린더뭉치(7)의 피스톤(10)은 제2 유압라인(22)에 의해 리턴되어 상기 메인스핀들(1)과 모터스핀들(2)을 연결시켜주므로서 회전조건을 만족하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 솔레노이드와 유압라인을 통하여, 툴 클램프용 실린더뭉치로부터 메인스핀들에 작용하는 충격력을 완충용 실린더뭉치를 이용하여 적절히 상쇄시킴으로써 상기 메인스핀들을 지지하고 있던 베어링에는 충격력이 전달되지 않으면서, 툴의 클램핑 해제동작을 신뢰성있게 이룰 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명은, 고정 드라이브 주축구조나, 벨트 드라이브 구조 모두에 채용하여 사용할 수 있는 효과를 가진다.

도1은 일반적인 고정 드라이브 주축장치의 구성을 나타낸 단면도.

도2는 종래기술에 따른 드라이브 주축과 모터 스핀들을 연결하는 구성을 나타낸 분해사시도.

도3은 본 발명에 의한 완충장치가 구비된 드라이브 주축장치의 일실시예 구성을 나타낸 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 메인스핀들 1a, 2a : 견인봉

2 : 모터스핀들 3 : 플렉시블 커플링

4 : 디스크스프링 5 : 제1 스토퍼

6 : 플랜지 7 : 툴 클램프용 실린더뭉치

8 : 실린더몸체 9 : 실린더캡

10 :피스톤 11 :너트

12 : 완충용 실린더뭉치 13 : 완충용 실린더몸체

14 : 완충피스톤 15 : 완충 브라켓

16 : 피스톤리턴 스프링 17 : 완충용 브라켓

18 : 베어링 19 : 솔레노이드

20, 21, 22 : 제1 내지 제3 유압라인 23 : 툴

Claims (2)

1. 일단부에 공작물 고정을 위한 클램핑공구가 설치되며, 내부에 견인봉이 설치된 메인스핀들과, 상기 메인스핀들과 체결 및 분리동작을 하면서 그에 회전동력을 전달하며, 그 내부에 견인봉이 설치된 모터 스핀들과, 상기 메인스핀들과 모터스핀들 사이를 연결하는 플렉시블 커플링을 구비한 MCT용 드라이브 주축장치에 있어서,

   상기 모터스핀들의 일측부에 설치되며, 외부의 유압에 의해 작동되어 상기 모터스핀들의 견인봉을 가압하므로써 클램핑동작 및 클램핑해제동작을 수행하는 툴 클램프용 실린더뭉치;

   상기 메인스핀들의 소정부 외주면에 설치된 몸체와, 상기 몸체에 내장되어 외부에서 제공되는 유압에 의해 전후진 동작하는 완충피스톤과, 상기 피스톤의 동작에 따라 인장 및 압축을 수행하는 완충스프링 및 상기 완충스프링을 지지하는 브라켓으로 이루어져 상기 메인스핀들에 작용하는 충격력이 그의 베어링에 전달되지 않도록 흡수하는 완충용 실린더뭉치;

   상기 완충용 실린더뭉치의 완충스프링과, 메인스핀들사이에 설치되어 상기 클램핑해제용 실린더뭉치의 동작을 제한하는 완충스토퍼;

   상기 툴 클램프용 실린더뭉치와 완충용 실린더뭉치에 유압을 제공하되, 그들 각각에 제공되는 유압라인을 공유하여 상기 클램프해제용 실린더뭉치에서 메인스핀들에 제공되는 충격력을 상쇄시키는 수단을 포함하는 완충장치가 구비된 드라이브 주축장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 충격력 상쇄수단은 외부로부터 인가되는 전기적인 힘에 의해 온-오프동작하여 클램프용 실린더뭉치와 완충용 실린더뭉치에 유압을 제공하는 솔레노이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 완충장치가 구비된 드라이브 주축장치.