KR100741760B1 - 스핀들장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀들 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피회전물의 체결 및 분해 작업시, 체결 및 분해 동작에 따른 피회전물의 상대위치에 관계없이 작업중 또는 작업완료 시점에서도 피회전물에 대한 지향력을 유지할 수 있도록 하고, 피회전물이 결합되는 소켓의 위치를 안정적으로 확보할 수 있도록 하여 작업성을 향상시키고, 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 스핀들 장치를 제공하는데 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징; 상기 하우징의 내부에 구비되며 하우징 외측으로 연장되는 연장부를 갖는 제1아답타; 상기 하우징의 내부 상단 및 하단에서 상기 제1아답타를 회전가능하게 지지하는 베어링; 상기 제1아답타의 연장부와 텔레스코핑 방식으로 결합되고 일체로 회전가능하되 상호 간의 원주방향으로의 회전은 방지되게 상기 연장부와 상호 형성되는 제2아답타; 상기 제2아답타의 단부에 결합되는 소켓; 상기 제1아답타의 연장부와 상기 소켓 사이에 구비되어 두 구성요소 간에 탄성을 작용시키는 탄성부재를 포함한다.
스핀들장치, 하우징, 아답타, 소켓, 탄성부재, 꺽임현상, 부하전달

Description

스핀들장치{Spindle device}
도 1 은 종래 기술에 따른 스핀들 장치를 나타낸 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 스핀들 장치를 나타낸 구성도.
* 주요 도면부호에 대한 간단한 설명 *
110: 제1아답타 111: 베어링
120: 제2아답타 130: 소켓
140: 피회전물 160: 스프링
170: 탈락방지핀
본 발명은 스핀들 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피회전물의 체결 및 분해 작업시, 체결 및 분해 동작에 따른 피회전물의 상대위치에 관계없이 작업중 또는 작업완료 시점에서도 피회전물에 대한 지향력을 유지할 수 있도록 하고, 피회 전물이 결합되는 소켓의 위치를 안정적으로 확보할 수 있도록 하여 작업성을 향상시키고, 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 스핀들 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스핀들 장치는 전기에너지를 공급받아 운동에너지로 변환시키는 장치로서 그 종류가 매우 다양하다.
종래 관련기술의 일 예로서 볼트 또는 너트 등의 체결/분해하는데 사용되는 너트런너에 사용되는 스핀들 장치를 도 1 을 참조하여 설명한다. 도 1 은 종래 기술에 따른 스핀들 장치가 너트런너에 채용된 경우의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 너트런너 등의 장비에 연결되며, 후술하는 스핀들장치에 동력을 전달하기 위한 전달동력원의 구동홀(1a)이 구비된 베이스 플레이트(1)와; 실린더 형으로 이루어지며 상단부가 상기 베이스 플레이트(1)에 결합되는 하우징(2)과; 베어링(3a)이 개재되어 상기 하우징(2) 내에서 회전가능하게 지지되는 제1아답타(3)와; 상기 제1아답타(3)의 일단으로부터 하우징(2)의 길이방향으로 연장하는 연장축(4)과; 상기 연장축(4)을 이동가능하게 수용하면서 그 연장축(4)의 회전과 함께 회전되며, 칼라(5a), 니이들 롤러 베어링(미도시) 또는 부시를 통해 하우징(2)에 회전가능하게 지지되는 제2아답타(5)와; 상기 제1아답타(3)와 제2아답타(5)를 탄성 지지하는 스프링(6)과; 상기 제2아답타(5)의 일단부에 연결되며 피회전물(미도시)을 수용하기 위한 수용부(7a)를 갖는 소켓(7)으로 구성된다.
이와 같은 스핀들 장치는 소켓(7)에 볼트 또는 너트와 같은 피회전물이 수용되고, 결합 또는 해제시키도록 너트런너의 구동력을 제공받아 회전한다.
그러나, 실제 생산 현장에서 피회전물은 콘베이어 등으로 이송되어 상하강하는 리프트로 위치를 고정함으로 너트런너 체결시 피회전물의 뒤틀림(위치 빗나감)이 발생하고, 제2아답타(5)는 꺽임현상으로 인하여 뒤틀림 방향으로 일부분에 집중적인 부하가 발생하고, 이와 동시에 피회전물의 결합 또는 해제 방향으로의 부하도 발생하게 된다.
따라서, 제2아답터(5)와 하우징(2) 사이에 구비되는 칼라(5a)부에 니이들 롤러 베어링을 사용할 경우에는, 베어링이 축방향 하중에 취약한 경향으로 축방향 파손이 발생하고, 아울러 축방향 부하시 제2아답타(5)의 상하동작이 원활하지 못함으로 인하여 피회전물과 소켓(7)이 분리되는 경우도 발생하여, 결국 작업성에 영향을 주는 문제점이 있다.
또한 뒤틀림 현상으로 인하여 제2아답타(5)와 하우징(2) 간의 구성요소에 마모를 발생시킬 뿐만 아니라 토크 손실이 유발되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 니이들 롤러 베어링과 제2아답터(5) 간의 원활한 상하운동을 확보하기 위하여 그 간극을 소정 공차 이상으로 설계했을 경우에는 제2아답타(5)에 작용하는 부하는 제1아답타(3)를 지지하는 베어링 상의 간극을 좁히게 되어, 그 부하가 너트런너 샤프트로 전달될 경우에는 너트런너 샤프트의 구동력을 전달하는 트랜스듀서가 인장 압축이 발생하고 이에 따라 회전토크 감지시 오차가 발생하게 되어, 결국 너트런너에서는 양품 판정을 하더라도 피회전물은 불량이 발생하게 되는 이는 작업자가 인식하지 못하는 불량이 발생하는 문제점이 있다.
또한 소켓(7)은 제2아답타(5)에 관통 결합핀과 같은 부재로 단순 결합된 방 식을 갖기 때문에 견고한 결합성이 확보되지 않아 피회전물과의 결합시 결합이 원할하지 못하는 문제점이 있다. 더욱이 소켓(7)의 길이가 길 경우나 횡 타입의 체결작업이 이루어져야 하는 경우에는 소켓이 처짐 현상으로 상기 제2아답타(5)와 소켓(7)이 일직선 상에 위치하지 않고, 상기 소켓(7)이 일측으로 치우친 상태에서 회전 하게 됨으로 볼트나 너트와 소켓(7) 내부의 홈이 서로 안착되지 못함으로 인하여 이러한 문제점은 더욱 가중된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 피회전물의 체결 및 분해 작업시, 체결 및 분해 동작에 따른 피회전물의 상대위치에 관계없이 작업중 또는 작업완료 시점에서도 피회전물에 대한 지향력을 유지할 수 있는 스핀들 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 피회전물이 결합되는 소켓의 위치를 안정적으로 확보할 수 있어 작업성을 향상시키고, 동력 전달 중 회전토크 손실을 현저히 감소시켜 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 스핀들 장치을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하우징; 상기 하우징의 내부에 구비되며 하우징 외측으로 연장되는 연장부를 갖는 제1아답타; 상기 하우징의 내부 상단 및 하단에서 상기 제1아답타를 회전가능하게 지지하는 베어링; 상기 제1 아답타의 연장부와 텔레스코핑 방식으로 결합되고 일체로 회전가능하되 상호 간의 원주방향으로의 회전은 방지되게 상기 연장부와 상호 형성되는 제2아답타; 상기 제2아답타의 단부에 결합되는 소켓; 상기 제1아답타의 연장부와 상기 소켓 사이에 구비되어 두 구성요소 간에 탄성을 작용시키는 탄성부재를 포함하는 스핀들 장치를 제공한다.
상기 제1아답타의 내부 또는 외부면과 상기 제1아답타의 내부 또는 외부면에 대응하여 제2아답타가 수용되거나 수용하는 일면이 축방향의 상대이동은 가능하게 하나 원주방향으로의 상대이동은 구속하는 형태를 갖는다.
상기 제1아답타와 제2아답타의 각각 대응하는 내외부면은 다각형으로 이루어진다.
상기 제2아답타는 그 제2아답타의 직경을 따라 관통하는 관통홀이 형성되고, 상기 소켓은 일측 개방된 수용공간을 갖고 그 수용공간의 직경을 따라 관통하는 관통홀(미도시)을 형성되며, 상기 제2아답타의 단부가 소켓의 수용공간에 수용되어 상기 관통홀들을 통해 탈락방지결합핀이 결합된다.
상기 탄성부재는 일단부는 상기 연장부의 일단에 지지되고, 타단부는 상기 소켓의 단부에 지지되며 제2아답타의 외주연을 둘러싸는 코일 스프링으로 이루어진다.
상기 제2아답타는 실린더형으로 형성되고, 상기 탄성부재는 상기 제1아답타와 제2아답타를 탄성지지하는 제1탄성부재 및 상기 제2아답타와 소켓 간을 탄성지지하는 제2탄성부재로 이루어진다.
이하 본 발명의 특징, 장점 및 작용효과들에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 2 는 본 발명은 따른 스핀들 장치의 구성을 도시한 구성도이다. 설명에 앞서 본 발명은 다양한 장비에 채용될 수 있는 것이지만, 본 발명에서는 너트런너에 적용되는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 2 에서 점선으로 나타낸 구성요소들은 너트런너의 구성요소들을 도시한 것이다.
도 2 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스핀들 장치는, 동력전달홀(10)을 구비한 고정플레이트(11)에 일단이 고정되며, 실린더형으로 이루어지는 하우징(100)과; 상기 하우징(100)의 상단 및 하단에서 베어링(111)이 개재되어 회전가능하게 구비되며 하우징 외측으로 연장되는 연장부를 갖는 제1아답타(110)와; 상기 제1아답타(110)의 연장부와 텔레스코핑(telescoping) 방식으로 결합되고 일체로 회전가능하되 상호간의 원주방향으로의 회전은 방지되게 상기 연장부와 상호 형성되는 제2아답타(120)와; 상기 제2아답타(120)의 단부에 결합되며, 피회전물(140)이 결합되는 결합부(151)가 구비된 소켓(150)과; 상기 제1아답타(110)의 연장부와 상기 소켓(150) 사이에 구비되어 두 구성요소 간에 탄성을 작용시키는 탄성부재(160)를 포함한다.
본 발명의 스핀들 장치를 구성하는 구성요소들에 대해서 그 구성요소들에 대한 바람직한 실시 형태의 일예를 구체적으로 설명한다.
상기 제1아답타(110)와 제2아답타(120)는 텔레스코핑 방식으로 결합되되, 즉 제1아답타(110)와 제2아답타(120)는 서로 축방향으로의 이동은 가능하지만 원주방 향으로의 이동은 구속되는 방식으로 형성된다. 이러한 방식은 당업자라면 명백하지만, 일 실시형태로서 제1아답타(110)의 외형과 제2아답타(120)의 내형이 원형이 아닌 다각형 형태로 이루어지는 것을 대표적이다. 이에 한정되지 것은 아니며, 제1아답타(110)의 일면과 제2아답타(120)가 수용되거나 수용하는 일면이 축방향의 상대이동은 가능하게 하나 원주방향으로의 상대이동은 구속하는 형태라면 어떠한 방식이라도 가능하다.
여기에서, 상기 제1아답타(110)와 제2아답타(120)의 결합성을 보다 견고하게 하기 위하여, 즉 제1아답타(110)가 제2아답타(120)로부터 탈락되는 것을 방지하기 위하여, 제1아답타(110)와 제2아답타(120)의 내부에서 상호 간 연장 가능토록 제1아답타(110)의 결합부 일측에는 상기 제1아답타(110)의 내부로 상대 이동이 가능토록 길이 방향으로 긴 장홈이 형성되어 있고 제2아답타에는 관통홀(미도시)이 형성되어 결합연장부가 형성되고, 그 연장부가 핀등의 결합부재(170)에 의하여 결합되도록 할 수 있다. 이 때 제1아답타(110)와 제2아답타(120)는 상대이동을 허용해야하기 때문에 상기 결합연장부는 이 사항을 고려하여 구성된다.
또한 상기 제2아답타(120)에 결합되는 소켓(130)은 회전가능하게 결합될 수 있도록 결합된다. 일 예로, 제2아답타(120)의 단부에서 그 제2아답타(120)의 직경을 따라 관통하는 관통홀(미도시)이 형성되고, 유사한 형태로 소켓(130)의 몸체에 수용공간을 갖고 그 수용공간(미도시)의 직경을 따라 관통하는 관통홀(미도시)을 형성되어, 제2아답타(120)의 단부가 소켓(130)의 수용공간에 수용되어 탈락방지결합핀(171)을 통해 결합됨으로써 그 결합핀(171)을 축으로 회전가능하게 결합된다.
계속해서, 상기 제1아답타(110)의 연장부와 상기 소켓(150) 사이에 구비되어 두 구성요소 간에 탄성을 작용시키는 탄성부재(160)는 제1아답타(110)의 연장부와 소켓(150) 사이에서 탄성을 작용시키는 방식이라면, 어떠한 방식이라도 무방하다. 보다 구체적으로 예를 들면, 일단부는 상기 연장부의 일단에 지지되고, 타단부는 상기 소켓의 단부에 지지되며 제2아답타(120)의 외주연을 둘러싸는 코일 스프링 방식이 바람직하다.
여기에서 탄성부재는, 상기 제2아답타(120)가 실린더형으로 형성될 경우, 상기 제2아답타(120)의 중공부에 위치되어 일단부는 상기 제1아답타(110)의 연장부를 지지하고, 타단부는 제2아답타(120)의 중공부 바닥에 지지되는 상태로 위치되어 제2아답타(120)와 제1아답타(110)를 탄성지지하는 제1탄성부재 및 상기 제2아답타(120)와 소켓(130) 간을 탄성지지하는 제2탄성부재로 이루어질 수 있다.
미설명부호 180은 볼트나 너트와 같은 피회전물이 결합 또는 해제되는 대상물이다. 미설명부호 200은 너트런너를 나타내고, 210은 트랜스듀서, 220은 샤프트, 230은 고정플레이트를 나타낸다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 스핀들 장치의 동작 및 작용효과에 대하여 설명한다.
소정의 작업을 실행하기 위하여 소켓(130)이 볼트 또는 너트와 같은 피회전물(140)과 결합될 때, 탈락방지핀(171)에 의해 결합되어 있어 피회전물의 위치가 약간 어긋나는 경우라도 그 탈락방지핀(171)을 축으로 회전될 수 있고, 탄성부재(160)에 의한 탄성력에 의하여 곧바로 동일 축선상으로 위치되고 그 상태를 견고 하게 유지할 수 있어 원할한 체결을 가능하게 하여 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 스핀들 장치가 측방향으로 설치되는 구조에서도 탄성부재(160)의 탄성력으로 소켓(130)에 탄성력을 제공하기 때문에 소켓(130)의 처짐에 따라 제1아답타(110)부와 소켓(130)부가 일직선이 형성 되지 못하고 일측면으로 치우친 상태에서 회전하게 되므로 볼트나 너트부가 소켓(130) 내부의 안착 홈에 안착되지 않고 이에 따라 그 위치를 찾지 못하여 피회전물의 결합 또는 분해시 발생할 수 있는 불량을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 스핀들 장치가 피회전물(140)을 회전시킬 때, 즉 대상물(180)에 또는 대상물(180)로부터 피회전물(140)을 체결하거나 분해할 때, 스프링부재(160)의 탄성력(스프링력)에 의하여 그 피회전물(140)의 체결 또는 분해에 의하여 발생하는 높이 차이를 흡수할 수 있다.
또한 스핀들 장치의 결합 또는 분리 동작할 시, 피회전물(140)의 뒤틀림 현상으로 제2아답타(120)에 꺽임 부하가 발생하더라도 제1아답타(110)에는 꺽임 부하가 전달되지 않는다. 또한 제2아답타(110)의 꺽임현상에도 제1아답타(110)와 제2아답타(120)는 회전방향으로 토크 손실이 발생하지 않으므로 트랜스듀서(210)의 회전 토크와 피회전물(140)로 전달되는 토크는 동일하여 체결 또는 분해시 토크 변화율과 오차를 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 피회전물이 수용되는 소켓과 결합되는 제2아답타에서 발생할 수 있는 뒤틀림 현상을 제1아답타로 전달되지 않으면서도, 탄성부재에 의하여 그들의 축방향 정렬을 확실하게 유지할 수 있고, 더욱이 피회전물과 결합되는 소켓에 탄성력을 제공하면서 회전가능하게 결합시킴으로서 위치 유동성을 제공할 수 있다.
이상의 설명에서는 너트런너에 적용되는 스핀들 장치를 설명하였지만, 서두에 언급한 바와 같이 본 발명은 다양한 장비의 스핀들 장치에 적용될 수 있음은 당업자에게 명백한 것이다.
본 발명의 여러 실시예 및 구성에서 나타내고 설명한 바와 같이, 여기에서 설명한 방법 및 시스템의 추가적인 적용은 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 본 기술의 당업자에 의하여 적절한 변형에 의하여 달성될 수 있다. 이러한 여러 잠재적인 선택, 변형 및 변경은 언급되었으며, 다른 것들은 전술한 기술의 관점에서 본 기술분야의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서 본 발명은 부가된 청구범위의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 모든 이러한 선택, 변경 및 변형을 포함하는 것이며, 상세한 설명 및 도면에서 나타내고 설명한 구조 및 동작에 한정되지 않는 것임을 알 수 있다. 부가적인 작용효과는 본 기술분야의 당업자에게는 명백할 것이다.
본 발명은 피회전물의 체결 및 분해 작업시, 체결 및 분해 동작에 따른 피회전물의 상대위치에 관계없이 작업중 또는 작업완료 시점에서도 피회전물에 대한 지향력을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 피회전물이 결합되는 소켓의 위치를 안정적으로 확보할 수 있어 작업성을 향상시키고, 동력 전달 중 회전토크 손실을 현저히 감소시켜 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 구비되며 하우징 외측으로 연장되는 연장부를 갖는 제1아답타;
    상기 하우징의 내부 상단 및 하단에서 상기 제1아답타를 회전가능하게 지지하는 베어링;
    상기 제1아답타의 연장부와 텔레스코핑 방식으로 결합되고 일체로 회전가능하되 상호 간의 원주방향으로의 회전은 방지되게 상기 연장부와 상호 형성되는 제2아답타;
    상기 제2아답타의 단부에 결합되는 소켓;
    상기 제1아답타의 연장부와 상기 소켓 사이에 구비되어 두 구성요소 간에 탄성을 작용시키는 탄성부재
    를 포함하는 스핀들 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1아답타의 내부 또는 외부면과 상기 제1아답타의 내부 또는 외부면에 대응하여 제2아답타가 수용되거나 수용하는 일면이 축방향의 상대이동은 가능하게 하나 원주방향으로의 상대이동은 구속하는 형태를 갖는
    스핀들 장치.
  3. 상기 제1아답타와 제2아답타의 각각 대응하는 내외부면은 다각형으로 이루어지는
    스핀들 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2아답타는 그 제2아답타의 직경을 따라 관통하는 관통홀이 형성되고,
    상기 소켓은 일측 개방된 수용공간을 갖고 그 수용공간의 직경을 따라 관통하는 관통홀을 형성되며,
    상기 제2아답타의 단부가 소켓의 수용공간에 수용되어 상기 관통홀들을 통해 탈락방지결합핀이 결합되는
    스핀들 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성부재는
    일단부는 상기 연장부의 일단에 지지되고, 타단부는 상기 소켓의 단부에 지 지되며 제2아답타의 외주연을 둘러싸는 코일 스프링으로 이루어지는
    스핀들 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2아답타는 실린더형으로 형성되고,
    상기 탄성부재는 상기 제1아답타와 제2아답타를 탄성지지하는 제1탄성부재 및 상기 제2아답타와 소켓 간을 탄성지지하는 제2탄성부재로 이루어지는
    스핀들 장치.
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