KR100807348B1

KR100807348B1 - 이동식 밀링장치의 스핀들 구조

Info

Publication number: KR100807348B1
Application number: KR1020080002889A
Authority: KR
Inventors: 엄춘식
Original assignee: (주)쌍보엔지니어링
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2008-02-28

Abstract

본 발명에 의한 이동식 밀링장치의 스핀들 구조는, 밀링장치몸체에 형성된 풀리(pulley) 회전에 의하여 공작물을 가공하는 커터헤드(cutter-head)가 하단에 결합된 주축에 있어서, 상기 풀리가 상부에 삽입되어 돌출부에 밀착된 후 상부 끝단에 와셔(washer)가 삽입되어 너트로 고정되되, 하부 내측에 삽입된 주축 상단이 고정되어 같이 회전되는 상부스핀들과, 상기 상부스핀들 하부에 형성되어 주축의 중단과 하단을 감싸며 볼베어링(ball-bearing)과 테이퍼베어링(taper-bearing)에 의하여 주축이 내부에서 회전되는 하부스핀들과, 사각몸체에 내부가 원형으로 통공되어 내측 상/하부에 형성된 볼베어링에 의하여 내부에서 회전되는 상부스핀들 외주연을 지지하는 상부하우징과, 상기 상부하우징 하단에 볼트 결합되며 상하방향으로 이동되는 하부스핀들을 감싸는 하부하우징 또한 원형으로 통공된 공구본체와, 상기 하부하우징 내측에는 핸들에 의해 회전되며 도중에 웜(worm)이 형성된 제1수평축과, 상기 제1수평축에 수직으로 교차된 하부에 형성되어 웜과 맞물리는 헬리컬기어(helical-gear)가 일측에 형성되고 타측에는 피니언(pinion)이 형성된 제2수평축이 형성된 수직이동부를 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동식 밀링장치의 스핀들 구조는 공작물 가공시 커터헤드(cutter-head)와 결합된 주축이 하부스핀들 내부에서 회전하며 같이 내려와 공작물을 가공하고, 공구본체 외측에 형성된 핸들 회전에 의하여 간편하게 상하방향으로 하부스핀들과 주축이 조절됨으로써 공작물을 보다 정밀하게 가공 할 수 있고, 밀링장치에서 스핀들의 이동을 위한 구성을 줄일 수 있는 효과가 있다.

밀링, 스핀들, 볼베어링, 풀리, 핸들

Description

이동식 밀링장치의 스핀들 구조 { Spindle structure of milling machine }

본 발명은 이동식 밀링장치의 스핀들 구조에 관한 것으로, 밀링장치몸체에 형성되며 커터헤드(cutter-head)가 하단에 결합된 밀링장치의 주축을 회전하여 수평면상에 놓여진 공작물을 가공하는 이동식 밀링장치의 스핀들 구조에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계에 장착되는 스핀들은 하단에 공작물을 드릴링(drilling), 보링(boring), 밀링(milling)과 같은 작업을 할 수 있는 다양한 종류의 커터헤드(cutter-head)가 장착된 주축과 결합하여 공작물을 가공하는 것이다.

도 1은 대한민국 등록특허공보(제 10-0440156 호)에 등록된 종래의 "공작기계용 스핀들"을 설명하기 위한 도면으로서, 스핀들 하우징(100) 내에서 로터(201)와 베어링(202)을 통하여 회전 가능하게 장착되는 스핀들(200)과, 상기 스핀들(200) 내부에서 가공툴(301)을 직접적으로 결합시키거나 분리시키는 콜렛(300)과, 상기 스핀들(200) 내부에서 상기 콜릿(300)과 슬리브(302)를 통하여 일단이 연결되어 이를 작동시키며, 상기 스핀들(200)과 함께 회전 구동하는 드로바(400)와, 상기 드로바(400)와 연결되어 이를 전후진 작동시키기 위한 피스톤(501) 및 실린 더(502)와, 절삭유를 공급하기 위한 로터리 조인트(500)를 포함하여 이루어지는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 드로바(400)는 그 후단에서 상기 스핀들(200)에 대하여 전후진 가능하게 상기 로터리 조인트(500)와 체결어댑터(601), 부시(602), 푸셔(603)와 같은 어댑팅수단(600)을 통하여 일체로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 종래 기술은 하단에 가공툴이 결합된 스핀들이 공작물을 가공하기 위해서는 스핀들 하우징 전체가 상하로 이동되는데, 이를 위하여 레일과 같이 스핀들 하우징을 이동시키기 위한 장비가 추가적으로 설치되고, 이를 구동하기 위해서 전력이 소모되었을 뿐만 아니라, 가공이 정밀하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 하부스핀들 외주연에 형성된 래크(rack)와, 상기 래크와 맞물려 돌아가는 제2수평축이 외부에 형성된 핸들의 회전에 의하여 회전함으로써 하부스핀들이 전력소모 없이도 상하방향으로 정밀하게 이동되는 이동식 밀링장치의 스핀들 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

밀링장치몸체에 형성된 풀리(pulley) 회전에 의하여 공작물을 가공하는 커터헤드(cutter-head)가 하단에 결합된 주축에 있어서, 상기 풀리가 상부에 삽입되어 돌출부에 밀착된 후 상부 끝단에 와셔(washer)가 삽입되어 너트로 고정되되, 하부 내측에 삽입된 주축 상단이 고정되어 같이 회전되는 상부스핀들과, 상기 상부스핀 들 하부에 형성되어 주축의 중단과 하단을 감싸며 볼베어링(ball-bearing)과 테이퍼베어링(taper-bearing)에 의하여 주축이 내부에서 회전되는 하부스핀들과, 사각몸체에 내부가 원형으로 통공되어 내측 상/하부에 형성된 볼베어링에 의하여 내부에서 회전되는 상부스핀들 외주연을 지지하는 상부하우징과, 상기 상부하우징 하단에 볼트 결합되며 상하방향으로 이동되는 하부스핀들을 감싸는 하부하우징 또한 원형으로 통공된 공구본체와, 상기 하부하우징 내측에는 핸들에 의해 회전되며 도중에 웜(worm)이 형성된 제1수평축과, 상기 제1수평축에 수직으로 교차된 하부에 형성되어 웜과 맞물리는 헬리컬기어(helical-gear)가 일측에 형성되고 타측에는 피니언(pinion)이 형성된 제2수평축이 형성된 수직이동부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 주축은 상부스핀들 내측에 형성된 제2스플라인에 결합되어 회전하며 상하방향으로 이송되도록 외주연에 제1스플라인이 형성된다.

또한, 상기 하부스핀들은 하단 내측으로 삽입되어 결합되되 주축 회전에 의한 오일 누수를 방지하기 위한 오일씰(oil-seal)이 내/외측에 형성된 삽입볼트와, 핸들의 시계/반시계 회전에 의하여 상하방향으로 이동되도록 제2수평축에 형성된 피니언과 맞물리도록 외주연에 형성된 래크(rack)와, 주축이 상부스핀들에서 빠져나와 상하 이동시 탄성을 부여하기 위하여 돌출면 상부에 스프링이 삽입된 고정대가 형성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 이동식 밀링장치의 스핀들 구조는 공작물 가공시 커터헤드(cutter-head)와 결합된 주축이 하부스핀들 내부에서 회전하며 같 이 내려와 공작물을 가공하고, 공구본체 외측에 형성된 핸들 회전에 의하여 간편하게 상하방향으로 하부스핀들과 주축이 조절됨으로써 공작물을 보다 정밀하게 가공할 수 있고, 밀링장치에서 스핀들의 이동을 위한 구성을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 이동식 밀링장치의 스핀들 구조의 구성 및 작용에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 이동식 밀링장치 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 스핀들 구조 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 스핀들 구조 사용상태도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 스핀들 구조의 수직이동부 상세 단면도로서, 도면에 도시된 도면부호 60은 본 발명에 의한 공구본체를 지시하는 것이다.

본 발명의 이동식 밀링장치의 스핀들 구조는 밀링장치몸체(10)에 형성된 전동모터(도면 미도시)에 의해 회전되는 풀리(20;pulley)와, 상기 풀리(20) 회전에 의하여 공작물을 가공하는 커터헤드(331;cutter-head)가 하단에 결합된 주축(30)과, 상기 풀리(20)가 상부(41)에 삽입되어 돌출부(42)에 밀착되며 하부(45) 내측에는 주축(30)이 삽입 후 고정되어 같이 회전되는 상부스핀들(40)과, 상기 상부스핀들(40) 하부에 형성되어 주축(30)의 중단(32)과 하단(33)을 감싸며 볼베어링(51;ball-bearing)과 테이퍼베어링(52;taper bearing)에 둘러싸인 주축(30)이 내부에서 회전되는 하부스핀들(50)과, 상기 상부스핀들(40)이 회전되도록 내부가 원 형으로 통공된 상부하우징(61)과 상기 상부하우징(61) 하단에 볼트(63) 결합되며 상하방향으로 이동되는 하부스핀들(50)을 감싸는 하부하우징(62) 또한 원형으로 통공된 공구본체(60)와, 상기 하부하우징(62) 내측에 하부스핀들(50)이 상하방향으로 이동되도록 형성된 수직이동부(70)로 구성된다.

또한, 주축(30)은 상부스핀들(40) 하부(45)에 삽입되며 외주연에 제1스플라인(311)이 형성된 상단(31)과, 상기 상단(31) 하부에 일체로 형성되는 중단(32)과, 상기 중단(32) 하부에 일체로 형성되며 공작물을 가공하는 커터헤드(331)가 하부에 내경홈(332)을 형성하여 볼트(333)로 고정된 하단(33)이 형성된다.

상기 주축(30)은 일체형이나 설명의 편의를 위하여 상단(31),중단(32),하단(33)으로 구분하기로 한다.

또한, 상부스핀들(40)은 풀리(20)가 삽입되는 상부(41)와, 상기 상부(41)에 삽입된 풀리(20)가 밀착되는 돌출부(42)와, 상부(41)에 삽입된 풀리(20)가 고정되도록 상부(41) 끝단에 체결되는 와셔(43;washer) 및 너트(44)와, 주축(30) 상단(31)이 내측에 고정되어 같이 회전하는 하부(45)와, 상기 돌출부(42) 하단과 와셔(43) 및 너트(44)가 고정된 하부(45) 끝단에 상부스핀들(40)이 회전되도록 형성된 볼베어링(46)과, 상기 하부(45) 내측에 주축(30)의 제1스플라인(311)과 맞물리는 제2스플라인(47)이 형성된다.

또한, 하부스핀들(50)은 내부에 삽입된 주축(30)이 회전되도록 형성되는 볼베어링(51) 및 테이퍼베어링(52)과, 상기 볼베어링(51)과 주축(30)의 위치가 고정되도록 주축(30) 외주연에 고정되는 와셔(53) 및 너트(54)와, 고속회전시 주축(30) 의 소음 및 진동이 감소되도록 주축(30) 하단(33)을 감싸는 원통형의 칼라(55;collar)와, 하단부에 삽입되되 내/외측에 오일누수가 방지되도록 오일씰(561;oil-seal)이 형성된 삽입볼트(56)와, 외주연에 형성되며 수직이동부(70)와 맞물려 하부스핀들(50)이 상하이동되도록 하는 래크(57;rack)와, 주축(30) 중단(32)에 내측으로 더 돌출되는 돌출면(58)과, 상기 돌출면(58)에 안착되며 내부에 스프링(591)이 삽입된 고정대(59)가 형성된다.

또한, 수직이동부(70)는 하부하우징(62) 내측에 구비되되 핸들(73)에 일측이 결합되어 회전되며 도중에 웜(711;worm)이 형성된 제1수평축(71)과, 상기 제1수평축(71)에 수직으로 교차된 하부에 형성되어 웜(711)과 맞물리는 헬리컬기어(721;helical-gear)가 일측에 형성되고 타측에는 피니언(722;pinion)이 형성된 제2수평축(72)이 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 간략하게 도시된 밀링장치몸체(10)에 형성된 전동모터(도면 미도시)의 작동에 의하여 풀리(20)가 회전하게 되고, 상기 풀리(20)가 상부(41)에 고정되는 상부스핀들(40) 하부(45) 내측에 주축(30)이 삽입 고정되어 풀리(20) 회전에 따라 회전하면서 수평테이블 또는 수평면상에 놓여진 공작물을 가공하게 되는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상부스핀들(40)은 풀리(20)가 상부(41)에 삽입되어 외주연에 형성된 돌출부(42)에 밀착하게 되고, 상기 풀리(20)가 밀착되면 상부(41) 끝단에 와셔(43) 삽입 후 너트(44)를 이용하여 풀리(20)를 고정하게 된다.

또한, 상부스핀들(40)은 하부(45) 내측에 주축(30)의 상단(31)이 삽입되어 풀리(20)와 같이 회전되는 것으로서 그 외주연에 다수개의 볼베어링(46)을 형성하여 원형으로 통공된 공구본체(60)의 상부하우징(61) 내부에서 회전하게 되며, 하부(45)에는 상부스핀들(40)의 위치를 고정하기 위하여 와셔(43) 삽입 후 너트(44)가 체결된다.

한편, 상기 공구본체(60)는 상부하우징(61)과 하부하우징(62)으로 나뉘어 볼트(63)로 고정되는 것으로서, 도면에 도시된 바와 같이 외부는 사각형상을 이루되 내부는 원형으로 형성된 상부스핀들(40)과 하부스핀들(50)이 삽입되어 회전 또는 상하로 이동되도록 원형으로 통공된 구조이다.

한편, 하부스핀들(50)은 내부에 주축(30)의 중단(32)과 하단(33)이 통과되며 내부에서 회전되도록 볼베어링(51)과 테이퍼베어링(52)이 형성되고, 주축(30)의 중단(32)과 하단(33)에 주축(30) 위치를 고정하기 위하여 와셔(43) 삽입 후 너트(44)가 체결된다.

또한, 하부스핀들(50)은 주축(30) 하단(33)에 주축(30)과의 빈공간을 줄이기 위한 원통형의 칼라(55)가 볼베어링(51)과 테이퍼베어링(52) 사이에 형성되고, 그 하단에는 주축(30)의 회전을 원활하게 하는 오일의 누수가 방지되도록 오일씰(561)이 내/외측면에 개재된 삽입볼트(56)가 고정된다. 또한, 내측에 형성된 돌출면(58) 상부에 고정되며 주축(30) 중단(32)을 감싸며 하부로 내려온 주축(30)이 상부로 원활히 복귀되도록 내부에 스프링(591)이 삽입된 고정대(59)가 형성된다.

특히 하부스핀들(50) 외주연에는 수직이동부(70)에 의해 상하방향으로 이동되도록 래크(57)가 형성된다.

도 5는 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 수직이동부 평단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 수직이동부 측단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 수직이동부 후단면도를 나타낸다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 수직이동부(70)는 하부하우징(62) 내측에 형성되는 것으로서, 공구본체(60)의 외부에서 시계/반시계 방향으로 회전되는 핸들(73)과, 상기 핸들(73)에 일측이 연결되되 타측 도중에 웜(711)이 형성된 제1수평축(71)과, 상기 웜(711)과 맞물려 회전되는 헬리컬기어(721)와 타측단에는 하부스핀들(50)의 래크(57)에 맞물려 회전되는 피니언(722)이 구비된 제2수평축(72)이 형성된다.

또한, 제1수평축(71)과 제2수평축(72) 양측 끝단에는 원활한 회전을 위한 볼베어링(74)이 형성되며 베어링덮개(75)를 이용하여 내부가 밀폐된다.

도 4는 피니언(722) 회전시 래크(57)가 형성된 하부스핀들(50)이 하강한 도면으로서, 풀리(20), 주축(30), 상부스핀들(40)은 상호 고정되어 같이 회전하되, 상부스핀들(40) 하부(45) 내측에 삽입된 주축(30)은 상단(31)에 형성된 제1스플라인(311)이 상부스핀들(40) 내측에 형성된 제2스플라인(47)에 맞물려 상하로 이동됨으로써, 회전력을 유지하며 상하로 이동될 수 있는 것이다.

한편, 주축(30)의 중단(32)과 하단(33)은 하부스핀들(50)에 삽입되며, 상기 하부스핀들(50) 내측에 형성된 볼베어링(51)과 테이퍼베어링(52)에 의해 내부에서 회전되는 것이다. 하부스핀들(50)은 그 자체는 회전하지 않으며 외측에 형성된 래크(57)가 수직이동부(70)의 피니언(722)과 맞물려 핸들(73)을 시계/반시계 방향으 로 회전하면 제1수평축(71)이 회전되고, 상기 제1수평축(71) 도중에 형성된 웜(711)에 헬리컬기어(721)가 맞물려 제2수평축(72)이 회전되고, 상기 제2수평축(72)에 형성된 피니언(722)이 회전되며 상기 피니언(722)에 하부스핀들(50)의 래크(57)가 맞물려 주축(30)과 함께 하부스핀들(50)이 하부로 내려와 공작물을 가공하게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 수평테이블 또는 수평면상에 놓여진 공작물을 가공하는 커터헤드(331)가 결합된 주축(30)이 상부스핀들(40) 내부에 삽입 고정되어 같이 회전하며 주축(30)만이 하부로 내려와 공작물을 가공하되, 공구본체(60) 외측에 형성된 핸들(73)을 시계/반시계 방향으로 회전함으로써 하부스핀들(50)이 상하방향으로 이동되어 사용자가 공작물을 정밀하게 가공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 특징의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 공작기계용 스핀들의 전체 단면도

도 2는 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 사시도

도 3은 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 스핀들 구조 단면도

도 4는 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 스핀들 구조 사용상태도

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 이동식 밀링장치의 스핀들 구조의 수직이동부 상세 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 밀링장치몸체 20 : 풀리

30 : 주축 31 : 상단

311 : 제1스플라인 32 : 중단

33 : 하단 331 : 커터헤드

332 : 내경홈 333 : 볼트

40 : 상부스핀들 41 : 상부

42 : 돌출부 43 : 와셔

44 : 너트 45 : 하부

46 : 볼베어링 47 : 제2스플라인

50 : 하부스핀들 51 : 볼베어링

52 : 테이퍼베어링 53 : 와셔

54 : 너트 55 : 칼라

56 : 삽입볼트 561 : 오일씰

57 : 래크 58 : 돌출면

59 : 고정대 591 : 스프링

60 : 공구본체 61 : 상부하우징

62 : 하부하우징 63 : 볼트

70 : 수직이동부 71 : 제1수평축

711 : 웜 72 : 제2수평축

721 : 헬리컬기어 722 : 피니언

73 : 핸들 74 : 볼베어링

75 : 베어링덮개

Claims

밀링장치몸체(10)에 형성된 풀리(20) 회전에 의하여 공작물을 가공하는 커터헤드(331)가 하단에 결합된 주축(30)에 있어서,

상기 풀리(20)가 상부(41)에 삽입되어 돌출부(42)에 밀착된 후 상부(41) 끝단에 와셔(43)가 삽입되어 너트(44)로 고정되되, 하부(45) 내측에 삽입된 주축(30) 상단(31)이 고정되어 같이 회전되는 상부스핀들(40)과;

상기 상부스핀들(40) 하부(45)에 형성되어 주축(30)의 중단(32)과 하단(33)을 감싸며 볼베어링(51)과 테이퍼베어링(52)에 의하여 주축(30)이 내부에서 회전되는 하부스핀들(50)과;

사각몸체에 내부가 원형으로 통공되어 내측 상/하부에 형성된 볼베어링(46)에 의하여 내부에서 회전되는 상부스핀들(40) 외주연을 지지하는 상부하우징(61)과, 상기 상부하우징(61) 하단에 볼트(63) 결합되며 상하방향으로 이동되는 하부스핀들(50)을 감싸는 하부하우징(62) 또한 원형으로 통공된 공구본체(60)와;

상기 하부하우징(62) 내측에는 핸들(73)에 의해 회전되며 도중에 웜(711)이 형성된 제1수평축(71)과, 상기 제1수평축(71)에 수직으로 교차된 하부에 형성되어 웜(711)과 맞물리는 헬리컬기어(721)가 일측에 형성되고 타측에는 피니언(722)이 형성된 제2수평축(72)이 형성된 수직이동부(70)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동식 밀링장치의 스핀들 구조.
제 1항에 있어서,

상기 주축(30)은 상부스핀들(40) 내측에 형성된 제2스플라인(47)에 결합되어 회전하며 상하방향으로 이송되도록 외주연에 제1스플라인(311)이 형성된 것을 특징으로 하는 이동식 밀링장치의 스핀들 구조.
제 1항에 있어서,

상기 하부스핀들(50)은 하단 내측으로 삽입되어 결합되되 주축(30) 회전에 의한 오일 누수를 방지하기 위한 오일씰(561)이 내/외측에 형성된 삽입볼트(56)와, 핸들(73)의 시계/반시계 회전에 의하여 상하방향으로 이동되도록 제2수평축(72)에 형성된 피니언(722)과 맞물리도록 외주연에 형성된 래크(57)와, 주축(30)이 상부스핀들(40)에서 빠져나와 상하 이동시 탄성을 부여하기 위하여 돌출면(58) 상부에 스프링(591)이 삽입된 고정대(59)가 형성된 것을 특징으로 하는 이동식 밀링장치의 스핀들 구조.