KR101114901B1

KR101114901B1 - 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치

Info

Publication number: KR101114901B1
Application number: KR1020040111205A
Authority: KR
Inventors: 정철안
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2012-03-06
Also published as: KR20060072538A

Abstract

본 발명은 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치를 제공한다. 본 발명의 브레이크 장치는 스핀들의 둘레에 고정되는 디스크와, 디스크의 회전을 제한하는 브레이크 캘리퍼를 구비하며, 브레이크 캘리퍼는, 디스크의 양쪽면 각각에 간격을 두고 배치되며, 실린더를 각각 갖추고 있는 제 1 및 제 2실린더 바디와; 제 1 및 제 2실린더 바디의 각 실린더에 설치되며, 실린더로 도입되는 압유에 의해 디스크로 운동하는 피스톤들과; 피스톤들의 피스톤로드에 고정되며, 디스크의 양쪽면 각각을 클램핑하는 한 쌍의 클램핑 플레이트와; 클램핑 플레이트에 각각 설치되며, 디스크의 양쪽 각면과 직접적으로 마찰 접촉하는 마찰패드와; 마찰패드와 디스크의 사이에 윤활 오일을 공급해주는 오일공급수단을 구비한다. 이러한 본 발명은 두 개의 피스톤으로 디스크를 압착하는 구성을 가지므로 스핀들을 완전고정 상태로 만들어 줄 경우, 상기 스핀들을 강력한 힘으로 완전히 고정시킬 수 있다. 또한, 마찰패드와 디스크 사이의 접촉면에 오일을 공급해줌으로써 스핀들을 반고정시킨 상태에서 마찰패드와 디스크 사이에 발생되는 스틱슬립 현상을 없애주며, 따라서 스핀들이 떨려서 진동하는 것을 방지한다.

Description

터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치{C AXIS DIVIDING DISK BRAKE IN TURNING CENTER}

도 1은 종래의 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치를 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치의 구성을 나타내는 단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

S: 스핀들 100: 디스크

200: 브레이크 캘리퍼 210: 제 1실린더 바디

212: 실린더 220: 제 2실린더 바디

222: 실린더 230: 피스톤

232: 피스톤로드 240: 클램핑 플레이트

242: 설치홈 250: 마찰패드

252: 마찰접촉면 260: 오일공급수단

262: 오일도입통로 264: 오일공급홈

266: 오일펌프

본 발명은 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스핀들의 완전고정 시에는 스핀들을 강력히 제동하여 완전히 고정시킬 수 있고, 스핀들의 반고정 시에는 디스크와 마찰패드 사이에서 발생하는 스틱슬립 현상을 방지할 수 있는 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치에 관한 것이다.

터닝센터는 스핀들 분할 제어 기능인 씨이 축(C AXIS: 이하, "C축"이라 칭함) 기능을 부가한 것으로, 선삭가공 뿐만 아니라 형상이 복잡하거나 각진 모양의 제품을 제조하는 윤곽가공도 가능하게 한다.

이러한 터닝센터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스핀들(S)을 분할 제어하기 위한 C축 장치(10)를 구비한다. C축 장치(10)는 스핀들(S)을 분할 회전시키기 위한 서보모터(12)와, 서보모터(12)와 스핀들(S)을 연결하는 벨트전동기구(14)를 구비한다. 특히, 벨트전동기구(14)는 서보모터(12)의 출력축(12a)에 고정되는 구동풀리(14a)와, 스핀들(S)의 둘레에 고정되는 종동풀리(14b)와. 구동풀리(14a)와 종동풀리(14b)를 감아서 연결하는 벨트(14c)들로 구성된다.

이러한 C축 장치(10)는, 서보모터(12)를 통해 스핀들(S)의 회전각도를 분할 제어함으로써, 척(C)에 고정된 가공물(D)이 도시하지 않은 공구대의 회전툴에 의해 윤곽가공되도록 구성된다.

한편, C축 장치(10)는 스핀들(S)의 회전을 제한할 수 있는 C축 분할 디스크 브레이크 장치(20)를 구비한다. C축 분할 디스크 브레이크 장치(20)는 스핀들(S)의 둘레에 고정되는 디스크(30)와, 디스크(30)의 회전을 제한하는 브레이크 캘리퍼(40)로 구성된다. 특히, 브레이크 캘리퍼(40)는 디스크(30)의 양쪽면에 각각 배치되는 제 1 및 제 2실린더 바디(42, 44)와, 각 실린더 바디(42, 44)로 도입되는 압유에 의해 디스크(30)의 양쪽면을 향해 운동하는 양쪽의 피스톤(46)과, 피스톤(46)에 의해 디스크(30)의 양쪽면에 가압되면서 회전을 제한하는 브레이크 패드(48)로 구성된다.

이러한 C축 분할 디스크 브레이크 장치(20)는, 스핀들(S)의 회전을 제한함으로써, 고속 회전하는 공구대의 회전툴이 가공물(D)을 용이하게 가공할 수 있도록 한다. 여기서, 가공물(D)에 드릴구멍, 탭구멍 등을 원주방향을 따라 등간격으로 형성할 경우에는, 브레이크 장치(20)로써 스핀들(S)의 회전을 완전히 정지시킨 후 작업한다. 반면에, 가공물(D)에 캠홈 등과 같이 연속적인 형태의 모양을 원주방향을 따라 형성할 경우에는, 브레이크 장치(20)의 제동력을 약화시켜 스핀들(S)의 회전속도만 감속시킨 후, 작업한다. 한편, 브레이크 장치(20)로써 스핀들(S)의 회전을 완전히 정지시킨 상태를 "완전고정 상태", 브레이크 장치(20)로써 스핀들(S)의 회전속도만 저감시킨 상태를 "반고정 상태"라 한다.

그런데, 이러한 종래의 C축 분할 디스크 브레이크 장치(20)는, 스핀들(S)을 반고정시킨 상태에서, 디스크(30)와 브레이크 패드(48) 사이에 스틱슬립(stick-slip) 현상이 일어나는 문제점이 있다.

즉, 디스크(30)와 브레이크 패드(48)는 서로 마찰접촉하는 바, 서로에 대해 마찰접촉하는 과정에서 발생되는 마찰력에 의해 디스크(30)와 브레이크 패드(48)가 탄성변형과 복원을 반복하는 이른 바, 스틱슬립 현상이 일어난다. 이러한 스틱슬립 현상은 디스크(30)와 브레이크 패드(48)와의 사이에 채터 진동(chatter vibration)을 수반케 하며, 이에 따라 스핀들(S)을 진동시키는 결과를 초래한다. 한편, 스핀들(S)이 진동하면, 이에 고정되어 있는 가공물(D)도 진동하는 바, 이를 가공하는 공구대의 회전툴이 가공물(D)을 정밀하게 가공할 수 없는 문제를 발생시키며, 따라서 가공 정밀도를 떨어뜨려 불량 가공물(D)을 양산하는 결과를 초래한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 스핀들을 반고정시킨 상태에서 디스크와 브레이크 패드 사이에서 스틱슬립 현상이 발생되지 않게 함으로써 스핀들이 떨려서 진동하는 것을 방지할 수 있는 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 스핀들이 떨려서 진동하는 것을 방지함으로써 회전툴로 하여금 가공물을 높은 정밀도 가공할 수 있게 하는 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스핀들의 둘레에 고정되는 디스크와, 상기 디스크의 회전을 제한하는 브레이크 캘리퍼를 포함하는 터닝센터의 씨 이 축 분할 디스크 브레이크 장치에 있어서, 상기 브레이크 캘리퍼는, 상기 디스크의 양쪽면 각각에 간격을 두고 배치되며, 실린더를 각각 갖추고 있는 제 1 및 제 2실린더 바디와; 상기 제 1 및 제 2실린더 바디의 각 실린더에 설치되며, 상기 실린더로 도입되는 압유에 의해 상기 디스크로 운동하는 피스톤들과; 상기 피스톤들의 피스톤로드에 고정되며, 상기 디스크의 양쪽면 각각을 클램핑하는 한 쌍의 클램핑 플레이트와; 상기 클램핑 플레이트에 각각 설치되며, 상기 디스크의 양쪽 각면과 직접적으로 마찰 접촉하는 마찰패드와; 상기 마찰패드와 디스크의 사이에 윤활 오일을 공급해주는 오일공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 오일공급수단은, 윤활 오일을 도입하도록 상기 클램핑 플레이트에 형성되는 오일도입통로와, 상기 오일도입통로와 연통되도록 마찰패드에 형성되며 도입된 상기 윤활 오일을 상기 마찰패드와 디스크 사이의 접촉면에 공급해주는 오일공급홈과, 상기 오일도입통로에 오일을 공급해주는 오일펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치는, 스핀들(S)의 둘레에 고정되는 디스크(100)를 구비한다. 디스크(100)는 소정의 두께를 갖는 원판체로서, 스핀들(S)과 함께 회전된다.

그리고 본 발명의 브레이크 장치는, 디스크(100)의 일측에 설치되는 브레이크 캘리퍼(200)를 구비한다. 브레이크 캘리퍼(200)는 디스크(100)의 양쪽면 각각에 배치되는 제 1실린더 바디(210)와 제 2실린더 바디(220)를 구비하며, 각 실린더 바디(210, 220)에는 도 3에 도시된 바와 같이 한 쌍의 실린더(212)(222)들이 형성되어 있다.

한편, 각 실린더 바디(210, 220)의 실린더(212, 222)들에는 피스톤(230)이 운동가능하게 설치된다. 피스톤(230)은 실린더 바디(210, 220)를 관통하여 디스크(100)를 향해 뻗어 있는 피스톤로드(232)를 갖추고 있다. 이러한 피스톤(230)은 실린더(212, 222)로 도입되는 압유에 의해 디스크(100)를 향해 운동하도록 구성된다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 브레이크 장치는, 피스톤로드(232)에 고정되는 한 쌍의 클램핑 플레이트(240)를 구비한다. 클램핑 플레이트(240)는 설치홈(242)을 갖추고 있다. 설치홈(242)은 하부와 양쪽 측면이 트여 있는 것으로, 후술하는 마찰패드(250)가 고정적으로 설치된다. 이러한 클램핑 플레이트(240)는 피스톤(230)과 함께 디스크(100)를 향해 운동하면서 디스크(100)의 양쪽면을 클램핑하도록 구성된다.

한편, 클램핑 플레이트(240)의 설치홈(242)에는 마찰패드(250)가 고정적으로 설치된다. 마찰패드(250)는 저마찰 계수를 갖는 "타카이드"로서, 디스크(100)의 양쪽면에 직접 접촉하도록 구성된다. 특히, 클램핑 플레이트(240)가 피스톤(230)에 의해 가압됨에 따라 디스크(100)의 양쪽면에 직접 압착됨으로써, 디스크(100)의 회전을 제한하도록 구성된다.

여기서, 마찰패드(250)는 두 개의 피스톤(230)이 클램핑 플레이트(240)를 가압하는 바, 높은 압력으로 디스크(100)를 압착하게 된다. 특히, 높은 압력으로 디 스크(100)를 압착하므로, 스핀들(S)을 "완전고정"시킨 상태에서 가공물(D)에 드릴구멍, 탭구멍 등을 원주방향을 따라 등간격으로 형성하고자 할 경우, 스핀들(S)을 강력한 힘으로 완전히 고정시킬 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 브레이크 장치는, 도 2와 도 4에 도시된 바와 같이, 마찰패드(250)와 디스크(100)의 사이에 윤활 오일을 공급해주는 오일공급수단(260)을 구비한다.

오일공급수단(260)은, 클램핑 플레이트(240)에 형성되는 오일도입통로(262)와, 오일도입통로(262)와 연통되도록 마찰패드(250)의 마찰접촉면(252)에 형성되는 오일공급홈(264)과, 오일도입통로(262)에 오일을 공급해주는 오일펌프(266)로 구성된다. 특히, 오일공급홈(264)은 연통유로(264a)를 통해 오일도입통로(262)와 연결되며, 오일도입통로(262)로 도입된 오일을 마찰패드(250)와 디스크(100) 사이의 접촉면에 공급해준다.

이러한 오일공급수단(260)은, 마찰패드(250)와 디스크(100) 사이의 접촉면에 오일을 공급해줌으로써 마찰패드(250)와 디스크(100) 사이에 형성된 마찰력을 저감시켜 준다. 특히, 스핀들(S)을 "반고정"시킨 상태에서 디스크(100)와 마찰패드(250)의 마찰력에 의해 발생하는 탄성변형과 복원력을 없애줌으로써 스틱슬립 현상이 발생되지 않게 하며, 따라서 스핀들(S)이 떨려서 진동하는 것을 방지한다.

한편, 마찰패드(250)의 오일공급홈(264)은, 마찰패드(250)와 디스크(100) 사이의 접촉면에 오일을 골고루 공급할 수 있도록 마찰패드(250)의 마찰접촉면(252) 전체에 결쳐 균일하게 형성된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치에 의하면, 두 개의 피스톤으로 디스크를 압착하는 구성을 가지므로 스핀들을 완전고정 상태로 만들어 줄 경우, 상기 스핀들을 강력한 힘으로 완전히 고정시킬 수 있다. 또한, 마찰패드와 디스크 사이의 접촉면에 오일을 공급해줌으로써 스핀들을 반고정시킨 상태에서 마찰패드와 디스크 사이에 발생되는 스틱슬립 현상을 없애주며, 따라서 스핀들이 떨려서 진동하는 것을 방지한다.

Claims

삭제
스핀들(S)의 둘레에 고정되는 디스크(100)와, 상기 디스크(100)의 회전을 제한하는 브레이크 캘리퍼(200)를 포함하고,

상기 브레이크 캘리퍼(200)는,

상기 디스크(100)의 양쪽면 각각에 간격을 두고 배치되며, 실린더(212, 222)를 각각 갖추고 있는 제 1 및 제 2실린더 바디(210, 220)와;

상기 제 1 및 제 2실린더 바디(210, 220)의 각 실린더(212, 222)에 설치되며, 상기 실린더(212, 222)로 도입되는 압유에 의해 상기 디스크(100)로 운동하는 피스톤(230)들과;

상기 피스톤(230)들의 피스톤로드(232)에 고정되며, 상기 디스크(100)의 양쪽면 각각을 클램핑하는 한 쌍의 클램핑 플레이트(240)와;

상기 클램핑 플레이트(240)에 각각 설치되며, 상기 디스크(100)의 양쪽 각면과 직접적으로 마찰 접촉하는 마찰패드(250)와;

상기 마찰패드(250)와 디스크(100)의 사이에 윤활 오일을 공급해주는 오일공급수단(260)을 포함하는 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치에 있어서,

상기 오일공급수단(260)은,

윤활 오일을 도입하도록 상기 클램핑 플레이트(240)에 형성되는 오일도입통로(262)와, 상기 오일도입통로(262)와 연통되도록 마찰패드(250)에 형성되며 도입된 상기 윤활 오일을 상기 마찰패드(250)와 디스크(100) 사이의 접촉면에 공급해주는 오일공급홈(264)과, 상기 오일도입통로(262)에 오일을 공급해주는 오일펌프(266)를 포함하는 것을 특징으로 하는 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치.
제 2항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2실린더 바디(210, 220)의 각 실린더(212, 222)는, 각 실린더 바디(210, 220)에 한 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터닝센터의 씨이 축 분할 디스크 브레이크 장치.