KR101169559B1 - 진동방지장치 및 윤활?냉각장치가 구비된 앵글 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 스핀들에 장착되어 공구의 절삭방향을 직각방향으로 전환할 수 있게 하는 앵글 헤드에 관한 것으로, 앵글 헤드의 콘 헤드에서 연장되는 샤프트의 회전방향을 베벨기어를 이용하여 직각방향으로 전환하고, 전환된 회전방향은 다단계의 스퍼기어를 이용하여 공구가 장착되는 스핀들 샤프트에 전달하는 앵글 헤드의 하우징 일측면에 구비된 고정장치의 오일 미스트 노즐을 유압장치에 의하여 가압고정하여 앵글 헤드에서 발생하는 진동을 억제할 수 있게 구성하고, 하우징의 일측면에 구비된 윤활유 공급구를 통하여 오일과 고압공기가 혼합된 오일 미스트를 공급하여 하우징 내부의 기어유닛과 베어링을 윤활되게 하면서 고속회전에 따르는 구동저항에 의하여 발생하는 열을 냉각시킨 후 하우징의 단부와 스핀들 샤프트의 접합면을 통하여 배출되게 구성하였으며, 접합면은 유체는 용이하게 배출될 수 있으나 고체이물질은 침입할 수 없도록 홈을 형성하고 일정간격을 두고 서로 맞물리게 하는 리버런스 접합면을 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

진동방지장치 및 윤활?냉각장치가 구비된 앵글 헤드{angle head equipped with vibration prevention device and lubrication?cooling device}

본 발명은 공작기계의 스핀들 헤드에 장착되어 공구의 절삭방향을 직각방향으로 전환할 수 있게 하는 앵글 헤드(Angle Head)에 관한 것으로, 특히 앵글 헤드에서 발생하는 떨림을 억제할 수 있게 하는 장치와, 앵글 헤드 하우징에 내장되는 기어 유닛의 윤활과 함께 발생하는 열을 냉각시킬 수 있는 윤활유 공급장치 및 앵글헤드의 단부 하우징의 결합면을 리버런스(Reverence)타입으로 형성하여 절삭공구에서 발생되는 칩이 하우징 내부로 침입하는 것을 방지할 수 있게 하여 앵글헤드의 RPM을 증가할 수 있게 하고, 내구성을 향상할 수 있게 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 앵글 헤드는 머시닝센터, 밀링머신, 보링머신 등과 같은 공작기계를 이용하여 절삭작업을 수행하는 과정에서, 공작기계의 스핀들은 수직방향으로 형성되어 있으나 피가공물은 형태상 수평방향으로 가공하여야 할 필요가 있을 경우에 공작기계의 스핀들에 장착하여 사용하는 장치이다.

종래의 앵글 헤드는 도 1에 도시된 것과 같이 앵글 하우징(1)의 상측으로 원뿔형상의 콘 헤드(2)가 회전하게 돌출형성되어 공작기계의 스핀들(3)에 장착될 수 있게 구성되고, 앵글 하우징(1)의 일측은 공작기계의 스핀들 하우징(4)에 접촉식으로 고정되어 회전이 방지되도록 구성되어 있으며, 콘 헤드(2)에서 연장되는 샤프트(5)의 단부에는 베벨기어(6)가 구비되어 스핀들(3)의 수직방향 회전을 수평방향으로 전환하여 절삭가공할 수 있게 한 앵글 헤드 하부에 방향전환용 베벨기어가 장착되는 형식의 것이 있었고, 또 다른 형식의 앵글 헤드는 본원과 같이 앵글 헤드 하우징(11)의 상측으로 원뿔 형상의 콘 헤드(12)와, 앵글 헤드 하우징(11)의 회전을 방지하는 고정장치(19)를 구비하고, 콘 헤드(12)에서 연장되는 샤프트(14)에 방향전환을 위한 베벨기어(15)를 장착하며, 방향전환된 구동력은 다단의 스퍼기어(17)로 전달하여 앵글헤드의 하단부에 공구를 장착하여 절삭가공할 수 있게 한 앵글 헤드 상부에 방향전환용 베벨기어가 장착된 형식의 것이 공지되어 있었다.

상기 앵글 헤드 중 하부 방향전환식은 동력전달계통이 비교적 단순하여 헤드의 떨림현상이나 발열현상 등은 방지하기 용이하나, 절삭공구가 장착되는 부분에 베벨기어가 장착되어 앵글 헤드의 단부가 커짐에 따라 협소한 공간 내에서 수평작업을 할 수 없다는 제약이 있었고, 상기 앵글 헤드 중 상부 방향전환식은 절삭공구가 장착되는 앵글 헤드 단부의 크기를 최소화할 수 있어 작업공간의 제약은 극복할 수 있으나, 동력전달계통이 복잡하여 헤드의 떨림이나 윤활 및 발생하는 열의 냉각에 어려움이 있었다.

이에 따라 상부 방향전환식 앵글 헤드는 떨림과 윤활 및 냉각에 따르는 문제를 해결하고자 스핀들의 회전속도를 300RPM 이내로 제한하여 상기의 문제점들을 해결하고 있으나 생산성이 저하된다는 문제점을 해결할 수 없었다.

본 발명은 공작기계의 스핀들에 장착되는 상부 방향전환식 앵글 헤드의 진동을 억제할 수 있게 하는 구성을 제공하고, 앵글 헤드 하우징에 내장되는 기어유닛의 윤활과 함께 발생하는 열을 냉각할 수 있는 윤활유 공급장치를 구비하여 앵글 헤드의 RPM을 제한하지 않으면서 진동과 윤활 및 냉각문제를 해소할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 앵글 헤드에서 공구를 장착하는 단부와 앵글 헤드 하우징의 단부결합면에 리버런스 타입의 접촉면을 형성하여, 접촉면으로부터 이물질이 침입하여 앵글 헤드 하우징에 내장된 기어유닛이 마모되는 것을 방지하여 내구성을 향상할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 공작기계의 스핀들에 장착되는 상부 방향전환식 앵글 헤드의 기어유닛을 내장하는 앵글 헤드 하우징을 공작기계의 스핀들 하우징에 접촉시켜 앵글 헤드 하우징이 콘 헤드를 따라 회전되지 않게 하는 오일 미스트 노즐을 구비하는 고정장치의 일측면에 스핀들 하우징에 고정되고 유압에 의하여 작동하는 피스톤을 전?후진시켜 스핀들 하우징을 고정하는 오일 미스트 노즐의 측면을 가압하여 고정할 수 있게 하는 진동방지장치를 부착함으로써 앵글 헤드에서 발생되는 떨림과 같은 진동을 진동방지장치에 의하여 억제할 수 있게 구성한다.

또한 본 발명은 고정장치의 일측면에 외부에서 호스로 공급되는 공기와 윤활유가 혼합된 오일 미스트(Oil Mist)를 공급하고 분사되게 하여 앵글 헤드 하우징의 내부에 형성된 유로를 따라 공급되게 하여 하우징 내부에 내장된 베어링과 기어 유닛을 윤활되게 하고, 아울러 고속회전에 의하여 발생하는 열을 공급되는 오일 미스트에 의하여 냉각되게 구성한다.

공급된 오일 미스트는 앵글 헤드 하우징을 따라 하강하면서 앵글 하우징과 스핀들 샤프트가 리버런스타입으로 결합되는 부분을 통하여 외부로 배출된다.

또한 본 발명은 앵글 헤드 하우징의 하단부에 결합되어 절삭공구를 수용하는 스핀들 샤프트와 앵글 헤드 하우징이 결합하는 접촉부분에는 리버런스 타입의 결합돌조를 형성하여 외부에서 이물질이 하우징 내부로 침입하는 것을 방지할 수 있게 구성한다.

본 발명은 앵글 헤드를 이용한 작업시 진동과 윤활의 어려움 및 발열로 인하여 스핀들의 회전속도를 저속으로 제한하던 것을 본 발명의 장치로 상기한 제반문제점을 해결할 수 있어 앵글 헤드의 스핀들 회전속도를 고속으로 할 수 있게 하여 생산성을 향상할 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 하부 방향전환식 앵글 헤드의 정단면도
도 2는 본 발명 상부 방향전환식 앵글 헤드의 평면도
도 3은 도 2의 정면도
도 4는 도 2의 측단면도
도 5는 도 2의 고정장치측면에 부착되는 진동방지장치의 평단면도
도 6은 본 발명 앵글 헤드에 의하여 수평가공되는 피가공물의 일실시예(캘리퍼 브레이크의 바디)

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이 앵글 헤드는 하우징(11)의 상측으로 원뿔 형상의 콘 헤드(12)가 하우징(11) 내에서 회전가능하게 돌출성형되고, 돌출된 콘 헤드(12)는 공작기계의 스핀들(도면미도시)에 장착된다.

콘 헤드(12)의 아래쪽으로는 베어링에 의하여 지지되는 샤프트(14)가 연장형성되고, 샤프트(14)에는 베벨기어(15)가 결합되며, 베벨기어(15)는 샤프트(14)와 90°방향으로 교차되는 가이드 샤프트(16)에 구비되는 베벨기어(15')와 치합되어 샤프트(14)에서 전달되는 구동력의 회전방향을 90°로 변환시킨다.

가이드 샤프트(16)의 베벨기어(15')에 의하여 회전방향이 90°로 변환된 구동력은 가이드 샤프트(16)의 일측에 샤프트(14)와 나란하게 구비된 스퍼기어(17)에 의하여 아래쪽에 위치한 스퍼기어(17')와 치합되면서 구동력을 전달하며, 스퍼기어(17,17',17'',17''')는 다단계로 형성하여 구동력을 앵글 헤드의 단부에 구비된 절삭공구(도면미도시)를 수용하는 스핀들 샤프트(18)로 전달하고, 스핀들 샤프트(18)에 전달되는 구동력은 공작기계의 스핀들이 수직인 경우 스핀들 샤프트(18)는 수평방향으로 회전하게 된다.

앵글 헤드의 구동력을 전달하고 방향을 전환하는 기어유닛이 내장되는 하우징(11)은 회전하지 않도록 고정되어 있어야 하므로 앵글 헤드의 상부측면에는 고정장치(19)가 구비된다.

고정장치(19)는 하우징(11)의 일측면에 돌출되게 형성되는 부분에 내장되고, 스프링(20)으로 탄력지지되는 오일 미스트 노즐(21)이 구비되어 오일 미스트 노즐(21)이 공작기계의 스핀들 하우징의 저면에 탄력접촉하면서 하우징(11)이 콘 헤드(12)를 따라 회전하는 것을 방지한다.

오일 미스트 노즐(21)에는 스프링(20)에 의하여 승?하강하는 방향과 직교하는 방향으로 핀(22)이 구비되어 오일 미스트 노즐(21)과 함께 승?하강하면서 오일 미스트 노즐(21)이 스핀들 하우징과 접촉에 의하여 하강하는 경우에는 하우징(11)의 상부커버(23)의 외주면에 형성된 절개부(24)에 핀(22)이 삽입되어 하우징(11)과 같이 고정된다.

또한 고정장치(19)에는 진동방지장치(25)가 구비된다.

진동방지장치(25)는 고정장치(19)에 착탈이 가능하므로 도 2 내지 도 4에는 도시되어 있지 아니하나, 도 5를 참조하여 설명하면 진동방지장치(25)는 고정장치(19)가 구비된 돌출부의 일측면에 구비되며, 실린더(26)와 피스톤(27)을 구비하고, 고정장치(19)의 오일 미스트 노즐(21)을 측면에서 가압하는 마찰재(28)와, 실린더(26)에 유압을 공급하거나 배출하는 유압입?출구(29,30)가 구비되어 있으며, 진동방지장치는 공작기계의 스핀들 하우징에 고정되어 있어 실린더(26)에 유압이 가해지면 마찰재(28)는 피스톤(27)에 의하여 전진하면서 오일 미스트 노즐(21)을 강하게 압박하여 앵글 헤드에서 발생하는 진동이나 떨림 등을 억제하는 역할을 수행한다.

또한 고정장치(19)의 돌출부 외측면에는 윤활유를 공급할 수 있는 윤활유 공급구(31)가 형성되어 있다.

윤활유 공급구(31,31')는 압축공기와 윤활유의 혼합물인 오일 미스트를 주입하여 하우징(11) 내부에 형성된 오일공급로(32)와 기어유닛 사이를 통하여 오일 미스트가 유동하면서 기어유닛과 베어링에 윤활유를 공급함과 동시에 고속회전 및 구동저항에 의하여 발생한 열을 흡수하여 냉각시킨 후 가열된 오일 미스트는 앵글 헤드의 하단부에 구비된 스핀들 샤프트(18)와 하우징(11)이 결합되는 면인 리버런스 접촉면(33)을 통하여 외부로 배출된다.

리버런스 접촉면은 하우징(11) 내부의 오일 미스트는 배출이 용이하나 외부에서는 이물질이 침입하지 않도록 접촉면에 홈(34)을 형성하여 일정한 간극이 형성된 상태로 서로 결합되게 구성하여 유체는 쉽게 통과할 수 있게 하나 고체는 통과하기 어렵게 구성되어 이물질의 침입에 의하여 하우징(11) 내부의 기어 유닛이나 베어링이 손상되지 않도록 구성되어 있다.

이상에서는 본 발명에 대하여 하나의 실시 예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 기술적인 사상의 범위 내에서 여러 가지의 변경이나 추가 또는 변형이 가능함은 본 기술분야의 당업자에게는 자명한 사실일 것이다.

따라서 그러한 모든 변경?추가 또는 변형들은 본 발명의 청구범위에 기재된 사항에 의하여 해석되어져야 하며, 본 발명의 청구범위에 포함된다 하겠다.

본 발명은 기계가공분야 특히, 일체형 캘리퍼 브레이크 바디의 실린더 가공에 특히 유용하게 적용할 수 있다.

11. 하우징 12. 콘 헤드
14. 샤프트 15,15'. 베벨기어
16. 가이드 샤프트 17,17',17'',17'''. 스퍼기어
18. 스핀들 샤프트 19. 고정장치
20. 스프링 21. 오일 미스트 노즐
22. 핀 23. 상부커버
24. 절개부 25. 진동방지장치
26. 실린더 27. 피스톤
28. 마찰재 29. 유압입구
30. 유압출구 31,31'. 윤활유 공급구
32. 오일공급로 33. 리버런스 접촉면
34. 홈

Claims (3)

1. 하우징(11)과,
   상기 하우징(11) 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 하우징(11)의 상방으로 돌출 형성되어 공작기계의 스핀들에 장착되는 콘 헤드(12) 및 상기 콘 헤드(12)의 하방으로 연장 형성되어 상기 하우징(11) 내부의 베어링에 의해 회전 지지되는 샤프트(14)와,
   상기 샤프트(14)의 회전방향을 직각방향으로 변환하도록 상기 샤프트(14)와 베벨기어(15)(15')를 매개로 결합되어 회전하는 가이드샤프트(16)와,
   상기 가이드샤프트(16)의 회전력을 다단계의 스퍼기어를 통해 전달받아 회전하고, 절삭공구를 수용하는 스핀들 샤프트(18)와,
   상기 하우징(11)의 일측면에 돌출된 돌출부에 내장되고, 스프링(20)으로 탄력지지되는 오일 미스트 노즐(21)이 구비되어 상기 오일 미스트 노즐(21)이 상기 공작기계의 스핀들 하우징의 저면에 탄력접촉하면서 상기 하우징(11)이 상기 콘 헤드(12)를 따라 회전하지 않도록 고정시키는 고정장치(19)와,
   상기 고정장치(19)의 일측에 설치되고, 유압으로 작동하는 실린더(26)와 피스톤(27)이 구비되어 상기 피스톤(27)에 의하여 마찰재(28)가 전진하면서 상기 오일 미스트 노즐(21)의 일측면을 가압하여 진동을 억제하는 진동방지장치(25)를 포함하고,
   상기 고정장치(19)에 윤활유 공급구(31)를 형성하여 공기와 윤활유가 혼합된 오일 미스트를 상기 윤활유 공급구(31)를 통해 상기 하우징(11) 내부에 형성된 오일공급로(32)로 공급하고, 공급된 상기 오일 미스트가 상기 하우징(11) 내부를 통과하여 상기 하우징(11)과 스핀들 샤프트(18)의 접촉면(33)을 통하여 배출되게 구성하고,
   상기 하우징(11)과 스핀들 샤프트(18)의 접촉면(33)에 일정한 간격을 두고 서로 맞물리게 결합하도록 홈(34)을 형성하여 유체가 배출될 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 진동방지장치 및 윤활?냉각장치가 구비된 앵글 헤드.
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