KR101514075B1

KR101514075B1 - 스핀들 드라이브

Info

Publication number: KR101514075B1
Application number: KR1020080130682A
Authority: KR
Inventors: 강성근
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2015-04-23
Also published as: US8850917B2; US20110247441A1; CN102281989B; EP2390051B1; EP2390051A1; KR20100071833A; EP2390051A4; WO2010071299A1; CN102281989A

Abstract

본 발명은 스핀들 드라이브에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브는, 공작기계의 한쪽에 설치되는 바디(12), 바디(12)에 축 설치되고 하측에 링 기어(16)가 설치되는 스핀들(10), 바디(12)의 한쪽에 설치되는 기어 박스(20), 기어박스(20)에 축 설치되고 링 기어(16)와 기어 결합되는 복수 개의 종동 샤프트(40), 기어박스(20)에 축 설치되고 한쪽에는 복수 개의 종동기어(42)와 기어 결합되는 아이들 샤프트(30), 기어박스(20)에 축 설치되고 스핀들 모터(26)의 구동력으로 아이들 샤프트(30)를 변속 구동시키는 고속 구동 축(22), 기어박스(20)에 축 설치되고 복수 개의 종동 샤프트(40)와 기어 결합되며 강압수단(60)에 의해 강압되어 백래시(backlash)가 제거되는 저속 구동기어(80), 저속 구동기어(80)에 축 설치되고 서보모터(52)에 의해 구동되어 저속구동기어(80)를 구동시키는 감속기(50) 및 서보모터(52)와 저속 구동기어(80)의 사이에 배치되어 상기 서보모터의 동력전달을 제어하는 클러치 수단(90);를 포함한다.

스핀들 드라이브, 로터리 테이블, 공작기계, 복합 가공

Description

스핀들 드라이브{Spindle drive}

본 발명은 스핀들 드라이브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소재가 설치되는 스핀들을 회전시키는 스핀들 드라이브에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계에는 소재와 공구의 상대운동에 의해 가공하게 되고, 상술한 소재는 일례로 척, 로터리 테이블 등에 설치될 수 있고, 전동요소로서 기어가 이용될 수 있다.

특히, 기어에 의한 전동은 치차에서 발열이 발생하는 특성이 있다.

다른 한편으로 상술한 소재는 가공하는 형태에 따라서 스핀들을 고속, 중속 및 저속의 회전속도로 회전시켜 줄 필요가 있고, 일례로서 단순히 소재의 외경에 선삭 가공할 때에는 고속 또는 중속으로 회전시킬 수 있고, 키 홈, 핀 홀 등을 가공할 때에는 저속으로 회전시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 스핀들을 고속 또는 중속으로 회전시킬 때에는 스핀들이 주축의 역할을 할 수 있고, 이때에는 백래시(backlash)가 존재할 수 있으며, 백래 시를 제거할 필요가 없는 것이다.

또한, 상술한 스핀들에 설치된 소재에 인덱싱 작업, 밀링 작업 등을 하거나 할 때에는 정밀 회전을 필요로 하고, 특히 정회전과 역회전이 반복할 수 있는 것이며 정밀 가공을 하기 위하여 백래시가 제거되어야 한다.

그러나 상술한 바와 같이 하나의 소재에서 복합적인 가공을 실시하여야 할 때에 일례로서, 외경을 가공과 밀링작업을 복합적으로 가공할 때에는 먼저 스핀들이 고속으로 회전하여야 하고, 밀링작업을 하고자 할 때에는 스핀들이 저속으로 정밀 회전하여야 하지만, 종래의 스핀들은 고속 또는 저속이 선택되는 어느 한 가지 기능만을 수행할 수 있는 것으로 복합 적인 가공을 실시할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 백래시가 제거되어 정밀한 회전이 가능한 스핀들(일례로 로터리 테이블)을 고속으로 회전시키면 치차구동에 의해 발열이 심하여 원활한 공작물 가공이 어려운 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 백래시의 제거 및 복귀 등의 제어가 가능하도록 하여 스핀들의 정밀회전과 고속회전이 가능하도록 하여 소재의 복합가공을 실시할 수 있도록 하는 스핀들 드라이브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브는, 공작기계의 한쪽에 설치되는 바디; 상기 바디에 축 설치되고 하측에 링 기어가 설치되는 스핀들; 상기 바디의 한쪽에 설치되는 기어 박스; 상기 기어박스에 축 설치되고 상기 링 기어와 기어 결합되는 복수 개의 종동 샤프트; 상기 기어박스에 축 설치되고 한쪽에는 상기 복수 개의 종동기어와 기어 결합되는 아이들 샤프트; 상기 기어박스에 축 설치되고 스핀들 모터의 구동력으로 상기 아이들 샤프트를 변속 구동시키는 고속 구동 축; 상기 기어박스에 축 설치되고 상기 복수 개의 종동 샤프트 중에 어느 하나의 종동 샤프트와 기어 결합되며 강압수단에 의해 강압되어 백래시(Backlash)가 제거되는 저속 구동기어; 상기 저속 구동기어에 축 설치되고 서보모터에 의해 구동되어 상기 저속구동기어를 구동시키는 감속기; 및 상기 서보모터와 상기 저속 구동기어의 사이에 배치되어 상기 서보모터의 동력전달을 제어하는 클러치 수단;를 포함한다.

또한, 상기 스핀들 드라이브는, 상기 구동 축의 상측에 축 설치되는 제1 변속 구동기어; 상기 구동 축의 하측에 스플라인 설치되어 선형 운동되는 제2 변속 구동기어; 상기 구동 축에 스플라인 설치되어 선형 운동되고 상기 제1 변속 기어와 기어 결합되는 제3 변속 구동기어; 상기 기어박스의 한쪽에 설치되어 상기 제2 변속 구동기어와 상기 제3 변속 구동기어를 설정된 지점으로 이동시키는 액추에이터; 상기 아이들 샤프트의 상측에 설치되어 상기 제1 변속 구동기어와 기어 결합되는 제1 변속 종동기어; 및 상기 아이들 샤프트의 상측에 설치되어 상기 제2 변속 구동기어와 기어 결합되는 제2 변속 종동기어;를 포함한다.

또한, 상기 설정된 지점은, 상기 제1 변속 구동기어와 상기 제3 변속 구동기어가 기어 결합되고 상기 제2 변속 구동기어와 상기 제2 변속 종동기어가 기어 결합이 해제되어 고속의 동력이 전달되도록 하는 고속 지점; 상기 제1 변속 구동기어와 상기 제3 변속 구동기어가 기어 결합이 해제되고 상기 제2 변속 구동기어와 상기 제2 변속 종동기어가 기어 결합이 해제되어 동력 전달이 차단되는 중립 지점; 및 상기 제1 변속 구동기어와 상기 제3 변속 구동기어가 기어 결합이 해제되고 상기 제2 변속 구동기어와 상기 제2 변속 종동기어가 기어 결합되어 중속의 동력이 전달되도록 하는 저속 지점;인 것일 수 있다.

또한, 상기 강압수단은, 상기 기어박스의 한쪽에 실린더 챔버가 형성되고, 상기 실린더 챔버에 승강 샤프트가 배치되며, 상기 승강 샤프트의 하측에 상기 저속 구동기어가 배치되어 상기 챔버에 공급되는 유압에 의해 상기 승강 샤프트가 하강하여 저속 구동기어를 강압하는 것;일 수 있다.

또한, 상기 클러치 수단은, 상기 승강 샤프트의 하단에 제1 커빅 커플링 치차가 형성되고, 상기 저속 구동기어의 하측에 제2 커빅 커플링 치차가 형성되며, 상기 저속 구동기어와 이격되게 배치되고 상측에 제3 커빅 커플링 치차가 형성되며 유압에 의해 승강되는 커빅 커플링 부재가 배치되어, 상기 커빅 커플링 부재의 승강에 의해 상기 제3 커빅 커플링 치차와 제1, 제2 커빅 커플링 치차가 맞물리거나 맞물림이 해제되어 동력전달이 제어되는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브는 백래시를 제거하거나 백래시를 유지할 수 있고, 이로써 스핀들 모터의 구동에 의해 스핀들을 고속으로 회전시킬 수 있으며, 또한 서보모터의 구동에 의해 저속으로 정밀 회전시킬 수 있는 것이다.

또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 드라이브는 고속과 저속의 절환이 가능하고 이로써 소재의 가공을 더욱 다양하게 가공할 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브를 설명하기 위한 평면 예시도면이고, 첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브에서 기어의 배치를 설명하기 위한 예시도면이며, 첨부도면 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브에서 스핀들을 고속 또는 중속으로 구동시키는 일례를 설명하기 위한 도면이고, 첨부도면 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브에서 스핀들을 저속 정밀 회전 구동시키는 일례를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 드라이브는 공작기계의 한쪽에 설치되는 것이다.

즉, 공작기계의 한쪽에 바디(12)가 설치되고, 바디(12)에는 메인 샤프트(14)가 축 결합되며 상술한 메인 샤프트(14)에는 스핀들(10)이 설치된다.

특히 상술한 스핀들(10)은 로터리 테이블처럼 사용될 수 있는 것으로 로터리 테이블로 바꾸어 칭할 수도 있다.

상술한 스핀들(10)의 하측에는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 링 기 어(16)가 설치된다.

또한, 상술한 바디(12)의 한쪽에는 기어 박스(20)가 설치될 수 있고, 기어 박스(20)에는 후술되는 여러 개의 축이 축 설치될 수 있다.

상술한 링 기어(16)에는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 복수 개의 구동 기어(46)가 기어 결합될 수 있고, 복수 개의 구동기어(46)의 각각에는 종동 샤프트(40)가 설치될 수 있다.

즉 상술한 종동 샤프트(40)는 복수 개로 배치될 수 있고, 이러한 종동 샤프트(40)는 상술한 기어 박스(20)의 한쪽에 축 설치될 수 있다.

또한, 상술한 복수 개의 종동 샤프트(40)의 하측에는 각각 종동 기어(42)가 설치될 수 있다.

또한, 상술한 복수 개의 종동 기어(42)에는 단일의 저속 구동기어(80)가 기어 결합될 수 있고, 복수 개의 종동 기어(42) 중에 어느 하나의 종동기어(42)에는 제1 기어(36)가 맞물릴 수 있다.

상술한 제1 기어(36)와 맞물리는 기어 열 구성은 스핀들(10)을 중속 또는 고속 회전시키기 위한 구성으로 첨부도면 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

또한, 상술한 저속 구동기어(80)와 맞물리는 기어 열 구성은 스핀들(10)을 정밀 저속회전 시키기 위한 구성으로서 첨부도면 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이 제1 기어(36)는 아이들 샤프트(30)에 설치되고, 아이들 샤프트(30)는 상술한 기어박스(20)의 한쪽에 축 결합된다.

또한, 상술한 아이들 샤프트(30)의 상하측에는 각각 제1, 제2 변속 종동기어(34a)(34b)가 설치된다.

또한, 상술한 기어박스(20)의 한쪽에는 고속 구동축(22)이 축 설치되고, 기어 박스(20)의 다른 한쪽에는 액추에이터(23)가 설치된다.

상술한 고속 구동축(22)의 한쪽에는 제1 변속 구동기어(24a)가 설치되고, 고속 구동축(22)의 하측에는 제2 변속 구동기어(24b)가 스플라인 설치되며, 또한, 고속 구동축(22)의 한쪽에는 상술한 제1 변속 구동기어(24a)와 상술한 제2 변속 구동기어(24b)의 사이에 제3 변속 구동기어(24c)가 스플라인 설치된다.

즉 상술한 제2, 제3 변속 구동기어(24b)(24c)는 고속 구동축(22)의 회전과 함께 회전되며, 고속 구동축(22)에 형성된 스플라인을 따라 선형이동이 가능하게 설치되는 것이다.

또한, 상술한 액추에이터(23)는 상술한 제2, 제3 변속 구동기어(24b)(24c)를 설정된 지점으로 이동시킬 수 있는 것이다.

상술한 설정된 지점은 고속 지점, 중립 지점 및 저속 지점일 수 있다.

상술한 고속 지점은, 상술한 제1 변속 구동기어(24a)와 상술한 제3 변속 구동기어(24c)가 기어 결합되고 상술한 제2 변속 구동기어(24b)와 상술한 제2 변속 종동기어(34b)가 기어 결합이 해제되어 고속의 동력이 전달되도록 하는 지점일 수 있다.

또한, 상술한 중립 지점은, 상술한 제1 변속 구동기어(24a)와 상술한 제3 변속 구동기어(24c)가 기어 결합이 해제되고 상술한 제2 변속 구동기어(24b)와 상술 한 제2 변속 종동기어(34b)가 기어 결합이 해제되어 동력 전달이 차단되는 지점일 수 있다.

또한, 상술한 저속 지점은, 상술한 제1 변속 구동기어(24a)와 상술한 제3 변속 구동기어(24c)가 기어 결합이 해제되고 상술한 제2 변속 구동기어(24b)와 상술한 제2 변속 종동기어(34b)가 기어 결합되어 중속의 동력이 전달되도록 하는 지점일 수 있다.

다른 한편으로 상술한 액추에이터(23)의 한쪽에는 복수 개의 센서가 더 설치될 수 있고, 상술한 복수 개의 센서는 상술한 설정된 지점에서 상술한 액추에이터(23)의 로드가 신장/신축되는 위치를 검출할 수 있다.

또한, 상술한 고속 구동 축(22)의 상측에는 스핀들 모터(26)의 동력을 전달 받을 수 있고, 동력이 전달되는 구성요소로서는 밸트와 풀리 등이 이용될 수 있다.

이하 첨부도면 도 4 및 도 5를 참조하여 정밀 저속회전의 구성을 설명한다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 기어 박스(20)의 한쪽에는 승강 샤프트(70)가 축 결합될 수 있고, 상술한 승강 샤프트(70)의 상측에는 감속기(50)가 설치될 수 있으며, 감속기(50)는 서보 모터(52)의 구동력을 전달받아 감속시킬 수 있다.

또한, 상술한 감속기(50)와 서보 모터(52)의 전동 구성요소는 타이밍 벨트와 타이밍 풀리일 수 있고 이로써 수치제어가 가능하여 소망하는 회전각도 만큼 회전량을 제어할 수있게 된다.

또한, 상술한 승강 샤프트(70)는 강압수단(60)에 의해 강하될 수 있고, 클러치 수단(90)에 의해 상술한 승강 샤프트(70)와 상술한 저속 구동기어(80)간에 동력이 전동되거나 차단될 수 있다.

상술한 강압수단(60)은, 상술한 기어박스(20)의 한쪽에는 실린더 챔버가 형성되고, 상술한 실린더 챔버에는 승강 샤프트(70)가 설치되며, 상술한 실린더 챔버에는 복수 개의 유압유로가 형성된다.

즉, 어느 하나의 유압유로(P3)에 유압이 공급되면 상술한 승강 샤프트(70)는 하강할 수 있고, 다른 하나의 유압유로(P4)에 유압이 공급되면 상술한 승강 샤프트(70)는 상승할 수 있다.

다른 한편으로 상술한 강압 수단(60)에 의해 승강 샤프트(70)가 승강되면 상술한 감속기(50)가 함께 승강될 수 있고, 감속기(50)의 승강위치를 검출하도록 하는 제2 센서가 더 설치될 수도 잇다.

즉, 상술한 제2 센서는 강압수단(60)의 작용에 의해 승강 샤프트(70)가 승강되는 위치를 검출할 수 있고, 일례로서 제2 센서에서 신호가 검출되면 강압작용 중일 수 있으며, 제2 센서에서 신호가 검출되지 않으면 강압작용이 해제된 상태일 수 있다.

상술한 승강 샤프트(70)의 하측에는 저속 구동기어(80)가 축 결합되어 있고, 상술한 저속 구동기어(80)는 상술한 복수 개의 종동기어(42)와 기어 결합된다.

상술한 클러치 수단(90)은, 상술한 승강 샤프트(70)의 하단에 제1 커빅 커플 링 치차(70a)가 형성되고, 상술한 저속 구동기어(80)의 하단에 제2 커빅 커플링 치차(80a)가 형성되며, 상술한 저속 구동기어(80)와 이격되게 배치되고 상측에 제3 커빅 커플링 치차(93)가 형성되며 유압에 의해 승강되는 커빅 커플링 부재(92)가 배치되어, 상술한 커빅 커플링 부재(92)의 승강에 의해 상술한 제3 커빅 커플링 치차(93)와 제1, 제2 커빅 커플링 치차(70a)(80a)가 맞물리거나 맞물림이 해제되어 동력전달이 제어되는 것일 수 있다.

또한, 상술한 커빅 커플링 부재(92)의 한쪽에는 제1 센서가 더 설치될 수 있고, 상술한 제1 센서는 상술한 커빅 커플링 부재(92)의 승강위치를 검출하여 상술한 클러치 수단(90)이 현재 동력을 전달하고 있는지 차단하고 있는지를 알 수 있게 하는 것이다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 드라이브의 작용을 첨부도면 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 소재의 외경을 가공하기 위해 고속 또는 중속으로 스핀들을 회전시키는 작용을 설명한다.

이때, 저속 정밀 회전수단의 동력이 차단되어야 하므로, 서보모터(52)의 구동은 정지된 상태가 유지되고, 강압 수단(60)은 승강 샤프트(70)를 상승시키는 방향으로 작용하여 종동 기어(42)와 저속 구동기어(80) 사이에 백래시가 존재하도록 한 것이다.

또한, 클리치 수단(90)은 동력전달을 차단시켜 승강 샤프트(70)에서 저속 구동기어(80)가 아이들(Idle)상태로 유지시킨다.

이후 중속 또는 고속이 설정되면, 그 설정된 값에 맞게 변속되어 제1 변속 구동기어(24a)와 제1 변속 종동기어(34a)가 맞물리거나 제2 변속 구동기어(24b)와 제2 변속 종동기어(34b)가 맞물려 속도가 결정된다.

이후 스핀들 모터(26)의 구동에 의해 동력이 전달되면 상술한 스핀들(10)은 고속 또는 중속으로 회전되는 것이고, 이때 링 기어(16)와 복수 개의 종동 기어(42)의 사이에는 백래시(backlash)가 존재하는 것으로 일반적인 스핀들 구동처럼 원활하게 구동되는 것이고, 이러한 중속 또는 고속의 구동상태에서 소재의 외경을 가공하거나 고속절삭을 실시하는 것이다.

이후, 소재의 밀링가공 또는 홈 가공 등을 실시하기 위해 저속으로 스핀들을 회전시키는 작용을 설명한다.

이때, 상술한 고속 회전수단의 동력이 차단되어야 하므로, 스핀들 모터(26)의 구동은 정지된 상태가 유지되고, 변속 지점은 중립 지점에 위치되어 아이들 샤프트(30)와 아이들 샤프트(30)에 설치되는 제1, 제2 변속 종동기어(34a)(34b)는 아이들(Idle)상태가 유지된다.

이후 강압 수단(60)은 승강 샤프트(70)를 하강시키는 방향으로 작용하여 종동 기어(42)와 저속 구동기어(80) 사이에 백래시가 제거된다.

상술한 백래시 제거에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.

상술한 링 기어(16), 복수 개의 종동 기어(42) 및 저속 구동기어(80)는 헬리컬 기어로 형성될 수 있고, 이때 헬리컬 기어의 치차 방향은 좌선 또는 우선일 수 있으며, 치차 방향은 어느 방향으로 형성되든 동일하게 백 래시 작용이 된다.

즉, 상술한 저속 구동기어(80)가 강압되어 하강하면 저속 구동기어(80)의 치차와 상술한 복수 개의 종동 기어(42)의 치차가 밀착되고 아울러 복수 개의 종동 기어(42)는 링 기어(16)의 2지점에서 맞물리는 것으로 백 래시가 제거된다.

따라서 상술한 저속 구동기어(80)의 회전 방향이 반전될 때에 백 래시가 제거된 상태이므로 링 기어(16)가 곧바로 반전될 수 있어 정밀 회전이 가능한 것이다.

또한, 클러치 수단(90)의 구동에 의해 커빅 커플링 부재(92)가 상승하거나 하강할 수 있고, 첨부도면 도 5에는 커빅 커플링 부재(92)가 상승한 상태를 나타낸 예시도면이고, 첨부도면 도 6에는 커빅 커플링 부재(92)가 하강한 상태를 나타낸 예시도면이다.

즉, 커빅 커플링 부재(92)가 상승한 상태에서 서보 모터(52)가 구동되고 이러한 서보 모터(52)는 저속으로 정밀하게 수치 제어되어 회전될 수 있는 것이다.

따라서 서보모터(52)의 동력은 저속으로 감속되어 저속 구동기어(80)와 종동 기어(42)를 매개로 링 기어(16)에 전동되고 이로써 스핀들(10)은 저속으로 정밀하게 회전될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 스핀들 드라이브는 일반적인 스핀들(10)을 고속 또는 중속으로 회전시키거나 저속 정밀 회전제어가 가능한 것으로 소재를 가공하는 중에 작업특성에 맞게 스핀들(10)의 회전을 적절하게 조절할 수 있는 것이고 이로써 복잡한 형상의 가공에도 더욱 능동적으로 대처하여 더욱 고품질의 소재가공이 실현되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브는 공작기계에 설치되어 선반의 주축처럼 사용될 수도 있고, 또한, 로터리 테이블처럼 사용될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브를 설명하기 위한 평면 예시도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브에서 기어의 배치를 설명하기 위한 예시도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브에서 스핀들을 고속 또는 중속으로 구동시키는 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브에서 스핀들을 저속 정밀 회전 구동시키는 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀들 드라이브에서 백래시의 제거를 설명하기 위한 예시도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 스핀들 12: 바디

14: 메인 샤프트 16: 링 기어

20: 기어 박스 22: 고속 구동 축

24a: 제1 변속 구동기어 24b: 제2 변속 구동기어

26: 스핀들 모터 30: 아이들 샤프트

34a: 제1 변속 종동기어 34b: 제2 변속 종동기어

36: 제1 기어 40: 종동 샤프트

40a, 40b: 제1, 제2 종동 샤프트 42: 종동 기어

46: 구동 기어 50: 감속기

52: 서보모터 60: 강압 수단

70: 승강 샤프트 80: 저속 구동기어

90: 클러치 수단

Claims

공작기계의 한쪽에 설치되는 바디(12);

상기 바디(12)에 축 설치되고 하측에 링 기어(16)가 설치되는 스핀들(10);

상기 바디(12)의 한쪽에 설치되는 기어 박스(20);

상기 기어박스(20)에 축 설치되고 상기 링 기어(16)와 기어 결합되는 복수 개의 종동 샤프트(40);

상기 기어박스(20)에 축 설치되고 한쪽에는 상기 복수 개의 종동기어(42)와 기어 결합되는 아이들 샤프트(30);

상기 기어박스(20)에 축 설치되고 스핀들 모터(26)의 구동력으로 상기 아이들 샤프트(30)를 변속 구동시키는 고속 구동 축(22);

상기 기어박스(20)에 축 설치되고 상기 복수 개의 종동 샤프트(40)와 기어 결합되며 강압수단(60)에 의해 강압되어 백래시(backlash)가 제거되는 저속 구동기어(80);

상기 저속 구동기어(80)에 축 설치되고 서보모터(52)에 의해 구동되어 상기 저속구동기어(80)를 구동시키는 감속기(50); 및

상기 서보모터(52)와 상기 저속 구동기어(80)의 사이에 배치되어 상기 서보모터의 동력전달을 제어하는 클러치 수단(90);

를 포함하는 스핀들 드라이브.
제 1항에 있어서,

상기 스핀들 드라이브는,

상기 고속 구동 축(22)의 상측에 축 설치되는 제1 변속 구동기어(24a);

상기 고속 구동 축(22)의 하측에 스플라인 설치되어 선형 운동되는 제2 변속 구동기어(24b);

상기 고속 구동 축(22)에 스플라인 설치되어 선형 운동되고 상기 제1 변속 기어(24a)와 기어 결합되는 제3 변속 구동기어(24c);

상기 기어박스(20)의 한쪽에 설치되어 상기 제2 변속 구동기어(24b)와 상기 제3 변속 구동기어(24c)를 설정된 지점으로 이동시키는 액추에이터(23);

상기 아이들 샤프트(30)의 상측에 설치되어 상기 제1 변속 구동기어(24a)와 기어 결합되는 제1 변속 종동기어(34a); 및

상기 아이들 샤프트(30)의 하측에 설치되어 상기 제2 변속 구동기어(24b)와 기어 결합되는 제2 변속 종동기어(34b);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 드라이브.
제 2항에 있어서,

상기 설정된 지점은,

상기 제1 변속 구동기어(24a)와 상기 제3 변속 구동기어(24c)가 기어 결합되고 상기 제2 변속 구동기어(24b)와 상기 제2 변속 종동기어(34b)가 기어 결합이 해제되어 고속의 동력이 전달되도록 하는 고속 지점;

상기 제1 변속 구동기어(24a)와 상기 제3 변속 구동기어(24c)가 기어 결합이 해제되고 상기 제2 변속 구동기어(24b)와 상기 제2 변속 종동기어(34b)가 기어 결합이 해제되어 동력 전달이 차단되는 중립 지점; 및

상기 제1 변속 구동기어(24a)와 상기 제3 변속 구동기어(24c)가 기어 결합이 해제되고 상기 제2 변속 구동기어(24b)와 상기 제2 변속 종동기어(34b)가 기어 결합되어 저속의 동력이 전달되도록 하는 저속 지점;

인 것을 특징으로 하는 스핀들 드라이브.
제 1항에 있어서,

상기 강압수단(60)은,

상기 기어박스(20)의 한쪽에 실린더 챔버가 형성되고,

상기 실린더 챔버에 승강 샤프트(70)가 배치되며,

상기 승강 샤프트(70)의 하측에 상기 저속 구동기어(80)가 배치되어

상기 챔버에 공급되는 유압에 의해 상기 승강 샤프트(70)가 하강하여 저속 구동기어(80)를 강압하는 것;

을 특징으로 하는 스핀들 드라이브.
제 1항에 있어서,

상기 클러치 수단(90)은,

승강 샤프트(70)의 하단에 제1 커빅 커플링 치차(70a)가 형성되고,

상기 저속 구동기어(80)의 하단에 제2 커빅 커플링 치차(80a)가 형성되며,

상기 저속 구동기어(80)와 이격되게 배치되고 상측에 제3 커빅 커플링 치차(93)가 형성되며 유압에 의해 승강되는 커빅 커플링 부재(92)가 배치되어,

상기 커빅 커플링 부재(92)의 승강에 의해 상기 제3 커빅 커플링 치차(93)와 제1, 제2 커빅 커플링 치차(70a)(80a)가 맞물리거나 맞물림이 해제되어 동력전달이 제어되는 것;

을 특징으로 하는 스핀들 드라이브.