KR101546017B1 - 공작기계용 스핀들유닛 - Google Patents

공작기계용 스핀들유닛 Download PDF

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KR101546017B1
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김규동
이석주
최지훈
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대영기계공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 툴 또는 피가공물을 효과적으로 고정할 수 있도록 된 새로운 구조의 공작기계용 스핀들유닛에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛은 본체(1)에 구비된 지지대(10)와, 상기 지지대(10)에 승강가능하게 결합된 승강대(30)와, 상기 승강대(30)에 상하방향으로 연장되도록 구비된 스핀들(40)과, 상기 스핀들(40)에 연결되어 상기 스핀들(40)을 구동시키는 스핀들구동수단(50)과, 상기 스핀들(40)의 하단에 구비되어 툴(2) 또는 피가공물을 고정할 수 있도록 된 척(60)과, 상기 승강대(30)에 연결되어 승강대(30)를 승강시키는 승강구동수단(70)으로 구성된다.
따라서, 피가공물을 상기 스핀들(40)의 하측으로 공급한 상태에서, 상기 승강대(30)를 하강시키면, 척(60)이 피가공물의 상단에 결합고정됨으로, 피가공물을 척(60)에 효과적으로 결합할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 척(60)은 상기 스핀들(40)의 하단에 구비됨으로, 척(60)에 고정된 피가공물을 가공할 때 발생되는 칩이 하측으로 낙하되어, 칩에 의해 스핀들(40)이나 척(60)이 오염되거나, 칩에 의해 피가공물이 손상되어 가공정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

공작기계용 스핀들유닛{spindle unit for machine tool}
본 발명은 툴 또는 피가공물을 효과적으로 고정할 수 있도록 된 새로운 구조의 공작기계용 스핀들유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 툴을 이용하여 피가공물을 절삭 또는 연삭하는 공작기계에는 툴 또는 피가공물을 고정하여 회전시킬 수 있도록 된 스핀들유닛이 구비된다.
상기 스핀들유닛은 공작기계의 본체에 수평방향으로 연장되도록 구비되며 구동모터에 의해 회전되는 스핀들과, 상기 스핀들의 단부에 구비되어 툴 또는 피가공물을 고정할 수 있도록 된 척으로 구성되어, 상기 척에 툴 또는 피가공물을 고정한 후 상기 스핀들과 척을 고속으로 회전시키면서 피가공물을 가공할 수 있도록 구성된다.
그런데, 이러한 스핀들유닛은 수평방향으로 연장되도록 배치됨으로, 이러한 스핀들에 툴이나 피가공물을 고정하기 위해서는 툴이나 피가공물을 들어올려 척에 물려야 한다.
따라서, 작업이 매우 번거로울 뿐 아니라, 툴이나 피가공물의 무게가 많이 나갈 경우, 툴이나 피가공물이 척에 정확히 고정되지 못하는 경우가 자주 발생되었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.
공개특허 10-2011-0002482 등록실용신안 20-0243338 공개특허 10-2010-0064036
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 툴 또는 피가공물을 효과적으로 고정할 수 있도록 된 새로운 구조의 공작기계용 스핀들유닛을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공작기계의 본체(1)에 구비되어 툴(2) 또는 피가공물을 고정한 후 회전시킬 수 있도록 된 공작기계용 스핀들유닛에 있어서, 상기 본체(1)에 구비된 지지대(10)와, 상기 지지대(10)에 승강가능하게 결합된 승강대(30)와, 상기 승강대(30)에 상하방향으로 연장되도록 구비된 스핀들(40)과, 상기 스핀들(40)에 연결되어 상기 스핀들(40)을 구동시키는 스핀들구동수단(50)과, 상기 스핀들(40)의 하단에 구비되어 툴(2) 또는 피가공물을 고정할 수 있도록 된 척(60)과, 상기 승강대(30)에 연결되어 승강대(30)를 승강시키는 승강구동수단(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들유닛이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 지지대(10)는 상기 본체(1)에 전후방향으로 슬라이드가능하게 결합되며, 상기 지지대(10)에 연결되어 지지대(10)를 전후방향으로 슬라이드시키는 슬라이드구동수단(20)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들유닛이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 승강구동수단(70)은 상기 승강대(30)에 상하방향으로 연장되도록 결합된 구동스크류(71)와, 상기 구동스크류(71)에 연결되어 구동스크류(71)를 정역회전시키는 구동모터(72)로 구성되고, 상기 승강대(30)에 연결되어 상기 승강대(30)의 하중을 지지하는 하중지지수단(80)을 더 포함하며, 상기 하중지지수단(80)은 상기 승강대(30)에 연결된 유압실린더(81)와, 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)에 연결되어 유압실린더(81)에 일정한 압력으로 오일을 공급하는 오일공급수단(82)을 포함하여, 상기 오일공급수단(82)은 상기 구동스크류(71)에 가해지는 하중에 대응되는 힘으로 상기 유압실린더(81)가 신장 또는 축소되도록 상기 유압실린(81)에 유압을 제공하여, 상기 승강구동수단(70)의 구동스크류(71)에 의해 승강대(30)가 하강되면 상기 유압실린더(81)에 공급된 오일이 상기 유압라인(82a)으로 역류되면서 상기 유압실린더(81)가 신장 또는 축소되고, 상기 구동스크류(71)에 의해 승강대(30)가 상승되면 상기 오일공급수단(82)에 의해 가압된 오일이 상기 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)로 유입되어 유압실린더(81)가 축소 또는 신장되어, 상기 승강대(30)를 일정한 힘으로 지지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들유닛이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 스핀들(40)의 둘레면에 구비된 디스크(42)와, 상기 승강대(30)에 구비되며 상기 디스크(42)의 둘레면에 밀착되어 디스크(42) 및 스핀들(40)이 회전되지 않도록 고정하는 제동수단(32)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들유닛이 제공된다.
본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛은 본체(1)에 구비된 지지대(10)와, 상기 지지대(10)에 승강가능하게 결합된 승강대(30)와, 상기 승강대(30)에 상하방향으로 연장되도록 구비된 스핀들(40)과, 상기 스핀들(40)에 연결되어 상기 스핀들(40)을 구동시키는 스핀들구동수단(50)과, 상기 스핀들(40)의 하단에 구비되어 툴(2) 또는 피가공물을 고정할 수 있도록 된 척(60)과, 상기 승강대(30)에 연결되어 승강대(30)를 승강시키는 승강구동수단(70)으로 구성된다.
따라서, 피가공물을 상기 스핀들(40)의 하측으로 공급한 상태에서, 상기 승강대(30)를 하강시키면, 척(60)이 피가공물의 상단에 결합고정됨으로, 피가공물을 척(60)에 효과적으로 결합할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 척(60)은 상기 스핀들(40)의 하단에 구비됨으로, 척(60)에 고정된 피가공물을 가공할 때 발생되는 칩이 하측으로 낙하되어, 칩에 의해 스핀들(40)이나 척(60)이 오염되거나, 칩에 의해 피가공물이 손상되어 가공정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛이 적용된 공작기계를 도시한 정단면도,
도 2는 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛이 적용된 공작기계를 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛의 정단면도,
도 4는 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛의 평면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛의 분해도,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛의 하중지지수단을 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛을 도시한 것으로, 상기 스핀들유닛은 공작기계의 본체(1)에 구비되어 피가공물을 고정한 후 회전시킬 수 있도록 된 것은 종래와 동일하다.
이때, 상기 공작기계에는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본체(1)와, 상기 본체(1)에 구비되어 상기 스핀들유닛에 고정되어 회전되는 피가공물을 가공하는 툴(2)과, 상기 툴(2)에 구비되어 피가공물을 공급 및 배출하는 이송수단(3)이 구비된다.
그리고, 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들유닛은, 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 본체(1)에 전후방향으로 슬라이드가능하게 구비된 지지대(10)와, 상기 지지대(10)에 연결되어 지지대(10)를 전후방향으로 슬라이드시키는 슬라이드구동수단(20)과, 상기 지지대(10)에 승강가능하게 결합된 승강대(30)와, 상기 승강대(30)에 상하방향으로 연장되도록 구비된 스핀들(40)과, 상기 스핀들(40)에 연결되어 상기 스핀들(40)을 구동시키는 스핀들구동수단(50)과, 상기 스핀들(40)의 하단에 구비되어 피가공물을 고정할 수 있도록 된 척(60)과, 상기 승강대(30)에 연결되어 승강대(30)를 승강시키는 승강구동수단(70)과, 상기 승강대(30)에 연결되어 상기 승강대(30)의 하중을 지지하는 하중지지수단(80)으로 구성된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 지지대(10)는 상기 본체(1)의 상면에 전후방향으로 연장된 가이드레일(1a)에 결합되어 가이드레일(1a)을 따라 전후방향으로 슬라이드될 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 지지대(10)에는 상기 승강대(30)가 결합되는 개구부(11)가 중앙부에 상하면을 관통하도록 형성된다.
상기 슬라이드구동수단(20)은 상기 가이드레일(1a)과 평행하도록 상기 지지대(10)에 관통결합된 구동스크류(21)와, 상기 구동스크류(21)에 연결된 구동모터(22)로 구성되어, 상기 구동모터(22)로 구동스크류(21)를 정역회전시킴으로써 상기 지지대(10)를 전후방향으로 슬라이드시킬 수 있다.
상기 구동스크류(21)는 일반적인 리드스크류 또는 볼스크류를 이용한다.
상기 승강대(30)는 상기 지지대(10)의 개구부(11)에 구비된 상하방향의 가이드레일(12)에 승강가능하게 결합된다.
상기 스핀들(40)은 상하로 긴 원형의 봉형태로 구성된 것으로, 상기 승강대(30)에 상하면을 관통하도록 형성된 공간부(31)의 내부에 베어링(41)을 통해 측방향으로 회전가능하게 결합된다.
상기 스핀들구동수단(50)은 상기 스핀들(40)의 중간부 외주면에 결합된 회전자(51)와, 상기 승강대(30)의 공간부(31)에 내부에 상기 회전자(51)의 외측에 위치되도록 구비된 고정자(52)로 구성된 일체형 모터로 구성되어, 상기 회전자(51)와 고정자(52)에 전원을 인가하면, 상기 스핀들(40)을 정해진 RPM과 각도만큼 회전시킬 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 스핀들(40)의 둘레면에는 디스크(42)가 구비되고, 상기 승강대(30)에는 상기 디스크(42)의 둘레면에 밀착되어 디스크(42) 및 스핀들(40)이 회전되지 않도록 고정하는 제동수단(32)이 구비된다.
상기 제동수단(32)은 상기 승강대(30)의 공간부(31) 내주면에 상기 디스크(42)에 대응되도록 사측으로 오목하게 형성된 오목부(32a)와, 상기 오목부(32a)에 승강가능하게 결합된 브레이크패드(32b)로 구성된다.
이때, 상기 오목부(32a)에는 오목부(32a)의 내부에 고압의 오일을 공급하거나, 오일을 배출하는 별도의 유압장치가 연결된다.
따라서, 상기 유압장치를 이용하여 오목부(32a)의 내부에 고압의 오일을 공급하면 상기 브레이크패드(32b)가 상승되어 상기 디스크(42)의 하측면에 밀착되어 디스크(42)와 스핀들(40)이 회전되지 않도록 고정되며, 상기 오목부(32a) 내부의 오일을 배출하면 상기 브레이크패드(32b)가 하강되어 상기 디스크(42)와 스핀들(40)이 회전될 수 있도록 한다.
상기 척(60)은 상기 스핀들(40)의 하단에 하측을 향하도록 구비되어, 상기 승강대(30)가 하강될 때 상기 이송수단(3)에 의해 공급된 피가공물에 결합된다.
이때, 상기 스핀들(40)의 내부에는 상하방향의 관통공(43)이 형성되고, 상기 관통공(43)의 내부에는 상기 척(60)에 연결되어 척(60)의 작동을 제어하는 제어봉(61)이 회전가능하게 결합되며, 상기 스핀들(40)의 상단에는 상기 제어봉(61)에 연결된 척제어유닛(62)이 구비된다.
따라서, 상기 척제어유닛(62)으로 상기 제어봉(61)을 정역회전시킴으로써, 상기 척(60)이 피가공물에 결합되거나, 척(60)에 결합된 피가공물을 고정해제하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 제어봉(61)과 척제어유닛(62)을 이용하여 척(60)을 제어하는 구조는 일반적인 공작기계에서 일반적으로 사용되는 것임으로 더 이상 자세한 설명은 생략한다.
상기 승강구동수단(70)은 상기 승강대(30)에 상하방향으로 연장되도록 결합된 구동스크류(71)와, 상기 구동스크류(71)에 연결되어 구동스크류(71)를 정역회전시키는 구동모터(72)로 구성된다.
이를 위해, 상기 승강대(30)의 일측면에는 상기 구동스크류(71)가 상하방향으로 관통하도록 결합되는 돌출부(33)가 형성된다.
상기 구동스크류(71)는 일반적인 리드스크류 또는 볼스크류를 이용하며, 상기 돌출부(33)를 상하방향으로 관통하도록 설치된다.
따라서, 상기 구동모터(72)를 이용하여 구동스크류(71)를 정역회전시키면, 상기 승강대(30)와, 승강대(30)에 구비된 스핀들(40)과 척(60) 및 스핀들구동수단(50)이 함께 승강된다.
상기 하중지지수단(80)은 도 7 내지 도 9에 도시하 바와 같이, 상기 승강대(30)에 연결된 유압실린더(81)와, 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)에 연결되어 유압실린더(81)에 일정한 압력으로 오일을 공급하는 오일공급수단(82)으로 구성된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 유압실린더(81)는 실린더(81a)와, 상기 실린더(81a)의 내부에 구비되어 상기 실린더(81a)의 내부공간을 상측의 제1 챔버(81b)와 하측의 제2 챔버(81c)로 구획하는 피스톤(81d)과, 상단은 상기 피스톤(81d)에 고정되고 하단은 상기 실린더(81a)의 하측으로 연장된 피스톤로드(81e)로 구성된 것으로, 상기 실린더(81a)는 상기 지지대(10)에 고정되며, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤로드(81e)의 하단이 상기 승강대(30)의 상면에 형성된 결합부(34)에 고정된다.
상기 오일공급수단(82)은 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)의 제2 챔버(81c)에 연결되어, 상기 승강구동수단(70)의 구동스크류(71)에 가해지는 하중에 대응되는 힘으로 상기 유압실린더(81)가 축소되도록 상기 유압실린(81)에 유압을 제공하여, 상기 구동스크류(71)에 가해지는 부하를 최소화할 수 있도록 구성된다.
이를 위해, 상기 오일공급수단(82)은 상기 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)의 제2 챔버(81c)에 연결된 유압모터(82b)와, 상기 유압라인(82a)에서 분기되어 상기 유압모터(82b)의 입력단에 연결되는 바이패스관(82c)과, 상기 바이패스관(82c)의 중간부에 구비된 정압밸브(82d)로 구성된다.
상기 정압밸브(82d)는 상기 바이패스관(82c)에 가해지는 유압이 미리 설정된 유압 이하일 경우, 상기 바이패스관(82c)을 밀폐하고, 상기 바이패스관(82c)에 가해지는 유압이 미리 설정된 유압 이상으로 상승되면 상기 바이패스관(82c)을 개방하는 기능을 한다.
이러한 정압밸브(82d)는 유압장치에서 일반적으로 사용되는 것임으로, 더 이상 자세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 정압밸브(82d)는 상기 승강구동수단(70)의 구동스크류(71)에 가해지는 하중 이상의 압력이 상기 제2 챔버(81c)에 가해지면 개방되도록 설정된다.
즉, 상기 구동스크류(71)는 상기 승강대(30)의 돌출부(33)에 결합되어 승강대(30)를 지지함으로, 상기 구동스크류(71)에는 상기 승강대(30)와 스핀들(40)과 스핀들구동수단(50) 및 척(60)의 무게를 합한 것 만큼의 하중이 가해진다.
그리고, 상기 승강대(30)와 스핀들(40)과 스핀들구동수단(50) 및 척(60)의 무게가 350Kg이라고 할 때, 상기 정압밸브(82d)는 상기 유압실린더(81)의 제2 챔버(81c)에 350Kg 이하의 하중이 가해질 때는 상기 바이패스관(82c)을 밀폐하고, 상기 유압실린더(81)의 제2 챔버(81c)에 350Kg 초과의 하중이 가해질 때는 상기 바이패스관(82c)을 개방하여 제2 챔버(81c) 내부의 오일이 상기 유압라인(82a)를 역류하여 바이패스관(82c)로 배출되도록 한다.
설명하지 않은 도면번호 82e는 상기 바이패스관(82c)의 중간부에 구비되어 여분의 오일을 저장하는 리저브탱크를 도시한 것이다.
이러한 하중지지수단(80)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선 상기 승강구동수단(70)이 정지된 상태, 즉, 상기 승강대(30)가 승강되지 않을 때에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 유압실린더(81)에 상기 승강대(30)와 스핀들(40)과 스핀들구동수단(50) 및 척(60)의 무게만큼, 즉, 350Kg의 하중이 가해진다.
따라서, 상기 정압밸브(82d)에 의해 바이패스관(82c)이 개방되어, 상기 유압모터(82b)에 의해 상기 유압라인(82a)으로 배출된 오일은 상기 바이패스관(82c)을 통해 상기 유압모터(82b)로 순환되며, 상기 유압실린더(81)의 제2 챔버(81c)에는 350Kg의 유압이 작용되어 상기 승강대(30)가 하강되지 않도록 지지하며, 이에따라, 상기 구동스크류(71)에는 하중이 가해지지 않는다.
그리고, 상기 승강구동수단(70)에 의해 상기 승강대(30)가 하강될 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제2 챔버(81c) 내부에 저장된 오일에 상기 승강대(30)와 스핀들(40)과 스핀들구동수단(50) 및 척(60)의 무게에 더불어, 상기 승강구동수단(70)이 승강대(30)를 하강시키는 하중이 추가됨으로, 상기 정압밸브(82d)에 의해 상기 바이패스관(82c)이 개방된다.
따라서, 상기 제2 챔버(81c) 내부의 오일이 상기 유압라인(82a)을 역류하여 상기 바이패스관(82c)을 통해 상기 유압펌프로 순환되며, 이에 따라 상기 승강대(30)의 하강에 추종하여 상기 유압실린더(81)의 피스톤(81d)과 피스톤로드(81e)가 하강되면서 상기 승강대(30)를 지지한다.
반대로, 상기 승강구동수단(70)에 의해 승강대(30)가 상승될 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 제2 챔버(81c)의 내부에 저장된 오일에 가해지는 압력이 저하됨으로, 상기 정압밸브(82d)에 의해 상기 바이패스관(82c)이 밀폐된다.
따라서, 상기 유압모터(82b)에 의해 가압된 오일은 상기 유압라인(82a)을 통해 상기 제2 챔버(81c)로 공급되며, 이에 따라, 상기 승강대(30)의 상승에 추종하여 상기 유압실린더(81)의 피스톤(81d)과 피스톤로드(81e)가 상승되면서 상기 승강대(30)를 지지한다.
그리고, 이와같이, 상기 승강대(30)는 상기 유압실린더(81)에 의해 일정한 힘으로 상측으로 밀어올려진 상태로 승강됨으로, 상기 승강대(30)를 승강시키는 구동스크류(71)에는 최소한의 부하만이 가해진다.
이와 같이 구성된 공작기계용 스핀들유닛은 상기 이송수단(3)에 의해 상기 척(60)의 하측으로 피가공물이 공급되면, 상기 승강구동수단(70)을 이용하여 상기 승강대(30)와 스핀들(40) 및 척(60)을 하강시킴으로써, 상기 척(60)에 피가공물이 결합되도록 한다.
그리고, 상기 승강구동수단(70)을 이용하여 피가공물이 결합된 척(60)과 스핀들(40) 및 승강대(30)를 상승시킨 후, 상기 슬라이드구동수단(20)을 이용하여 지지대(10)를 전방으로 슬라이드시켜 상기 피가공물이 상기 툴(2)의 상부로 이송되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 승강대(30)와 스핀들(40) 및 척(60)을 하강시켜 상기 툴(2)에 의해 피가공물이 가공되도록 할 수 있다.
이때, 상기 툴(2)의 종류에 따라, 상기 툴(2)을 회전시켜 피가공물을 가공하거나, 상기 스핀들(40)을 회전시켜 피가공물을 가공할 수 있다.
그리고, 상기 툴(2)을 회전시켜 피가공물을 가공할 때는 상기 제동수단(32)을 이용하여 디스크(42)를 고정하여 스핀들(40)이 회전되지 않도록 함으로써, 툴(2)을 회전시켜 피가공물을 가공할 때 발생되는 반발력에 의해 피가공물이 회전되지 않도록 고정할 수 있다.
그리고, 피가공물의 가공이 완료되면, 상기 지지대(10)를 초기위치로 후퇴시키고, 상기 척(60)을 하강시켜 가공 완료된 피가공물이 상기 이송수단(3)에 의해 배출되도록 하고, 상기 척(60)을 새로 공급된 피가공물에 결합한 후 전술한 과정을 반복함으로써, 피가공물의 가공작업을 반복할 수 있다.
이와 같이 구성된 공작기계용 스핀들유닛은 본체(1)에 구비된 지지대(10)와, 상기 지지대(10)에 승강가능하게 결합된 승강대(30)와, 상기 승강대(30)에 상하방향으로 연장되도록 구비된 스핀들(40)과, 상기 스핀들(40)에 연결되어 상기 스핀들(40)을 구동시키는 스핀들구동수단(50)과, 상기 스핀들(40)의 하단에 구비되어 툴(2) 또는 피가공물을 고정할 수 있도록 된 척(60)과, 상기 승강대(30)에 연결되어 승강대(30)를 승강시키는 승강구동수단(70)으로 구성된다.
따라서, 피가공물을 상기 스핀들(40)의 하측으로 공급한 상태에서, 상기 승강대(30)를 하강시키면, 척(60)이 피가공물의 상단에 결합고정됨으로, 피가공물을 척(60)에 효과적으로 결합할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 척(60)은 상기 스핀들(40)의 하단에 구비됨으로, 척(60)에 고정된 피가공물을 가공할 때 발생되는 칩이 하측으로 낙하되어, 칩에 의해 스핀들(40)이나 척(60)이 오염되거나, 칩에 의해 피가공물이 손상되어 가공정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 지지대(10)는 상기 본체(1)에 전후방향으로 슬라이드가능하게 결합되며, 상기 지지대(10)에 연결되어 지지대(10)를 전후방향으로 슬라이드시키는 슬라이드구동수단(20)을 더 포함함으로, 상기 척(60)이 상기 이송수단(3)에 의해 공급된 피가공물에 결합되면, 피가공물을 위치이동시켜 상기 툴(2)을 이용하여 피가공물을 가공할 수 있다.
따라서, 피가공물을 공급하고 가공한 후 배출하는 작업 전체를 자동화할 수 있을 뿐 아니라, 이송수단(3)과 툴(2)의 간섭을 방지하고, 작업의 자유도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 승강구동수단(70)은 상기 승강대(30)에 상하방향으로 연장되도록 결합된 구동스크류(71)와, 상기 구동스크류(71)에 연결되어 구동스크류(71)를 정역회전시키는 구동모터(72)로 구성되고, 상기 승강대(30)에 연결되어 상기 승강대(30)의 하중을 지지하는 하중지지수단(80)으로 구성되고, 상기 하중지지수단(80)은 상기 승강대(30)와 스핀들(40)과 스핀들구동수단(50) 및 척(60)의 무게에 대응되는 힘으로 상기 승강대(30)를 지지함으로, 상기 구동스크류(71)에 과도한 하중이 가해져 구동스크류(71)의 수명이 짧아지는 것을 방지함과 동시에, 상기 구동스크류(71)를 회전시키는 구동모터(72)의 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 하중지지수단(80)은 상기 승강대(30)에 연결된 유압실린더(81)와, 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)에 연결되어 유압실린더(81)에 일정한 압력으로 오일을 공급하는 오일공급수단(82)으로 구성되어, 상기 구동스크류(71)에 의해 승강대(30)가 하강되면 상기 유압실린더(81)에 공급된 오일이 상기 유압라인(82a)으로 역류되면서 상기 유압실린더(81)가 신장 또는 축소되고, 상기 구동스크류(71)에 의해 승강대(30)가 상승되면 상기 오일공급수단(82)에 의해 가압된 오일이 상기 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)로 유입되어 유압실린더(81)가 축소 또는 신장되어, 상기 승강대(30)를 일정한 힘으로 지지할 수 있음으로, 상기 승강대(30)가 정지되어 있을 뿐 아니라, 상기 승강구동수단(70)에 의해 승강대(30)가 승강될 때도 지속적으로 상기 승강대(30)를 일정한 힘으로 지지하여, 상기 승강구동수단(70)의 구동스크류(71)에 외력이 가해지는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 스핀들(40)의 둘레면에는 디스크(42)가 구비되고, 상기 승강대(30)에는 상기 디스크(42)의 둘레면에 밀착되어 디스크(42) 및 스핀들(40)이 회전되지 않도록 고정하는 제동수단(32)이 구비됨으로, 상기 피가공물을 정지시킨 상태에서 툴(2)을 이용하여 피가공물을 가공할 때, 의도하지 않은 상황에서 피가공물이 스핀들(40)과 함께 회전되어 피가공물의 가공에 오차가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 공작기계의 본체(1)에 툴(2)이 구비되고, 피가공물은 상기 척(60)에 결합되는 것을 예시하였으나, 상기 척(60)에 상기 툴(2)이 결합되고, 상기 피가공물은 상기 이송수단(3)에 의해 이송되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 유압실린더(81)는 피스톤로드(81e)가 하측으로 연장되도록 구성된 것을 예시하였으나, 상기 유압실린더(81)는 피스톤로드(81e)가 상측으로 연장되어 상기 승강대(30)의 하측에 연결됨으로서, 상기 피스톤로드(81e)가 상승되어 승강대(30)를 지지하도록 구성될 수 있다.
10. 지지대 20. 슬라이드구동수단
30. 승강대 40. 스핀들
50. 스핀들구동수단 60. 척
70. 승강구동수단 80. 하중지지수단

Claims (4)

  1. 공작기계의 본체(1)에 구비되어 툴(2) 또는 피가공물을 고정한 후 회전시킬 수 있도록 된 공작기계용 스핀들유닛에 있어서,
    상기 본체(1)의 상면에 전후방향으로 연장된 가이드레일(1a)에 결합되어 상기 가이드레일(1a)을 따라 전후방향으로 슬라이드되는 지지대(10);
    상기 가이드레일(1a)과 평행하도록 상기 지지대(10)에 관통결합된 구동스크류(21)와, 상기 구동스크류(21)에 연결된 구동모터(22)로 구성되어 상기 지지대(10)를 상기 가이드레일(1a)을 따라 전후방향으로 슬라이드시키는 슬라이드구동수단(20);
    상기 지지대(10)의 개구부(11)에 구비된 상하방향의 가이드레일(12)에 승강가능하게 결합된 승강대(30);
    상하로 긴 원형의 봉 형태로 이루어지고, 상기 승강대(30)에 상하면을 관통하도록 형성된 공간부(31)의 내부에 베어링(41)을 통해 측방향으로 회전가능하게 결합되는 스핀들(40);
    상기 스핀들(40)의 중간부 외주면에 결합된 회전자(51)와, 상기 승강대(30)의 공간부(31)의 내부에 상기 회전자(51)의 외측에 위치되도록 구비된 고정자(52)로 구성된 일체형 모터로 구성되어 상기 스핀들(40)을 회전시키는 스핀들구동수단(50);
    상기 스핀들(40)의 하단에 하측을 향하도록 구비되어 상기 승강대(30)가 하강할 때 하강하여 툴(2) 또는 피가공물을 고정할 수 있도록 된 척(60);
    상기 승강대(30)의 일측면으로 돌출된 돌출부(33)에 상하방향으로 관통하도록 결합되는 구동스크류(71)와, 상기 구동스크류(71)에 연결되어 상기 구동스크류(71)를 정역회전시키는 구동모터(72)로 구성되어 상기 승강대(30)를 승강시키는 승강구동수단(70); 및
    상기 승강대(30)에 연결되어 상기 승강대(30)의 하중을 지지하는 하중지지수단(80); 을 포함하되,
    상기 승강대(30)에는 상기 스핀들(40)의 둘레면에 구비된 디스크(42)의 둘레면에 밀착되어 상기 디스크(42)와 상기 스핀들(40)이 회전되지 않도록 고정하는 제동수단(32)이 구비되되, 상기 제동수단(32)은 상기 승강대(30)의 공간부(31)의 내주면에 상기 디스크(42)에 대응되도록 오목하게 형성된 오목부(32a)와, 상기 오목부(32a)에 승강가능하게 결합된 브레이크패드(32b)로 구성되고, 상기 오목부(32a)에는 상기 오목부(32a)의 내부에 고압의 오일을 공급하거나 배출하는 유압장치가 연결되고,
    상기 하중지지수단(80)은 상기 승강대(30)에 연결된 유압실린더(81)와, 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)에 연결되어 상기 유압실린더(81)에 일정한 압력으로 오일을 공급하는 오일공급수단(82)을 포함하되, 상기 오일공급수단(82)은 상기 유압라인(82a)을 통해 상기 유압실린더(81)에 연결된 유압모터(82b)와, 상기 유압라인(82a)으로부터 분기되어 상기 유압모터(82b)의 입력단에 연결되는 바이패스관(82c)과, 상기 바이패스관(82c)의 중간부에 구비되어 있는 정압밸브(82d)를 포함하고,
    상기 정압밸브(82d)는 상기 승강대(30), 상기 스핀들(40), 상기 스핀들구동수단(50) 및 상기 척(60)의 총무게 이하의 하중이 상기 유압실린더(81)에 가해지면 상기 바이패스관(82c)을 밀폐하고, 상기 승강대(30), 상기 스핀들(40), 상기 스핀들구동수단(50) 및 상기 척(60)의 총무게를 초과하는 하중이 상기 유압실린더(81)에 가해지면 상기 바이패스관(82c)을 개방하여 상기 유압실린더(81)의 내부 오일이 상기 유압라인(82a)을 역류하여 상기 바이패스관(82c)을 통해 유압모터(82b)로 순환되도록 하여 상기 유압실린더(81)를 통해 상기 승강대(30)를 일정한 힘으로 지지하도록 하는,
    것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들유닛.
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