KR101618368B1

KR101618368B1 - 공작기계의 웨이트 밸런서 구조

Info

Publication number: KR101618368B1
Application number: KR1020090125171A
Authority: KR
Inventors: 임성진
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2016-05-04
Also published as: KR20110068290A

Abstract

본 발명은, 공작기계, 특히 NC 보링 머신에 있어서 스핀들 헤드의 상하이송을 위한 수직이송 구동부에 가해지는 부하를 완화시키는 웨이트 밸런서의 구조에 관한 것으로서, 스핀들 헤드와, 상기 스핀들 헤드와 연동하여 움직이는 밸런스 웨이트와, 상기 스핀들 헤드와 상기 밸런스 웨이트를 연결하는 연결부재와, 상기 연결부재의 중간에 설치되는 텐션 조정장치를 포함한다. 여기에서, 상기 텐션 조정장치는, 제1 샤프트와 제2 샤프트를 포함하며, 상기 제2 샤프트는 상기 제1 샤프트의 외주에 회전가능하게 결합되고, 상기 제1 샤프트와 상기 제2 샤프트는 축중심이 서로 평행하고, 상기 제1 샤프트의 축중심은 상기 제2 샤프트의 축중심으로부터 편심되어 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 제2 샤프트의 회전에 의한 편심운동을 이용하여 연결부재의 장력을 용이하게 조절할 수 있으며, 이로써, 연결부재와 롤러와의 사이의 상대운동, 연결부재의 탄성에 의한 밸런스 웨이트의 상하진동, 밸런스 실린더의 응답특성 및 유압맥동에 의한 진동 등의 문제점을 간단히 해결하여 NC 보링의 미세이송능력 및 절삭성능을 향상시킬 수 있다.

NC 보링 머신, 웨이트 밸런서, 밸런스 웨이트, 텐션조정

Description

공작기계의 웨이트 밸런서 구조{WEIGHT BALANCER STRUCTURE OF MACHINE TOOL}

본 발명은, 공작기계, 특히 NC 보링 머신에 있어서 스핀들 헤드의 상하이송을 위한 수직이송 구동부에 가해지는 부하를 완화시키는 웨이트 밸런서의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 밸런스 실린더 또는 밸런스 웨이트로 이루어진 종래의 웨이트 밸런서 구조의 진동을 해소하고, 스핀들 헤드와 밸런스 웨이트를 연결하는 체인 또는 와이어의 장력을 용이하게 조절할 수 있는 웨이트 밸런서의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, NC 보링 머신의 경우, 스핀들 헤드의 상하이송을 위하여 수직이송 구동부를 구비하며, 무거운 스핀들 헤드의 상하이송에 따라 수직이송 구동부에 가해지는 부하를 완화시키기 위하여 웨이트 밸런서 구조를 사용한다.

도 1에는 이러한 종래의 웨이트 밸런서 구조가 도시되어 있다. 여기에서, 도 1의 좌측은 밸런스 실린더로 이루어진 종래의 웨이트 밸런서 구조를 도시한 단면도이고, 도 1의 우측은 밸런스 웨이트로 이루어진 종래의 웨이트 밸런서 구조를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 웨이트 밸런서 구조는, 스핀들 헤드(1)의 무게를 감쇠시켜주기 위하여 밸런스 실린더(2) 또는 밸런스 웨이트(7)가 컬럼(3) 내부에 설치되어지고, 밸런스 실린더(2) 또는 밸런스 웨이트(7)와 스핀들 헤드(1)와의 사이에는 체인(4) 또는 와이어(8)가 연결되어 있으며, 롤러(5, 6) 구조물이 체인(4) 또는 와이어(8)의 이송을 돕도록 구성되어진다.

이러한 구조에 따르면, 스핀들 헤드(1)의 무게를 감쇠시켜줌으로써 스핀들 헤드의 상하이송에 따라 수직이송 구동부에 가해지는 부하를 완화시킬 수는 있으나, 체인(4) 또는 와이어(8)와 롤러(5, 6)와의 사이의 상대운동으로 인해 발생하는 진동, 와이어(8)의 탄성에 의한 밸런스 웨이트의 상하진동, 유압으로 작동되는 밸런스 실린더(2)의 응답특성 및 유압맥동에 의한 진동 등에 의하여 NC 보링의 미세이송 및 절삭성능에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

한편, 도 2는 웨이트 밸런서 구조가 없는 NC 보링 머신의 구조를 나타내고 있다.

이 구조는 웨이트 밸런서 구조에 의한 진동은 없으나, 스핀들 헤드(9)의 상하이송을 구동하는 볼스크류(10)와 볼스크류(10)를 고정 및 지지하는 베어링 하우징(11, 12)이 모든 하중을 지지하게 되며, 따라서, 지속적인 사용시 구조물의 상대위치가 변경될 우려가 있고, 볼스크류(10)를 구동하는 서보모터(13)에 가해지는 부하가 매우 높아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 웨이트 밸런서 구조가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이트 밸런서 구조의 진동을 해소하고, 스핀들 헤드와 밸런스 웨이트를 연결하는 체인 또는 와이어의 장력을 용이하게 조절할 수 있는 웨이트 밸런서의 구조를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

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.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 상하방향으로 이송되는 스핀들 헤드와, 상기 스핀들 헤드에 연결되어 상기 스핀들 헤드와 연동하여 움직이는 밸런스 웨이트와, 상기 스핀들 헤드와 상기 밸런스 웨이트를 연결하는 연결부재와, 상기 연결부재의 중간에 설치되어 상기 연결부재의 장력을 조절하는 텐션 조정장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 텐션 조정장치는, 일단이 상기 밸런스 웨이트와의 사이의 연결부재에 연결되는 본체부와, 상기 본체부에 결합되는 제1 샤프트와, 일단이 상기 스핀들 헤드와의 사이의 연결부재에 연결되는 고정부와, 상기 고정부에 회전가능하게 결합되는 제2 샤프트를 포함하며, 상기 제2 샤프트는 상기 제1 샤프트의 외주에 회전가능하게 결합되고, 상기 제1 샤프트의 축중심은 상기 제2 샤프트의 축중심으로부터 편심되어 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 제2 샤프트의 외주에는 복수의 홈이 형성되어 있고, 상기 고정부에는 상기 홈에 삽탈되는 고정용 핀이 설치되어 있으며, 상기 제2 샤프트는, 상기 고정용 핀이 상기 홈에 삽탈되는 것에 의하여, 상기 고정부에 대해 회전가능하게 되거나 회전불가능하게 된다.

또한, 바람직하게는, 상기 연결부재의 일부는 와이어 또는 체인으로 이루어져 있고, 상기 연결부재상에는 상기 연결부재의 이동을 돕는 롤러가 설치되며, 상기 체인의 이송은 모터로 구동되는 스프라켓에 의하여 구동된다.

이와 같이, 본 발명은, 제1 샤프트와 제2 샤프트가 편심되어 서로 상대적으로 회전할 수 있는 구조로 되어 있으므로, 제2 샤프트의 회전에 의한 편심운동을 이용하여 본체부와 고정부와의 사이의 상대적인 위치를 용이하게 변경할 수 있고, 이로써, 본체부 및 고정부에 각각 결합된 연결부재의 장력을 용이하게 조절할 수 있게 된다.

따라서, 연결부재와 롤러와의 사이의 상대운동, 연결부재의 탄성에 의한 밸런스 웨이트의 상하진동, 밸런스 웨이트 대신에 유압으로 작동되는 밸런스 실린더를 채용했을 경우에 밸런스 실린더의 응답특성 및 유압맥동에 의한 진동 등의 문제점을, 연결부재의 장력을 용이하게 조절함으로써 간단히 해결할 수 있고, 이로써 NC 보링의 미세이송능력 및 절삭성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 모터의 구동력을 스프라켓을 통하여 체인으로 전달함으로써, 체인의 이송을 위한 구동력을 외부로부터 용이하게 공급할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 웨이트 밸런서 구조의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이트 밸런서 구조를 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 스핀들 헤드(14)와 밸런스 웨이트(16)는 연결부재(15, 17)에 의하여 서로 연결되어, 스핀들 헤드(14)의 상하방향의 움직임과 밸런스 웨이트(16)의 상하방향의 움직임이 서로 연동하며, 이로써 밸런스 웨이트(16)는 스핀들 헤드(14)의 무게를 감쇠시키게 된다.

또한, 상기 연결부재(15, 17)의 중간에는 텐션 조정장치(18)가 설치되며, 이 텐션 조정장치(18)에 의하여 연결부재(15, 17)의 장력이 조절된다.

이 때에, 연결부재(15, 17)로서는 와이어 또는 체인을 사용할 수 있으며, 텐션 조정장치(18)와 스핀들 헤드(14)와의 사이에는 와이어(15)를 연결부재로서 사용하고, 텐션 조정장치(18)와 밸런스 웨이트(16)와의 사이에는 체인(17)을 연결부재로서 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 와이어(15) 또는 체인(17)에는 와이어(15) 또는 체인(17)의 원활한 이송을 돕기 위하여 롤러(19)가 설치된다.

아울러, 체인(17)에는 체인(17)의 이송을 구동시키기 위한 스프라켓(20)이 설치된다. 상기 스프라켓(20)은 모터에 의하여 구동됨으로써 체인(17)을 이송시킨다.

한편, 상기 텐션 조정장치(18)의 구체적인 구성은 도 4에 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 텐션 조정장치(18)는 본체부(24), 고정부(22), 제1 샤프트(15) 및 제2 샤프트(16)로 이루어진다.

또한, 본체부(24)의 일단은 체인(17)에 연결되고, 고정부(22)의 일단은 와이어(15)에 연결되며, 제1 샤프트(15)는 본체부(24)에 고정되고, 고정부(22)는 제1 샤프트(15)에 의하여 본체부(24)와 결합된다.

이 때에 와이어는(15)는 복수 개일 수 있으며, 이 경우 고정부(22)는 와이어(15)의 갯수만큼 복수 개로 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 고정부(22)에는 제2 샤프트(26)가 회전가능하게 결합되고, 제2 샤프트(26)는 제1 샤프트(25)의 외주에 회전가능하게 결합된다.

따라서, 제2 샤프트(26)는 제1 샤프트(25)에 대해서도 회전가능할 뿐만 아니라, 고정부(22)에 대해서도 회전가능하게 결합된다.

아울러, 제2 샤프트(26)는 제1 샤프트(25)의 외주에 회전가능하게 결합되며, 이 때에 제1 샤프트(25)와 제2 샤프트(26)는 축중심이 서로 평행하게 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 샤프트(25)는 제2 샤프트(26)의 내부에 관통하여 삽입된다.

이 때에, 제1 샤프트(25)의 축중심은 제2 샤프트(26)의 축중심으로부터 편심된다.

따라서, 본체부(24)에 고정된 제1 샤프트(25)를 중심으로 하여 제2 샤프트(26)를 회전시키면, 제2 샤프트(26)의 편심운동이 발생하며, 이에 따라 제2 샤프트(26)에 결합된 고정부(22)의 위치가 변경되고, 이로써 본체부(24)에 대한 고정 부(22)의 상대적인 위치가 변경된다.

한편, 제2 샤프트(26)의 외주에는 복수의 홈(29)이 일정간격으로 형성되어 있으며, 고정부(22)에는 상기 홈(29)에 삽탈되는 고정용 핀(28)이 설치된다.

따라서, 고정용 핀(28)을 홈(29)에 삽탈시킴으로써, 제2 샤프트(26)를 고정부(22)에 대해 회전가능하게 하거나 또는 회전불가능하게 할 수 있다.

또한, 고정용 핀(28)이 홈(29)에 삽탈되는 것은 스프링(27)과 같은 탄성부재를 이용하여 수행할 수 있으며, 이 경우 스프링(27)의 탄성력에 의하여 고정용 핀(28)이 홈(29)에 삽입된 상태가 유지되도록 하고, 제2 샤프트(26)를 고정부(22)에 대해 회전시킬 때에는 외력에 의하여 고정용 핀(28)을 홈(29)으로부터 탈락시키는 것이 바람직하다.

아울러, 제2 샤프트(26)를 고정부(22)에 대해 회전시킬 때에는, 고정 및 조정을 위한 치구(미도시)를 홈(29)에 삽입하여 돌림으로써 제2 샤프트(26)를 회전시킬 수 있다.

이로써 본체부(24)에 대한 고정부(22)의 상대적인 위치를 조절할 수 있고, 이를 통해 연결부재(15, 17)의 장력을 조절할 수 있다.

적절한 위치로 조정되어진 제2 샤프트(26)는 스프링(27)에 의하여 홈(29)으로 밀어올려지는 고정용 핀(28)에 의해 고정되어진다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 제1 샤프트(25)와 제2 샤프트(26)가 편심되어 서로 상대적으로 회전할 수 있는 구조로 되어 있으므로, 제2 샤프트(26)의 회전에 의한 편심운동을 이용하여 본체부(24)와 고정부(22)와의 사이의 상대적인 위치 를 용이하게 변경할 수 있고, 이로써, 본체부(24) 및 고정부(22)에 각각 결합된 연결부재(15, 17)의 장력을 용이하게 조절할 수 있게 된다.

따라서, 연결부재(15, 17)와 롤러(19)와의 사이의 상대운동, 연결부재(15, 17)의 탄성에 의한 밸런스 웨이트(16)의 상하진동, 밸런스 웨이트 대신에 유압으로 작동되는 밸런스 실린더를 채용했을 경우에 밸런스 실린더의 응답특성 및 유압맥동에 의한 진동 등의 문제점을, 연결부재(15, 17)의 장력을 용이하게 조절함으로써 간단히 해결할 수 있다.

한편, 텐션 조정장치(18)와 밸런스 웨이트(16)를 연결하는 체인(17)상에는 모터(미도시)에 의하여 구동되는 스프라켓(20)이 설치된다.

따라서, 모터의 구동력이 스프라켓(20)을 통하여 체인(17)에 전달되며, 이로써 체인(17)의 이송을 위한 구동력을 외부로부터 공급할 수 있다.

도 1은 밸런스 실린더 또는 밸런스 웨이트로 이루어진 종래의 웨이트 밸런서 구조를 도시한 단면도,

도 2는 웨이트 밸런서 구조가 없는 종래의 NC 보링 머신의 구조를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 웨이트 밸런서 구조를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 웨이트 밸런서 구조에 사용되는 텐션 조정장치의 조립도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

14. 스핀들 헤드 15, 17. 연결부재

15. 와이어 17. 체인

16. 밸런스 웨이트 18. 텐션 조정장치

19. 롤러 20. 스프라켓

22. 고정부 24. 본체부

25. 제1 샤프트 26. 제2 샤프트

27. 스프링 29. 홈

Claims

상하방향으로 이송되는 스핀들 헤드(14)와,

상기 스핀들 헤드(14)에 연결되어 상기 스핀들 헤드(14)와 연동하여 움직이는 밸런스 웨이트(16)와,

상기 스핀들 헤드(14)와 상기 밸런스 웨이트(16)를 연결하는 연결부재(15, 17)와,

상기 연결부재(15, 17)의 중간에 설치되어 상기 연결부재(15, 17)의 장력을 조절하는 텐션 조정장치(18)를 포함하되,

상기 텐션 조정장치(18)는,

일단이 상기 밸런스 웨이트(16)와의 사이의 연결부재(17)에 연결되는 본체부(24)와,

상기 본체부(24)에 결합되는 제1 샤프트(25)와,

일단이 상기 스핀들 헤드(14)와의 사이의 연결부재(15)에 연결되는 고정부(22)와,

상기 고정부(22)에 회전가능하게 결합되는 제2 샤프트(26)를 포함하며,

상기 제2 샤프트(26)는 상기 제1 샤프트(25)의 외주에 회전가능하게 결합되고, 상기 제1 샤프트(25)의 축중심은 상기 제2 샤프트(26)의 축중심으로부터 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 웨이트 밸런서 구조.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제2 샤프트(26)의 외주에는 복수의 홈(29)이 형성되어 있고,

상기 고정부(22)에는 상기 홈(29)에 삽탈되는 고정용 핀(28)이 설치되어 있으며,

상기 제2 샤프트(26)는, 상기 고정용 핀(28)이 상기 홈(29)에 삽탈되는 것에 의하여, 상기 고정부(22)에 대해 회전가능하게 되거나 회전불가능하게 되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 웨이트 밸런서 구조.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 연결부재(15, 17)의 일부는 와이어(15) 또는 체인(17)으로 이루어져 있고,

상기 연결부재(15, 17)상에는 상기 연결부재(15, 17)의 이동을 돕는 롤러(19)가 설치되며, 상기 체인(17)의 이송은 모터로 구동되는 스프라켓(20)에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 웨이트 밸런서 구조.
제1항에 있어서,

상기 제1 샤프트(25)의 축중심은 상기 제2 샤프트(26)의 축중심와 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 웨이트 밸런서 구조.