KR101640740B1 - 벨트 터렛 장치 - Google Patents

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KR101640740B1
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이종훈
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주식회사 스맥
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Abstract

벨트 터렛 장치가 개시된다. 본 발명의 벨트 터렛 장치는, 절삭 공구가 구비된 터렛 헤드; 터렛 헤드에 결합 되는 구동 모터와, 구동 모터의 회전력을 절삭 공구로 전달시키는 벨트와, 일측부는 벨트에 연결되고 타측부는 절삭 공구에 연결되는 절삭공구 스핀들 유닛이 구비된 구동 유닛; 터렛 헤드에 마련되며 절삭공구 스핀들 유닛으로 유체를 공급하여 절삭공구 스핀들 유닛을 냉각시키는 냉각부; 및 터렛 헤드에 마련되며, 내부에 마련되는 스프링의 변형량을 조절하여 절삭유의 누유 정도나 절삭유 노즐의 마모 정도를 조절할 수 있는 가변 절삭유 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

벨트 터렛 장치{BELT TURRET APPARATUS}
본 발명은, 벨트 터렛 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 벨트를 이용하여 동력을 전달함과 아울러 절삭유의 누유 정도나 절삭유 노즐의 마모 정도를 조절할 수 있고, 절삭공구 스핀들 유닛을 냉각할 수 있는 벨트 터렛 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동선반(Numerically Controlled Lathe)이나 머시닝 센터(Machining Center) 등에는 절삭 가공을 위해 터렛 공구대가 마련된다.
이전의 터렛 공구대는 절삭가공으로 인한 소음뿐만 아니라 공구 교환 시간을 단축시키기 위해 디스크를 고속회전시킴으로써 공구교환으로도 발생하는 소음이 많다. 또한 각 부품의 가공오차로 인해 공구 교환이 정확한 위치에 이루어지지 않아 가공 정밀도가 떨어지는 등의 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술이 한국등록특허공보 제10-0655919호(2006.12.04) "벨트 타입의 터렛공구대"에 개시되어 있다. 이 선행기술은 공구 교환시 발생 되는 소음뿐만 아니라 회전공구 구동시 발생하는 소음을 줄이기 위해 베벨기어를 없애고 벨트 타입 만으로 드라이브 샤프트까지 모터의 동력을 전달하고 있다.
한편 일반적으로 공작기계에서는 절삭 조건과 공구 수명을 향상시키기 위해 툴 홀더에 절삭유 노즐을 설치하여 절삭유(쿨런트: coolant)를 피가공물에 분사한다. 절삭유는 절삭 가공시 발생하는 열을 냉각시킬 뿐만 아니라 공작 기계와 피가공물 사이의 마찰을 감소시키고, 피가공물에서 발생 되는 절삭칩을 제거하는 작용을 한다. 따라서 원활한 절삭유 공급을 위한 절삭유 노즐의 설치는 매우 중요하다.
이러한 절삭유 노즐과 관련된 선행기술이 한국등록특허공보 제10-0690427호(2007.02.27) "터렛의 절삭유 공급장치"에 개시되어 있다. 이 선행기술은 커빅 커플링 클램핑 유압유를 사용하여 노즐을 밀착시키고 있다. 이 경우 클램핑 유압을 같이 사용하므로 노즐의 압력 조절이 불가능하여 이에 대한 개선책이 요구된다.
한국등록특허공보 제10-0690427호(이더블유에스코리아 주식회사) 2007. 02. 27. 한국공개특허공보 제2011-0071263호(두산인프라코어 주식회사) 2011.06.29.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 벨트를 이용하여 동력을 전달함과 아울러 절삭유의 누유 정도나 절삭유 노즐의 마모 정도를 조절할 수 있고, 절삭공구 스핀들 유닛을 냉각할 수 있는 벨트 터렛 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 절삭 공구가 구비된 터렛 헤드; 상기 터렛 헤드에 결합 되는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전력을 상기 절삭 공구로 전달시키는 벨트와, 일측부는 상기 벨트에 연결되고 타측부는 상기 절삭 공구에 연결되는 절삭공구 스핀들 유닛이 구비된 구동 유닛; 상기 터렛 헤드에 마련되며 상기 절삭공구 스핀들 유닛으로 유체를 공급하여 상기 절삭공구 스핀들 유닛을 냉각시키는 냉각부; 및 상기 터렛 헤드에 마련되며, 내부에 마련되는 스프링의 변형량을 조절하여 절삭유의 누유 정도나 절삭유 노즐의 마모 정도를 조절할 수 있는 가변 절삭유 노즐부를 포함하는 벨트 터렛 장치가 제공될 수 있다.
상기 가변 절삭유 노즐부는, 상기 터렛 헤드와 연결되는 툴 포스트에 마련되는 노즐 블록; 상기 노즐 블록의 내부에 마련되어 상기 노즐 블록의 개방된 일측부를 밀폐하는 누름 시트; 상기 누름 시트에 일측부가 지지 되는 스프링; 상기 스프링의 타측부에 지지 되며 상기 노즐 블록의 개방된 타측부를 밀폐함과 아울러 상기 툴 포스트에 마련된 절삭유 유로를 개폐시키는 절삭유 노즐; 및 상기 노즐 블록에 결합 되어 상기 스프링의 변형량을 조절하는 세트 스크류를 포함할 수 있다.
상기 세트 스크류는 상기 노즐 블록에 나사 결합 되며, 서로 분리된 한 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 구동 유닛은, 상기 구동 모터에 일측부가 연결되어 상기 구동 모터의 축과 같이 회전되며 단부에 상기 벨트와 연결되는 구동 풀리가 결합 된 모터 스핀들 유닛을 더 포함하고, 상기 절삭공구 스핀들 유닛의 단부에는 상기 벨트와 연결되는 피동 풀리가 마련될 수 있다.
상기 냉각부는, 상기 툴 포스트에 탈착 가능하게 결합 되는 냉각 커넥터; 및 상기 냉각 커넥터와 연통 되며 상기 냉각 커넥터를 통해 유입되는 공기를 상기 절삭공구 스핀들 유닛으로 공급시키는 냉각 유로를 포함할 수 있다.
상기 구동 풀리가 배치된 영역에 마련되어 상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리를 연결하는 상기 벨트의 거리를 측정하는 벨트 거리 측정센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 구동 모터의 회전력을 벨트를 이용하여 절삭 공구로 전달시키므로 각종 소음을 줄일 수 있다.
또한 가변 절삭유 노즐부에서 스프링의 변형량을 조절하여 절삭유의 누유 정도나 절삭유 노즐의 마모 정도를 조절할 수 있다.
나아가 냉각부에 의해 절삭공구 스핀들 유닛으로 유체를 공급하여 절삭공구 스핀들 유닛을 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 터렛 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 주요부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 "A" 영역의 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시된 가변 절삭유 노즐부의 확대도이다.
도 5는 도 4에 도시된 가변 절삭유 노즐부의 사용 상태도이다.
도 6은 도 2의 "B" 방향을 기준으로 벨트 거리 측정센서가 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 터렛 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요부를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 "A" 영역의 확대도이고, 도 4는 도 3에 도시된 가변 절삭유 노즐부의 확대도이고, 도 5는 도 4에 도시된 가변 절삭유 노즐부의 사용 상태도이고, 도 6은 도 2의 "B" 방향을 기준으로 벨트 거리 측정센서가 마련된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 벨트 터렛 장치(1)는, 절삭 공구(120)가 구비된 터렛 헤드(100)와, 절삭 공구(120)를 회전시키는 동력을 제공하는 구동 유닛(200)과, 터렛 헤드(100)에 마련되며 내부에 마련되는 스프링(330)의 변형량을 조절하여 절삭유의 누유 정도나 절삭유 노즐(340)의 마모 정도를 조절할 수 있는 가변 절삭유 노즐부(300)와, 구동 풀리(230)가 배치된 영역에 마련되어 구동 풀리(230)와 피동 풀리(250)를 연결하는 벨트(240)의 거리를 측정하는 벨트 거리 측정센서(400)와, 터렛 헤드(100)에 마련되며 절삭공구 스핀들 유닛(260)으로 유체를 공급하여 절삭공구 스핀들 유닛(260)을 냉각시키는 냉각부(500)를 구비한다.
터렛 헤드(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상측부가 원형 형상으로 마련될 수 있고, 중앙부에는 절삭 공구(120)에 대응되는 번호가 새겨진 네임플레이트(110)가 마련된다.
본 실시 예에서 터렛 헤드(100)의 가장자리에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 절삭 공구(120) 또는 밀 라이브 공구를 포함하는 복수의 공구가 마련된다.
구동 유닛(200)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 터렛 헤드(100)에 연결되어 절삭 공구(120)를 회전시키는 동력을 제공하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 구동 유닛(200)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 터렛 헤드(100)에 탈착 가능하게 볼트 결합 되는 구동 모터(210)와, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동 모터(210)의 축에 볼트 결합 되어 구동 모터(210)의 축과 같이 회전되는 모터 스핀들 유닛(220)과, 모터 스핀들 유닛(220)의 단부에 볼트 결합 되어 모터 스핀들 유닛(220)과 같이 회전되는 구동 풀리(230)와, 하측부가 구동 풀리(230)에 연결되는 벨트(240)와, 벨트(240)의 상단부에 연결되어 구동 풀리(230)와 같이 회전되는 피동 풀리(250)와, 피동 풀리(250)가 일단부에 결합 되고 타단부가 절삭 공구(120)에 결합 되어 벨트(240)의 회전력을 절삭 공구(120)로 전달하는 절삭공구 스핀들 유닛(260)을 포함한다.
구동 유닛(200)의 구동 모터(210)는, 스핀들 모터가 아닌 서보 모터를 적용할 수 있고, 이로 인해 본 실시 예는 스핀들 모터가 적용되는 것보다 구조를 더 콤팩트하게 할 수 있다.
구동 유닛(200)의 모터 스핀들 유닛(220)은, 구동 모터(210)의 회전력을 벨트(240)를 통해 절삭공구 스핀들 유닛(260)과 절삭 공구(120)로 순차적으로 공급하는 역할을 한다. 본 실시 예는 구동 모터(210)의 동력 전달을 모터 스핀들 유닛(220)과 같이 유닛 형태로 마련하여 모터축 지지베어링의 반경 부하를 차단할 수 있으므로 구동 모터(210)의 수명과 내구성을 향상시킬 수 있다.
구동 유닛(200)의 벨트(240)는, 구동 풀리(230)와 피동 풀리(250)에서 미끄러짐을 방지하기 위해 타이밍 벨트 형태로 마련될 수 있다.
가변 절삭유 노즐부(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 툴 포트스(TP)에 마련되며, 터렛 헤드(100)의 터렛 인덱스 회전밀착면(130)에 밀착되어 절삭유 유로(F, 도 5 참고)를 개폐하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 가변 절삭유 노즐부(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 터렛 헤드(100)와 연결되는 툴 포트스(TP)에 마련되는 노즐 블록(310)과, 노즐 블록(310)의 내부에 마련되어 노즐 블록(310)의 개방된 하측부를 밀폐하는 누름 시트(320)와, 누름 시트(320)에 하측부가 지지 되는 스프링(330)과, 스프링(330)의 상측부에 지지 되며 노즐 블록(310)의 개방된 타측부를 밀폐함과 아울러 툴 포트스(TP)에 마련된 절삭유 유로(F)를 개폐시키는 절삭유 노즐(340)과, 노즐 블록(310)의 하측부에 결합 되어 스프링(330)의 변형량을 조절하는 한 쌍의 세트 스크류(350)를 포함한다.
가변 절삭유 노즐부(300)의 노즐 블록(310)은, 툴 포트스(TP)에 분리 가능하게 볼트 결합 될 수도 있고, 툴 포트스(TP)와 일체로 마련될 수도 있다.
가변 절삭유 노즐부(300)의 누름 시트(320)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐 블록(310)의 개방된 하측부를 밀폐함과 아울러 하측에 접촉되는 한 쌍의 세트 스크류(350)에 의해 노즐 블록(310)의 높이 방향으로 상승 또는 하강(승강) 되어 스프링(330)의 변형량(스프링 정수)을 조절하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 누름 시트(320)의 외주면에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 실링 부재(360)가 마련될 수 있다.
가변 절삭유 노즐부(300)의 스프링(330)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 코일 스프링(330)을 포함하고, 세트 스크류(350)의 회전에 의해 승강 되는 누름 시트(320)에 의해 압축 또는 팽창되어 절삭유 노즐(340)에 가해지는 압력을 가변시킨다.
그 결과 가변 절삭유 노즐부(300)의 누유를 조절할 수 있고, 절삭유 노즐(340)의 마모를 최적화할 수 있다.
가변 절삭유 노즐부(300)의 절삭유 노즐(340)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 상단면에 접촉되는 터렛 인덱스 회전밀착면(130)에 의해 가압 되어 도 5에 도시된 툴 포트스(TP)의 절삭유 유로(F)를 개폐시킨다.
본 실시 예에서 절삭유 노즐(340)의 중앙부에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐홀(341)이 마련되고, 절삭유 노즐(340)이 터렛 인덱스 회전밀착면(130)에 의해 가압 되면 노즐홀(341)이 절삭유 유로(F)와 연통 되어 절삭유는 절삭유 유로(F)와 노즐홀(341)을 순차적으로 흐를 수 있다.
또한 본 실시 예에서 절삭유 노즐(340)의 외주면에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 실링 부재(360)가 마련될 수 있다.
가변 절삭유 노즐부(300)의 세트 스크류(350)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐 블록(310)의 높이 방향으로 한 쌍이 서로 분리되게 마련될 수 있고, 노즐 블록(310)에 나사 결합 될 수 있다.
벨트 거리 측정센서(400)는, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 구동 풀리(230)와 근접되게 배치되는 브래킷(B)에 마련되며, 벨트(240) 간 거리를 측정하여 벨트(240)의 파손 여부를 체크 하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 벨트 거리 측정센서(400)가 결합 되는 브래킷(B)은 터렛 헤드(100)의 하부에 볼트 결합 될 수 있고, opto-electronic sensor를 포함한다.
또한 본 실시 예에서 벨트 거리 측정센서(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 구동 풀리(230)에 근접되게 마련될 수 있다.
냉각부(500)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 툴 포스트(TP)의 하부에 마련되어 절삭공구 스핀들 유닛(260)으로 유체를 공급하여 절삭공구 스핀들 유닛(260)을 냉각시키는 역할을 한다.
본 실시 예에서 냉각부(500)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 툴 포스트(TP)에 탈착 가능하게 나사 결합 되는 냉각 커넥터(510)와, 냉각 커넥터(510)와 연통 되며 냉각 커넥터(510)를 통해 유입되는 공기를 절삭공구 스핀들 유닛(260)으로 공급시키는 냉각 유로(520)를 포함한다.
본 실시 예에서 냉각 커넥터(510)와 냉각 유로(520)는 복수로 마련될 수 있고, 냉각 유로(520)에는 공기가 공급될 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 구동 모터의 회전력을 벨트를 이용하여 절삭 공구로 전달시키므로 각종 소음을 줄일 수 있다.
또한 가변 절삭유 노즐부에서 스프링의 변형량을 조절하여 절삭유의 누유 정도나 절삭유 노즐의 마모 정도를 조절할 수 있다.
나아가 냉각부에 의해 절삭공구 스핀들 유닛으로 유체를 공급하여 절삭공구 스핀들 유닛을 냉각할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 벨트 터렛 장치
110 : 네임플레이트 120 : 절삭 공구
130 : 터렛 인덱스 회전밀착면 200 : 구동 유닛
210 : 구동 모터 220 : 모터 스핀들 유닛
230 : 구동 풀리 240 : 벨트
250 : 피동 풀리 260 : 절삭공구 스핀들 유닛
300 : 가변 절삭유 노즐부 310 : 노즐 블록
320 : 누름 시트 330 : 스프링
340 : 절삭유 노즐 341 : 노즐홀
350 : 세트 스크류 360 : 실링 부재
400 : 벨트 거리 측정센서 500 : 냉각부
510 : 냉각 커넥터 520 : 냉각 유로
B : 브래킷 F : 절삭유 유로
TP : 툴 포스트

Claims (6)

  1. 절삭 공구가 구비된 터렛 헤드;
    상기 터렛 헤드에 결합 되는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전력을 상기 절삭 공구로 전달시키는 벨트와, 일측부는 상기 벨트에 연결되고 타측부는 상기 절삭 공구에 연결되는 절삭공구 스핀들 유닛이 구비된 구동 유닛;
    상기 터렛 헤드에 마련되며 상기 절삭공구 스핀들 유닛으로 유체를 공급하여 상기 절삭공구 스핀들 유닛을 냉각시키는 냉각부; 및
    상기 터렛 헤드에 마련되며, 내부에 마련되는 스프링의 변형량을 조절하여 절삭유의 누유 정도나 절삭유 노즐의 마모 정도를 조절할 수 있는 가변 절삭유 노즐부를 포함하고,
    상기 가변 절삭유 노즐부는,
    상기 터렛 헤드와 연결되는 툴 포스트에 마련되는 노즐 블록;
    상기 노즐 블록의 내부에 마련되어 상기 노즐 블록의 개방된 일측부를 밀폐하는 누름 시트;
    상기 누름 시트에 일측부가 지지 되는 스프링;
    상기 스프링의 타측부에 지지 되며 상기 노즐 블록의 개방된 타측부를 밀폐함과 아울러 상기 툴 포스트에 마련된 절삭유 유로를 개폐시키는 절삭유 노즐; 및
    상기 노즐 블록에 결합 되어 상기 스프링의 변형량을 조절하는 세트 스크류를 포함하며,
    상기 세트 스크류는 상기 노즐 블록에 나사 결합되되, 서로 분리된 한 쌍으로 마련되고,
    상기 냉각부는,
    상기 툴 포스트에 탈착 가능하게 결합 되는 냉각 커넥터; 및
    상기 냉각 커넥터와 연통 되며 상기 냉각 커넥터를 통해 유입되는 공기를 상기 절삭공구 스핀들 유닛으로 공급시키는 냉각 유로를 포함하는 벨트 터렛 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 유닛은,
    상기 구동 모터에 일측부가 연결되어 상기 구동 모터의 축과 같이 회전되며 단부에 상기 벨트와 연결되는 구동 풀리가 결합 된 모터 스핀들 유닛을 더 포함하고,
    상기 절삭공구 스핀들 유닛의 단부에는 상기 벨트와 연결되는 피동 풀리가 마련되는 것을 특징으로 하는 벨트 터렛 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 구동 풀리가 배치된 영역에 마련되어 상기 구동 풀리와 상기 피동 풀리를 연결하는 상기 벨트의 거리를 측정하는 벨트 거리 측정센서를 더 포함하는 벨트 터렛 장치.
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