KR101796320B1 - 공작기계의 공구대 동력 전달장치 - Google Patents

공작기계의 공구대 동력 전달장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계의 공구대 동력 전달장치를 개시한다. 상기 공작기계의 공구대 동력 전달장치는, 동력을 제공하는 스핀들모터(110); 상기 스핀들모터(110)로부터의 동력을 전달하는 동력전달부(115); 공구를 장착하여 소재(Work)를 가공하는 회전공구홀더(160); 및 상기 동력전달부(115)와 상기 회전공구홀더(160)에 연결되며, 상기 동력전달부(115)로부터의 동력을 제공받아 상기 회전공구홀더(160)를 회전시키되 커플러(170)에 의해 상호 조립되는 클러치샤프트 유닛(150);을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 스핀들모터의 고속 회전 시 베벨기어에서 발생되는 발열의 영향으로 클러치샤프트의 축심과 회전공구홀더의 샤프트 축심이 불일치하게 되는 현상을 효율적으로 보상함으로써 스핀들모터에서 발생된 동력을 회전공구홀더로 전달함에 있어 소음 및 발열을 최소화시킬 수 있다.

Description

공작기계의 공구대 동력 전달장치{Apparatus for supplying power tool post}
본 발명은, 터닝센터의 공구대에 적용되어 있는 회전공구홀더의 동력 전달 계통에 관한 것으로, 특히, 스핀들모터에서 발생된 동력을 소음 및 발열을 최소화하여 회전공구홀더로 전달하기 위한 공작기계의 공구대 동력 전달장치에 관한 것이다.
공작기계에는 터닝센터, 머시닝센터, 문형머시닝센터, 스위스 턴, 방전 가공기, 수평형 NC 보링머신 등을 비롯하여 다양한 종류가 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.
이러한 공작기계들 중 터닝센터의 공구대에 대한 동력 전달 장치가 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 스핀들모터(10)에서 발생되는 회전력은 제1 및 제2 풀리(21, 22), 타이밍벨트(20), 드라이빙샤프트(30), 베벨기어(40), 클러치샤프트(50)를 거쳐 공구를 장착하여 소재(Work)를 가공하는 회전공구홀더(60)로 전달된다.
이로써 회전공구홀더(60)가 회전됨에 따라 회전공구홀더(60)에 장착되어 있는 공구(tool)를 이용하여 워크(work)를 가공할 수 있다.
그런데, 도 1과 같은 종래의 동력 전달 장치의 경우, 스핀들모터(10)의 고속 회전에 따른 베벨기어(40)의 발열이 클러치샤프트(50)에 그대로 전달됨으로써 클러치샤프트(50)의 축심과 회전공구홀더(60)의 샤프트 축심이 불일치하게 되는 문제점이 발생된다.
이처럼 클러치샤프트(50)의 축심과 회전공구홀더(60)의 샤프트 축심이 불일치하게 되면 베벨기어(40)에 편하중을 가하게 되어, 특히 스핀들모터(10)의 고속 회전 시 소음 및 발열의 원인이 되는 문제점이 있으므로 이에 대한 효율적인 구조 개선이 요구된다.
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 스핀들모터의 고속 회전 시 베벨기어에서 발생되는 발열의 영향으로 클러치샤프트의 축심과 회전공구홀더의 샤프트 축심이 불일치하게 되는 현상을 효율적으로 보상함으로써 스핀들모터에서 발생된 동력을 회전공구홀더로 전달함에 있어 소음 및 발열을 최소화시킬 수 있는 공작기계의 공구대 동력 전달장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 동력을 제공하는 스핀들모터(110); 상기 스핀들모터(110)로부터의 동력을 전달하는 동력전달부(115); 공구를 장착하여 소재(Work)를 가공하는 회전공구홀더(160); 및 상기 동력전달부(115)와 상기 회전공구홀더(160)에 연결되며, 상기 동력전달부(115)로부터의 동력을 제공받아 상기 회전공구홀더(160)를 회전시키되 커플러(170)에 의해 상호 조립되는 클러치샤프트 유닛(150);을 포함하는 공작기계의 공구대 동력 전달장치를 제공한다.
또한 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 클러치샤프트 유닛(150)은, 상기 동력전달부(115)에 연결되는 제1 클러치샤프트(151); 및 상기 제1 클러치샤프트(151)와 동축적으로 배치되고 상기 회전공구홀더(160)에 연결되는 제2 클러치샤프트(152)를 포함하며, 상기 커플러(170)는 상기 제1 및 제2 클러치샤프트(151, 152) 사이에서 상기 제1 및 제2 클러치샤프트(151, 152)를 연결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 동력전달부(115)는, 상기 스핀들모터(110)의 구동축에 연결되어 동력을 전달받는 제1 타이밍풀리(121); 상기 제1 타이밍풀리(121)로부터 동력을 전달받아 회전하는 타이밍벨트(120); 상기 타이밍벨트(120)의 회전력을 전달받아 회전하는 제2 타이밍풀리(122); 상기 제2 타이밍풀리(122)와 동축으로 배치되어 회전력을 전달받는 드라이빙샤프트(130); 상기 드라이빙샤프트(130)로부터 동력을 전달받아 회전하는 제1, 제2 베벨기어(141, 142)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스핀들모터의 고속 회전 시 베벨기어에서 발생되는 발열의 영향으로 클러치샤프트의 축심과 회전공구홀더의 샤프트 축심이 불일치하게 되는 현상을 효율적으로 보상함으로써 스핀들모터에서 발생된 동력을 회전공구홀더로 전달함에 있어 소음 및 발열을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 공작기계의 공구대 동력 전달장치의 구조도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구대 동력 전달장치의 구조도면이다.
도 3은 도 2의 A 영역의 확대도면이다.
도 4는 클러치샤프트 유닛 영역의 확대도면이다.
이하, 본 발명에 따른 공작기계의 공구대 동력 전달장치의 실시예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 공구대 동력 전달장치의 구조도이고, 도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이며, 도 4는 클러치샤프트 유닛 영역의 확대도이다.
본 실시예의 동력 전달장치는 공작기계 중에서도 터닝센터의 공구를 장착하여 소재(Work)를 가공하는 회전공구홀더(160)에 동력을 전달할 때 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 공구대 동력 전달장치는, 스핀들모터(110), 동력전달부(115), 회전공구홀더(160), 그리고 커플러(170)에 의해 상호 조립되는 클러치샤프트 유닛(150)포함한다.
스핀들모터(110)는 동력을 제공하는 부분이다. 고속 회전이 가능할수록 워크의 가공 속도가 빨라진다.
동력전달부(115)는 스핀들모터(110)로부터의 동력을 전달하는 부분이다.
이러한 동력전달부(115)는, 동력이 전달되는 방향을 따라 상호 연결되는 제1 타이밍풀리(121), 타이밍벨트(120), 제2 타이밍풀리(122), 드라이빙샤프트(130), 제1 베벨기어(141), 제2 베벨기어(142)를 포함한다.
회전공구홀더(160)는 워크를 가공하는 툴(tool)이 장착되는 부분으로서, 툴을 회전시킴으로써 워크를 가공하도록 한다.
한편, 클러치샤프트 유닛(150)은, 동력전달부(115)와 회전공구홀더(160)에 연결되며, 동력전달부(115)로부터의 동력을 제공받아 회전공구홀더(160)를 회전시키는 역할을 한다.
종래, 단일 샤프트 형태의 클러치샤프트(50, 도 1 참조)가 적용되어 왔던 것에 반해, 본 실시예의 경우, 커플러(170)에 의해 상호 조립되는 클러치샤프트 유닛(150)을 적용하고 있다.
클러치샤프트 유닛(150)은, 동력전달부(115)의 제2 베벨기어(142)에 연결되는 제1 클러치샤프트(151)와, 제1 클러치샤프트(151)와 동축적으로 배치되고 회전공구홀더(160)에 연결되는 제2 클러치샤프트(152)를 포함한다.
이러한 클러치샤프트 유닛(150)의 구조에서 커플러(170)는 제1 및 제2 클러치샤프트(151, 152) 사이에서 상기 제1 및 제2 클러치샤프트(151, 152)를 연결하도록 마련된다.
커플러(170)는 스핀들모터(110)의 고속 회전 시 발열에 의해 제2 클러치샤프트(152)와 회전공구홀더(160)의 샤프트 축심이 불일치되는 현상을 보상하는 역할을 한다. 커플러(170)는 금속 재질 혹은 기계적인 강도가 우수한 엔지니어링 플라스틱 등으로 제작될 수 있다.
본 실시예의 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 클러치샤프트(151)의 일단부(151a)는 커플러(170)의 일단부에 형성되는 요홈(170a)에 요철 결합되는 형태로 결합되고, 제2 클러치샤프트(152)의 일단부는 상기 커플러(170)의 타단부에 압입되는 형태로 결합되고 있는데, 이러한 결합 구조는 하나의 예일 뿐 이의 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.
이러한 구성을 갖는 공작기계의 공구대 동력 전달장치의 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.
스핀들모터(110)에서 동력이 제공되면, 스핀들모터(110)로부터의 동력은 제1 타이밍풀리(121), 타이밍벨트(120), 제2 타이밍풀리(122), 드라이빙샤프트(130), 제1 베벨기어(141), 제2 베벨기어(142)의 순으로 전달된다.
이어 전달된 동력이 제1 클러치샤프트(151), 커플러(170) 및 제2 클러치샤프트(152)를 동작시킴으로써 최종적으로 회전공구홀더(160)가 회전 구동될 수 있다.
한편, 종래와 달리 본 실시예의 경우, 클러치샤프트가 제1 클러치샤프트(151)와 제2 클러치샤프트(152)로 분리되어 있고, 제1 클러치샤프트(151)와 제2 클러치샤프트(152) 사이에 커플러(170)가 마련되어 제1 클러치샤프트(151)와 제2 클러치샤프트(152)를 연결하는 구조를 제시하고 있다.
이에 따라, 스핀들모터(110)의 고속 회전 시 발열에 의한 제2 클러치샤프트(152)의 축심과 회전공구홀더(160)의 샤프트 축심이 불일치되는 현상을 커플러(170)가 보상, 즉 흡수할 수 있다. 따라서 소음 및 발열을 최소화함으로써 생산성을 증대시킬 수 있고, 필드클레임을 최소화 할 수 있게 된다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예에 따르면, 스핀들모터(110)의 고속 회전 시 베벨기어(141, 142)에서 발생되는 발열의 영향으로 제2 클러치샤프트(142)의 축심과 회전공구홀더(160)의 샤프트 축심이 불일치하게 되는 현상을 효율적으로 보상함으로써 스핀들모터(110)에서 발생된 동력을 회전공구홀더(160)로 전달함에 있어 소음 및 발열을 최소화시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110: 스핀들모터 115: 동력전달부
120: 타이밍벨트 121: 제1 타이밍풀리
122: 제2 타이밍풀리 130: 드라이빙샤프트
141: 제1 베벨기어 142: 제2 베벨기어
150: 클러치샤프트 유닛 151: 제1 클러치샤프트
152: 제2 클러치샤프트 160: 회전공구홀더
170: 커플러

Claims (3)

  1. 동력을 제공하는 스핀들모터(110);
    상기 스핀들모터(110)로부터의 동력을 전달하는 동력전달부(115);
    공구를 장착하여 소재(Work)를 가공하는 회전공구홀더(160); 및
    상기 동력전달부(115)와 상기 회전공구홀더(160)에 연결되며, 상기 동력전달부(115)로부터의 동력을 제공받아 상기 회전공구홀더(160)를 회전시키되 커플러(170)에 의해 상호 조립되는 클러치샤프트 유닛(150)
    을 포함하며,
    상기 클러치샤프트 유닛(150)은,
    상기 동력전달부(115)에 연결되는 제1 클러치샤프트(151); 및
    상기 제1 클러치샤프트(151)와 동축적으로 배치되고 상기 회전공구홀더(160)에 연결되는 제2 클러치샤프트(152)
    를 포함하고,
    상기 커플러(170)는 상기 제1 클러치샤프트(151)와 상기 제2 클러치샤프트(152) 사이에서 상기 제1 클러치샤프트(151)와 상기 제2 클러치샤프트(152)를 연결하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구대 동력 전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 클러치샤프트(151)의 일단부(151a)는 상기 커플러(170)의 일단부에 형성된 요홈(170a)에 요철 결합되는 형태로 결합되고,
    상기 제2 클러치샤프트(152)의 일단부는 상기 커플러(170)의 타단부에 압입되는 형태로 결합되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구대 동력 전달 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달부(115)는, 상기 스핀들모터(110)의 구동축에 연결되어 동력을 전달받는 제1 타이밍풀리(121);
    상기 제1 타이밍풀리(121)로부터 동력을 전달받아 회전하는 타이밍벨트(120); 상기 타이밍벨트(120)의 회전력을 전달받아 회전하는 제2 타이밍풀리(122);
    상기 제2 타이밍풀리(122)와 동축으로 배치되어 회전력을 전달받는 드라이빙샤프트(130);
    상기 드라이빙샤프트(130)로부터 동력을 전달받아 회전하는 제1, 제2 베벨기어(141, 142)를 포함하며,
    상기 제1 클러치샤프트(151)는 상기 제2 베벨기어(142)에 연결되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 공구대 동력 전달장치.
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