KR101945209B1 - 보링 머신용 페이싱 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고 또한 공구의 위치 이송 제어가 가능한 보링 머신용 페이싱 헤드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 주축을 포함하는 보링 머신 주축대에 고정되는 고정부와 상기 고정부에 회전결합하여 상기 주축대와 동일한 속도로 회전하는 회전부와 상기 회전부 정면에 슬라이드 가능하게 결합하는 이송부를 포함하는 보링 머신용 페이싱 헤드에 있어서, 상기 회전부에 회전결합하며, 일단에 이송 베벨기어가 형성되며, 상기 이송부에 형성된 너트부가 치합하는 리드스크류; 상기 회전부 중 고정부 내면에 위치하는 내면부에 형성된 내면기어; 상기 내면부 외부에 회전 결합하며 상기 이송 베벨기어와 치합하며, 일단에 회전기어가 형성된 회전 베벨기어; 및 상기 고정부 내부에 고정되며, 모터의 회전에 의하여 회전하는 웜과 내면기어가 입력 요소로 작용하고, 상기 회전기어가 출력 요소로 작용하는 유성기어모듈;을 포함하며, 상기 모터의 회전에 의하여 상기 이송부가 이송하는 것을 특징으로 한다.

Description

보링 머신용 페이싱 헤드{Facing head for boring machine}

본 발명은 보링 머신용 페이싱 헤드에 관한 것으로 더욱 상세하게는 공구고정부를 헤드의 반경 방향으로 구동하여 다양한 작업을 수행할 수 있는 보링 머신용 페이싱 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 페이싱 헤드는 보링 머신, 드릴 머신, 밀링 머신, 선반 등과 같이 회전하는 주축에 부착되어 보링, 내경 절삭, 외면 절삭 등과 같은 가공 시 그 가공의 능률을 향상시키는 치공구 유닛을 의미한다.

상기와 같은 페이싱 헤드에는 절삭공구가 탈착 가능하게 장착되며 절삭 공구의 장착 위치는 사전에 형성된 홀 등에 별도의 클램프 부재 등을 이용하여 조절할 수 있다.

상기와 같은 기능을 하는 페이싱 헤드는 다양한 방식들이 제안되어 사용되고 있다. 예를 들면, 등록특허 제996031호에는 상기 스핀들 헤드의 전면에 탈착 가능하게 장착되는 서브스핀들 하우징과; 상기 메인스핀들과 일축상에 배치되어 상기 서브스핀들 하우징내에 회전 가능하게 설치되고, 일단에 공구포트를 갖고 타단에 상기 메인스핀들의 회전동력을 전달받도록 연결수단을 갖는 서브스핀들과; 상기 서브스핀들내에 동축상으로 이동 가능하게 배치됨과 동시에 스핀들 헤드측으로 스프링력에 의해 밀어 붙여진 푸시로드와; 상기 공구포트에 삽입된 공구의 풀스터드와 푸시로드가 만나는 위치에 해당하는 서브스핀들의 둘레에 체결되어 축방향으로 위치 이동가능하게 설치된 클램핑 슬리브와; 상기 서브스핀들에 방사상으로 복수개 배치됨과 동시에 스프링력을 받아 상기 클램프 슬리브의 내측 양쪽의 경사면에 각기 접하도록 설치되어, 클램프 슬리브의 위치 이동에 따라 서로 반대 방향으로 이동 작동하여 상기 공구와 푸시로드를 동시에 서로 반대 동작으로 클램프/언클램프시키는 클램프 플런저 및 언클램프 플런저를 포함하는 공작기계의 스핀들 어태치먼트 장치가 개시되어 있다.

또한, 등록특허 제1441760호에는 고정체에 베어링 결합되어 회전 가능한 밀링스핀들; 상기 밀링스핀들의 내측에 결합되어 일체로 회전되며 왕복이송가능한 보링스핀들; 상기 고정체의 일측에 결합된 플렌지; 고정바디와, 상기 고정바디에 지지되되 상기 밀링스핀들과 선택적으로 결합되는 회전바디로 구성되는 페이싱 헤드; 및 상기 고정체와 상기 플렌지의 사이로 승하강 가능하게 장착되는 로드와, 상기 로드와 일체로 연결되어 연동되며 단부에 돌출부가 구비된 푸셔와, 상기 플렌지와 상기 회전바디의 일단 사이 공간부에 설치되며 일측에 상기 푸셔의 돌출부와 맞물리는 요홈이 형성되어 연동되는 록킹키와, 상기 록킹키를 관통하여 상기 회전바디의 일단에 체결되는 볼트와, 상기 볼트의 외주에 설치되는 코일스프링으로 구성되는 록킹키조립체;를 포함하는 페이싱 헤드의 결합구조가 개시되어 있다.

또한, 등록특허 제1483784호에는 스핀들 어셈블리로부터 동작력을 제공받아 선택적으로 전후 이동하며, 전방측 끝단에는 공구홀더가 이동되는 방향측의 두 벽면이 서로 동일 방향으로 경사지게 형성된 웨지부가 구비되어 이루어진 동작축; 스핀들 어셈블리의 전방에 위치되면서 전면에는 직경 방향으로 슬라이딩홈이 요입 형성됨과 더불어 후면 중앙으로는 상기 동작축의 웨지부가 관통되도록 설치되는 헤드본체; 상기 헤드본체의 슬라이딩홈 내에 수용되어 상기 슬라이딩홈을 따라 이동 가능하게 설치됨과 더불어 전면에는 공구홀더가 결합되고, 후면 중앙측 부위에는 그의 무게 중심에 이르기까지 요입된 안착홈이 형성되어 이루어진 무빙슬라이드; 상기 무빙슬라이드의 안착홈 내에 고정됨과 더불어 상기 동작축을 이루는 웨지부를 중심으로 상기 무빙슬라이드의 이동 방향측에 서로 대응되게 위치되며, 상기 웨지부와 대향되는 측의 벽면은 상기 웨지부의 경사와 대응되는 경사면으로 형성되면서 상기 웨지부의 경사진 두 벽면에 각각 밀착되어, 상기 동작축의 전후 이동에 의해 상기 동작축의 이동 방향과는 수직한 방향으로 이동되는 한 쌍의 슬라이드블록;을 포함하여 구성되며, 상기 헤드본체의 후면에는 상기 동작축이 관통되는 부위로부터 스핀들 어셈블리 내에 이르기까지 후방으로 연장되면서 상기 동작축의 둘레면 일부를 감싸도록 허브부가 더 형성되고, 헤드본체의 후면과 스핀들 어셈블리의 전면 사이에는 상기 헤드본체를 상기 스핀들 어셈블리에 결합하는 결합플레이트가 더 포함는 페이싱 헤드가 개시되어 있다.

상기의 특허들은 다양한 기능들이 추가되는 구성으로 특별한 용도에 적합하도록 설계된 장점이 있으나, 공구가 장착되는 홀드가 수동으로 이송되어 통상 수동 공작 기계에 사용되는 구성이 주를 이루고, 또한 NC공작기계에 장착 시에는 NC제어장치와 연동되지 않는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 구조가 간단하고 또한 공구의 위치 이송 제어가 가능한 보링 머신용 페이싱 헤드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 주축을 포함하는 보링 머신 주축대에 고정되는 고정부와 상기 고정부에 회전결합하여 상기 주축대와 동일한 속도로 회전하는 회전부와 상기 회전부 정면에 슬라이드 가능하게 결합하는 이송부를 포함하는 보링 머신용 페이싱 헤드에 있어서, 상기 회전부에 회전결합하며, 일단에 이송 베벨기어가 형성되며, 상기 이송부에 형성된 너트부가 치합하는 리드스크류; 상기 회전부 중 고정부 내면에 위치하는 내면부에 형성된 내면기어; 상기 내면부 외부에 회전 결합하며 상기 이송 베벨기어와 치합하며, 일단에 회전기어가 형성된 회전 베벨기어; 및 상기 고정부 내부에 고정되며, 모터의 회전에 의하여 회전하는 웜과 내면기어가 입력 요소로 작용하고, 상기 회전기어가 출력 요소로 작용하는 유성기어모듈;을 포함하며, 상기 모터의 회전에 의하여 상기 이송부가 이송하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 유성기어모듈은: 상기 고정부에 고정되는 고정축; 상기 고정축에 회전결합하는 윔기어; 상기 웜기어 일면에 위치하며 상기 고정축에 회전결합하는 좌 선기어; 상기 웜기어 타면에 위치하며 상기 고정축에 회전결합하는 우 선기어; 및 상기 웜기어에 형성된 홀에 회전결합하는 복수의 유성기어;를 포함하며, 상기 내면기어는 상기 우 선기어에 치합하고, 상기 웜은 상기 웜기어에 치합하고, 상기 회전기어는 상기 좌 선기어에 치합하며, 상기 유성기어는 상기 우 선기어와 좌 선기어에 각각 치합하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 좌 선기어는 제1좌기어 및 제2좌기어가 일체로 형성되고, 상기 우 선기어는 제1우기어와 제2우기어가 일체로 형성되고, 상기 유성기어는 상기 윔기어의 각면에 위치하는 제1기어 및 제2기어가 일체로 형성되며, 상기 제2우기어는 상기 내면기어에 치합하고, 상기 제1좌기어는 상기 회전기어에 치합하고, 상기 제1기어는 상기 제2좌기어에 치합하고, 상기 제2기어는 상기 제1우기어에 치합하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 유성기어의 기어비는 상기 웜기어가 정지 시 상기 회전기어와 상기 내면기어가 동일한 방향과 동일한 회전수가 되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 웜에는 회전수를 감지하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보링 머신용 페이싱 헤드는 보링 머신 주축대에 부착되는 고정부, 상기 고정부에 회전결합하며 주축과 연결되어 회전하는 회전부, 상기 회전부에 결합하되, 회전부의 반경 방향으로 이송하는 이송부 및 상기 고정부 내부에 위치하며, 상기 이송부를 이송하는 모터 및 변속부로 구성되는 이송구동부를 포함하여 구성되어, 구조가 간단하고, 이송부의 위치를 제어 가능하여, 다양한 형태의 공작물을 가공할 수 있으며, 또한 기 설치된 제어장치와 연동하여 제어가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 보링 머신용 페이싱 헤드의 사시도이며,
도 2는 도 1의 단면도이며,
도 3은 도 2에 도시된 유성기어모듈의 구성도이며,
도 4는 도 2의 작동 상태도이며,
도 5는 모터의 배치도이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 보링 머신용 페이싱 헤드(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 주축(11)이 형성된 주축대(10)에 결합하는 고정부(20), 상기 고정부(20)에 회전결합하며, 상기 주축(11)가 직결되어 회전하는 회전부(30), 상기 회전부(30)의 측면에 위치하며, 상기 회전부(30)의 반경 방향으로 이송하는 이송부(40)를 포함하며, 상기 이송부(40)의 이송을 수행하는 이송구동부(50)를 포함하여 구성된다.

상기 회전부(30)는 외면부(31)와 내면부(32)로 구성되며, 상기 내면부(32)가 상기 고정부(20) 중앙에 베어링을 매개로 삽입되며, 회전 가능하게 결합한다. 또한 상기 내면부(32) 끝단이 상기 주축(11)가 연결되어 주축(11)이 회전하면, 동시에 회전한다.

그리고, 상기 이송부(40)는 상기 회전부(30)의 외면에 중앙에 슬라이드 가능하게 결합하여 회전부(30)의 반경 방향으로 이송 가능하게 구성되며, 상기 이송은 상기 이송구동부(50)에 의하여 수행된다.

또한 이송부(40) 외면에는 공구 장착을 위한 결합구들이 형성되며, 상기 이송구동부(50)는 상기 고정부(20) 내부에 위치하며, 상기 이송구동부(50)의 동작과 제어를 위한 각종 전선들은 상기 고정부(20) 외면에 형성된 홀을 통하여 외부로 인출된다.

상기 이송구동부(50)를 구동하면, 상기 이송부(40)가 회전부(30)의 반경방향으로 이동한다. 따라서 상기 이송부(40) 외면에 공구를 고정하는 경우, 상기 이송구동부(50)를 구동하면, 공구의 회전 반경이 변경되어 다양한 직경의 홀 또는 원형봉 등을 편리하게 가공할 수 있다.

한편, 이송구동부(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, 베벨 기어, 리드스크류, 웜기어 및 유성기어모듈의 조합으로 구성되는 변속부(60)와 상기 변속부(60)에 치합되는 윔에 연결되는 모터(51)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 회전부(30)에는 반경 방향으로 리드스크류(61)가 회전 가능하게 결합하며, 상기 리드스크류(61)의 일측에는 이송 베벨기어(62)가 형성된다.

그리고 상기 리드스크류(61)에는 상기 이송부(40) 하단에 형성된 너트부(41)가 치합하며, 따라서 상기 이송 베벨기어(61)를 회전시키면, 리드스크류(61)가 회전하고, 결과적으로 상기 이송부(40)가 상하로 이송한다.

나머지 이송구동부(50)의 구성은 상기 이송 베벨기어(62)를 회전시키기 위한 구성들로 다음과 같이 구성된다.

상기 이송 베벨기어(61)는 회전부(20)의 내면부(22)에 회전 결합하는 회전 베벨기어(63)와 결합한다.

한편, 상기 회전 베벨기어(63)의 일측에는 회전기어(64)가 형성되어 있으며, 상기 회전부(30)의 내면부(32)에는 내면기어(33)가 형성되어 있다.

또한 상기 고정부(20)는 유성기어모듈(70)을 포함하며, 상기 유성기어모듈(70)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(20)에 고정되는 고정축(71), 상기 고정축(71)에 회전 결합하는 좌 선기어(72), 우 선기어(75) 및 웜기어(78), 상기 웜기어(78)에 형성된 홀에 관통 결합하여 회전 결합하는 다수의 유성기어(80)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 웜기어(78)는 유성기어(80)의 공전을 결정하는 캐리어 역할을 한다.

그리고 상기 좌 선기어(72)는 제1좌기어(73)와 제2좌기어(74)가 일체로 형성되고, 상기 우 선기어(75)는 제1우기어(76) 및 제2우기어(77)가 일체로 형성되며, 상기 유성기어(80)는 제1기어(81)와 제2기어(82)가 일체로 형성되어 있다. 특히 상기 제1기어(81)와 제2기어(82)는 각각 상기 웜기어(78)의 각 측면에 배치된다.

한편, 상기 회전 베벨기어(63) 일측에 형성된 회전기어(64)는 상기 좌 선기어(72) 중 제1좌기어(73)에 치합한다.

그리고 상기 제2좌기어(74)는 유성기어(80) 중 제1기어(81)와 치합하며, 유성기어(80) 중 제2기어(82)는 우 선기어(75)의 제1우기어(76)와 치합한다.

마지막으로 제2우기어(77)는 상기 회전부(30)의 내면부(32)에 형성된 내면기어(33)에 치합한다.

즉, 회전부(30)의 회전은 상기 우 선기어(75)로 입력되고, 유성기어(80)로 전달된 후, 좌 선기어(72)를 통하여 회전 베벨기어(63)로 출력된다.

이때 상기 웜기어(78)가 회전하는 경우에는 웜기어(78)의 회전은 유성기어(80)에 공전을 발생시켜 그 영향이 상기 좌 선기어(72)를 통하여 추가로 상기 베벨기어(63)로 출력된다.

한편, 상기 웜기어(78)가 정지 시에는 상기 회전부(30)의 회전 속도와 동일하게 상기 회전 베벨기어(63)가 회전하도록 상기 좌 선기어(72), 우 선기어(75), 유성기어(80)에 형성된 기어들의 변속비를 설정하도록 구현한다.

따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 웜기어(78) 회전수에 따라 상기 회전 베벨기어(63)의 회전수(유성기어(80)의 공전 운동에 따라 변환)를 증감시킬 수 있으며, 상기 회전 베벨기어(63)의 회전수 증감량에 따라 상기 이송 베벨기어(62)를 회전시켜 상기 이송부(40)의 이송량을 제어할 수 있다.

한편, 상기 웜기어(78)의 외면에는 웜(85)이 결합하며, 상기 웜(85)은 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(90) 회전축(91)과 벨트 등에 의한 연결되는 전동장치(92)와 결합하여 모터(90)의 회전에 따라 회전한다.

상기 전동장치(92)는 모터(90)의 설치 위치에 따라 변경 가능하다.

한편, 상기 웜(85)에는 회전수를 감지하는 센서를 부착하여 상기 웜(85)의 회전수에 따른 이송부(40)의 이송량을 산정하여 최대 최소 이송 시에 진행을 중지하는 제어를 수행할 수 있다.

상기 센서는 이송부(40)의 이송위치 한계를 직접 인식하는 리밋스위치 형태의 구성으로도 구현 가능하다.

본 발명에 따른 보링 머신용 페이싱 헤드(100)는 유성기어모듈(70)과 모터(51)가 고정부(20)에 고정되는 구성으로 전원 등의 인출이 용이하여 구조가 단순한 장점이 있으면서, 이송부(40)를 작업중에도 이송할 수 있으므로, 다양한 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

10: 주축대 11: 주축
20: 고정부 30: 회전부
31: 외면부 32: 내면부
33: 내면기어 40: 이송부
41: 너트부 50: 이송구동부
51: 모터 61: 리드스크류
62: 이송 베벨기어 63: 회전 베벨기어
64: 회전기어 70: 유성기어모듈
71: 고정축 72: 좌 선기어
73: 제1좌기어 74: 제2좌기어
75: 우 선기어 76: 제1우기어
77: 제2우기어 78: 웜기어
80: 유성기어 81: 제1기어
82: 제2기어 85: 웜
100: 보링 머신용 페이싱 헤드

Claims (5)

1. 주축을 포함하는 보링 머신 주축대에 고정되는 고정부와 상기 고정부에 회전결합하여 상기 주축대와 동일한 속도로 회전하는 회전부와 상기 회전부 정면에 슬라이드 가능하게 결합하는 이송부를 포함하는 보링 머신용 페이싱 헤드에 있어서,
   상기 회전부에 회전결합하며, 일단에 이송 베벨기어가 형성되며, 상기 이송부에 형성된 너트부가 치합하는 리드스크류;
   상기 회전부 중 고정부 내면에 위치하는 내면부에 형성된 내면기어;
   상기 내면부 외부에 회전 결합하며 상기 이송 베벨기어와 치합하며, 일단에 회전기어가 형성된 회전 베벨기어; 및
   상기 고정부 내부에 고정되며, 모터의 회전에 의하여 회전하는 웜과 내면기어가 입력 요소로 작용하고, 상기 회전기어가 출력 요소로 작용하는 유성기어모듈;을 포함하며,
   상기 모터의 회전에 의하여 상기 이송부가 이송하는 것을 특징으로 하는 보링 머신용 페이싱 헤드.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 유성기어모듈은:
   상기 고정부에 고정되는 고정축;
   상기 고정축에 회전결합하는 윔기어;
   상기 웜기어 일면에 위치하며 상기 고정축에 회전결합하는 좌 선기어;
   상기 웜기어 타면에 위치하며 상기 고정축에 회전결합하는 우 선기어; 및
   상기 웜기어에 형성된 홀에 회전결합하는 복수의 유성기어;를 포함하며,
   상기 내면기어는 상기 우 선기어에 치합하고, 상기 웜은 상기 웜기어에 치합하고, 상기 회전기어는 상기 좌 선기어에 치합하며, 상기 유성기어는 상기 우 선기어와 좌 선기어에 각각 치합하는 것을 특징으로 하는 보링 머신용 페이싱 헤드.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 좌 선기어는 제1좌기어 및 제2좌기어가 일체로 형성되고, 상기 우 선기어는 제1우기어와 제2우기어가 일체로 형성되고, 상기 유성기어는 상기 윔기어의 각면에 위치하는 제1기어 및 제2기어가 일체로 형성되며, 상기 제2우기어는 상기 내면기어에 치합하고, 상기 제1좌기어는 상기 회전기어에 치합하고, 상기 제1기어는 상기 제2좌기어에 치합하고, 상기 제2기어는 상기 제1우기어에 치합하는 것을 특징으로 하는 보링 머신용 페이싱 헤드.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 유성기어의 기어비는 상기 웜기어가 정지 시 상기 회전기어와 상기 내면기어가 동일한 방향과 동일한 회전수가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 보링 머신용 페이싱 헤드.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 웜에는 회전수를 감지하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보링 머신용 페이싱 헤드.
   
   
   
   
   
   

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