KR101972453B1 - 공작기계의 ｃ축 브레이크 장치 - Google Patents

공작기계의 ｃ축 브레이크 장치 Download PDF

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Abstract

주축(200)의 둘레를 감싸도록 배치된 디스크(210)의 회전을 제어하는 공작기계의 C축 브레이크 장치(100)에 관한 것으로, 상기 주축(200)과 상기 디스크(210)를 내부에 장착하는 기어박스(110)와; 상기 기어박스(110) 내에 배치되며, 유체압이 공급되도록 내부에 유체압공급로(122)가 형성된 실린더(120)와; 상기 실린더(120) 내에서 유체압에 의해 동작되는 피스톤(130)과; 상기 기어박스(110)의 내부에 위치하면서 상기 피스톤(130)의 동작에 따른 압력을 전달받아 상기 디스크(210)를 압착하여 제동력을 발생시키는 브레이크 패드(140); 및 상기 브레이크 패드(140)에 인접되게 위치하면서 제동시 상기 브레이크 패드(140)에 의한 압착력을 탄성력으로 비축하며, 제동 해제시 비축된 탄성력으로 상기 디스크(210)로부터 상기 브레이크 패드(140)가 떨어지도록 하는 탄성체(150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작기계의 Ｃ축 브레이크 장치{C-shaft brake device for machine tools}
본 발명은 공작기계의 C축 브레이크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스핀들 잠금 너트에 걸리는 힘을 감소시켜 스핀들 잠금 너트의 풀림을 방지할 수 있고, C축 작동에 따른 공작물의 가공시 정밀도를 개선할 수 있을 뿐만 아니라 구조를 단순화하여 공작기계에 사용되는 부가장치의 장착이 용이하고, 수리 또는 교체시 손쉽게 작업할 수 있도록 하는 공작기계의 C축 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공작기계, 특히 터닝센터는 일반적인 선삭 뿐만 아니라 회전이송축 기능인 C축 기능을 주축에 부가하여 원통형 형상의 제품뿐만 아니라 각진 모양의 제품도 밀링공구로 가공이 가능하다.
도 1 및 도 2는 종래 공작기계의 C축 브레이크 장치를 설명하기 위한 도면으로, 도 2는 도 1에 도시된 "A"의 확대도이다.
도 1에는 C축 기능을 갖는 공작기계가 나타나 있으며, 공작물을 주축(20)의 척(Chuck, 30)에 물린 후 소정의 각도로 위치를 잡은 다음 공구대에 있는 공구, 예를 들어 밀링공구로 가공함으로써 각진 형상의 제품생산이 가능하게 된다.
주축(20)은 척 어댑터(32)에 의해 척(30)에 연결되는데, 주축(20)과 척 어댑터(32)는 스핀들 잠금 너트(34)에 의해 결속된다. 또한, 기어박스(50)는 주축(20)의 회전에 사용하는 기어 장치가 내장된다.
이러한 공작기계는 브레이크 장치(10)를 이용하여 주축(20)의 회전을 제어하는 상태에서 원통형 형상의 제품 등을 가공하게 된다.
즉, 도 2에 도시된 것과 같이, C축은 통상적으로 브레이크 장치(10)의 브레이크 패드(12)를 사용하여 주축(20)의 둘레에 형성된 디스크(22)를 가압함으로써 주축(20)이 회전하지 않도록 고정시켜 가공하는 것이다.
그런데, 이와 같은 종래의 공작기계는 브레이크 장치(10)가 주축(20)의 헤드 끝단에 위치해 있다. 이러한 경우, 쿨런트 수집장치(도시하지 않음)를 공작기계에 장착하기 위한 어댑터 로드(40)의 길이가 길어지게 된다. 특히, 공작기계를 프론트 척과 리어 척으로 이루어지는 트윈 척킹(Twin Chucking) 장치로 구성할 경우 어댑터 로드(40)의 길이가 길 경우 척(30)의 회전시 스핀들 잠금 너트(34)에 큰 힘(Torque)이 작용하여 스핀들 잠금 너트가 풀릴 우려가 있었다.
또한, 브레이크 장치(10)의 작동 시 브레이크 장치(10)와 척(30) 및 공작물의 무게로 인한 관성에 의해서 미세한 비틀림이 발생할 수 있다. 공작기계는 마이크론 단위의 정밀도를 요하는 기계이므로, 이와 같은 비틀림의 발생은 장비가공 신뢰도를 떨어뜨리는 요인이 될 수 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 스핀들 잠금 너트에 걸리는 힘을 감소시켜 스핀들 잠금 너트의 풀림을 방지할 수 있는 공작기계의 C축 브레이크 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또, C축 작동에 따른 공작물의 가공시 정밀도를 개선할 수 있는 공작기계의 C축 브레이크 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 구조를 단순화하여 공작기계에 사용되는 부가장치의 장착이 용이하고, 수리 또는 교체시 손쉽게 작업할 수 있도록 하는 공작기계의 C축 브레이크 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 주축의 둘레를 감싸도록 배치된 디스크의 회전을 제어하는 공작기계의 C축 브레이크 장치는, 상기 주축과 상기 디스크를 내부에 장착하는 기어박스와; 상기 기어박스 내에 배치되며, 유체압이 공급되도록 내부에 유체압공급로가 형성된 실린더와; 상기 실린더 내에서 유체압에 의해 동작되는 피스톤과; 상기 기어박스의 내부에 위치하면서 상기 피스톤의 동작에 따른 압력을 전달받아 상기 디스크를 압착하여 제동력을 발생시키는 브레이크 패드; 및 상기 브레이크 패드에 인접되게 위치하면서 제동시 상기 브레이크 패드에 의한 압착력을 탄성력으로 비축하며, 제동 해제시 비축된 탄성력으로 상기 디스크로부터 상기 브레이크 패드가 떨어지도록 하는 탄성체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 피스톤과 상기 브레이크 패드 사이에는, 상기 피스톤의 구동력을 상기 브레이크 패드에 전달하는 동력전달부재가 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 동력전달부재는 상기 피스톤의 일단에 장착되어 상기 피스톤과 일체로 동작하면서, 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간극을 조절할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 공작기계의 C축 브레이크 장치는 스핀들 잠금 너트에 걸리는 힘을 감소시켜 스핀들 잠금 너트의 풀림을 방지할 수 있다.
또, C축 작동에 따른 공작물의 가공시 정밀도를 개선할 수 있다.
또한, 구조를 단순화하여 공작기계에 사용되는 부가장치의 장착이 용이하고, 수리 또는 교체시 손쉽게 작업할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 공작기계의 C축 브레이크 장치를 나타낸 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 C축 브레이크 장치를 나타낸 도면.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 C축 브레이크 장치의 사용상태를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 C축 브레이크 장치에 대해서 설명한다. 이때, 본 명세서에서 지칭하는 공작기계는 주축의 양단에 프론트 척과 리어 척을 갖는 터닝 센터인 것을 예로 들어 설명한다. 또한, 본 발명에서 설명하는 척은 리어 척(Rear Chuck)을 의미하는 것으로, 프론트 척은 생략한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 C축 브레이크 장치를 나타낸 도면으로, 도 4는 도 3에 도시된 "B"의 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 C축 브레이크 장치(100)는 크게 기어박스(110)와 실린더(120), 피스톤(130), 브레이크 패드(140) 및 탄성체(150)를 포함하여 구성된다.
기어박스(110)는 바람직하게는 주축(20)의 회전에 사용하는 기어 장치가 내장되는 부분으로, 주축(200)과 떨어져 형성되고, 내측에 디스크(210)가 위치하게 된다. 종래 사용되는 기어박스(도 1의 50)의 경우 내부에 비어있는 공간이 구비된다. 이에, 본 발명에서는 기어박스(110) 내의 빈 공간과, 내측벽을 브레이크 장치(100)의 일부로 사용하게 된다.
실린더(120)는 기어박스(110) 내에 배치되며 유체압, 예를 들어 유압이나 공압이 공급되도록 내부에 유체압공급로(122)가 형성되어 하기에 서술하는 피스톤(130)이 왕복운동을 할 수 있도록 하는 부분이다.
피스톤(130)은 실린더(120) 내에서 유체압에 의해 동작되어 하기의 브레이크 패드(140)를 디스크(210)측으로 밀착시키는 역할을 하게 된다.
브레이크 패드(140)는 기어박스(110)의 내부에 위치하면서, 피스톤(130)의 동작에 따른 압력을 전달받아 디스크(210)를 압착하여 제동력을 발생시킨다. 또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서 브레이크 패드(140)는 기어박스(110)의 내측벽과의 사이에 디스크(210)가 위치하도록 배치되고, 피스톤(130)의 동작에 따라 기어박스(110)의 내측벽과 함께 디스크(210)를 가압하여 제동력을 발생시킬 수 있다. 이와 같이, 브레이크 패드(140)는 디스크(210)와 직접적으로 면접촉하게 되므로 마찰에 강한 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 브레이크 패드(140)와 마찬가지로 디스크와 직접적으로 면접촉하게 되는 기어박스(110)의 내측벽 또한 마찰에 강한 재질로 형성될 수 있다.
탄성체(150)는 브레이크 패드(140)에 인접하게 위치하면서 제동시 브레이크 패드(140)에 압착력을 탄성력으로 비축하고, 제동 해제시에는 비축된 탄성력으로 디스크(210)로부터 브레이크 패드(140)가 떨어지도록 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서 탄성체(150)는 디스크(210)로부터 떨어져 기어박스(110)의 내측벽에 장착되고, 디스크(210)의 제동시 브레이크 패드(140)에 의해 탄성력을 비축하며, 디스크(210)의 제동 해제시 디스크(210)로부터 브레이크 패드(140)가 떨어지도록 하는 구성요소이다.
한편, 본 발명에서는 피스톤(130)과 브레이크 패드(140) 사이에 피스톤(130)의 구동력을 브레이크 패드(140)에 전달하도록 하는 동력전달부재(160)가 더 포함된다. 동력전달부재(160)는 피스톤(130)의 일단에 장착되고, 피스톤(130)과 일체로 동작하면서 디스크(210)와 브레이크 패드(140) 사이의 간극을 조절한다. 즉, 동력전달부재(160)는 피스톤(130)의 구동력에 의해 휘어짐으로써 브레이크 패드(140)를 디스크(210)측으로 밀착시키게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 종래의 공작기계와는 달리 브레이크 장치(100)가 주축(200)의 헤드 끝단에 위치하는 것이 아니라 기어박스(110)의 빈 공간을 활용할 수 있는 있는 위치에 배치된다.
즉, 종래의 공작기계에서 브레이크 장치(도 1의 10)가 차지하고 있던 공간이 줄어들게 되며, 따라서 주축(200)의 길이뿐만 아니라 어댑터 로드(400)의 길이 또한 줄여줄 수 있게 된다. 실질적으로 종래의 공작기계에서 사용되는 어댑터 로드(도 1의 40)의 길이는 약 450~470mm로 이루어지나, 본 발명에서 사용되는 어댑터 로드(400)의 경우 길이가 240~260mm로 형성된다.
또한, 이러한 어댑터 로드(400)의 길이는 공작기계에 사용되는 쿨런트 수집장치(도시하지 않음) 등과 같은 부가장치를 장착하는데 있어서 상당한 영향을 미치게 되는데, 본 발명에서는 어댑터 로드(400)의 길이가 종래에 비해 짧아짐으로써 부가장치의 장착이 용이해지게 되는 효과가 있다.
더군다나, 어댑터 로드(400)의 길이가 짧아짐으로써 척(300)의 회전시 주축(200)과 척 어댑터(310)를 결속시키는 스핀들 잠금 너트(320)에 걸리는 힘을 감소시켜 스핀들 잠금 너트(320)의 풀림을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 브레이크 장치(100)가 주축(200)의 헤드 끝단이 아닌 주축(200) 길이의 중앙부근에 위치함으로써 브레이크 장치(100)의 작동시 관성에 의한 미세한 비틀림의 발생 또한 방지할 수 있게 되어 가공물의 정밀도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 공작기계의 C축 브레이크 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 C축 브레이크 장치의 사용상태를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 5의 (a)는 가공물의 가공이 진행되지 않고 있는 상태를 나타낸 것으로, 브레이크 패드(140)와 기어박스(110)의 내측벽이 디스크(210)로부터 떨어져 위치하게 된다.
그리고, 가공물을 가공하고자 하는 경우 디스크(210)의 제동을 통해 주축(200)의 회전을 제어하게 된다.
이를 위해, 도 5의 (b)와 같이 유체압공급로(122)를 통해 유체가 실린더(120) 내부로 흘러들어 피스톤(130)을 디스크(210)측으로 밀착시키게 된다.
이러한 피스톤(130)의 구동력은 동력전달부재(160)에 전달되어 동력전달부재(160)가 휘어지게 되고, 이에 따라 브레이크 패드(140)가 디스크(210)에 면접촉되어 가압함으로써 제동력을 발휘하여 디스크(210)의 회전을 감속시킨다.
이후, 피스톤(130)은 계속해서 유압에 의해 디스크(210)측으로 밀착되고, 브레이크 패드(140)와 디스크(210)는 기어박스(110)의 내측벽에 밀착되도록 동작되어 결국 디스크(210)는 기어박스(110)의 내측벽과 브레이크 패드(140) 사이에서 면접촉되어 감속되는 것이다.
다음, 디스크(210)의 제동을 해제하고자 할 경우에는 실린더(120)의 유체압공급로(122)를 통해 유체를 내보내게 되며, 이때 브레이크 패드(140)의 동작에 따라 브레이크 패드(140)에 접하여 탄성력을 비축하고 있던 탄성체(150)의 복원력에 의해 브레이크 패드(140)와 동력전달부재(160) 및 피스톤(130)이 초기 위치로 복귀하게 되는 것이다.
이러한 디스크(210)의 제동 및 제동 해제를 반복하면서 가공물의 가공이 수행된다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 브레이크 장치 110: 기어박스
120: 실린더 122: 유체압공급로
130: 피스톤 140: 브레이크 패드
150: 탄성체 160: 동력전달부재
200: 주축 210: 디스크
300: 척 310: 척 어댑터
320: 스핀들 잠금 너트 400: 어댑터 로드

Claims (3)

  1. 주축(200)의 둘레를 감싸도록 배치된 디스크(210)의 회전을 제어하는 공작기계의 C축 브레이크 장치(100)에 있어서,
    상기 주축(200)과 상기 디스크(210)를 내부에 장착하는 기어박스(110)와;
    상기 기어박스(110) 내에 배치되며, 유체압이 공급되도록 내부에 유체압공급로(122)가 형성된 실린더(120)와;
    상기 실린더(120) 내에서 유체압에 의해 동작되는 피스톤(130)과;
    상기 기어박스(110)의 내부에 위치하면서 상기 피스톤(130)의 동작에 따른 압력을 전달받아 상기 디스크(210)를 압착하여 제동력을 발생시키는 브레이크 패드(140);
    상기 브레이크 패드(140)에 인접되게 위치하면서 제동시 상기 브레이크 패드(140)에 의한 압착력을 탄성력으로 비축하며, 제동 해제시 비축된 탄성력으로 상기 디스크(210)로부터 상기 브레이크 패드(140)가 떨어지도록 하는 탄성체(150); 및
    상기 피스톤(130)과 상기 브레이크 패드(140) 사이에 배치되어, 상기 피스톤(130)의 구동력을 상기 브레이크 패드(140)에 전달하는 동력전달부재(160)를 포함하고,
    상기 동력전달부재(160)는 상기 피스톤(130)의 일단에 장착되어 상기 피스톤(130)과 일체로 동작하면서, 상기 디스크(210)와 상기 브레이크 패드(140) 사이의 간극을 조절하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 C축 브레이크 장치.
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