KR102025011B1 - 공작기계 주축의 변속 장치 - Google Patents

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Abstract

공작기계 주축의 변속 장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 공작기계 주축의 변속 장치는: 주축; 주축에 장착되는 제1회전블록부; 주축을 회전시키는 제1구동부; 제1회전블록부와 이격 배치되는 제1회전블록부; 제2회전블록부와 연결되고, 제2회전블록부를 회전시키는 제2구동부; 제1회전블록부와 제2회전블록부를 따라 이동되는 가이드블록부; 및 가이드블록부가 제1회전블록부와 제2회전블록부에 놓인 위치를 조절하면서, 제2구동부의 동력이 주축으로 전달되게 하는 가이드블록이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작기계 주축의 변속 장치{APPARATUS FOR TRANSMISSION OF PRINCIPAL AXIS OF MACHINE TOOL}
본 발명은 공작기계 주축의 변속 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작기계의 주축에서 2단 변속이 가능한 공작기계 주축의 변속 장치에 관한 것이다.
공작기계 주축은 공작물을 회전시키는 것으로, 대형 공작물의 가공의 경우 공작물의 큰 중량을 회전시키기 위한 큰 토크를 필요로 한다. 그러나 공작기계 주축을 회전시키는 서보 모터는 설치 공간 및 가격의 제약으로 설치되는 모터가 낼 수 있는 토크가 한정적일 수 밖에 없다.
종래기술에서 공작기계 주축의 토크를 높이는 방법으로 벨트의 풀리비와 기어 감속을 이용한 방법이 사용되고 있다. 기어 감속의 경우, 주축의 정·역회전시 발생되는 백래시(back-lash) 때문에 정밀한 윤곽 가공(contour)이 어려운 문제점이 있다. 윤곽 가공의 경우 주축의 회전 속도를 받아 검출하여 제어하는 기술이 적용되는데 기어의 백래시의 정밀한 제어가 어려운 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1120994호(2012.02.21 등록, 발명의 명칭: 공작기계의 주축대)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 공작기계의 주축에서 2단 변속이 가능한 공작기계 주축의 변속 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 공작기계 주축의 변속 장치는: 주축; 상기 주축에 장착되는 제1회전블록부; 상기 주축을 회전시키는 제1구동부; 상기 제1회전블록부와 이격 배치되는 제2회전블록부; 상기 제2회전블록부와 연결되고, 상기 제2회전블록부를 회전시키는 제2구동부; 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부를 따라 이동되는 가이드블록부; 및 상기 가이드블록부가 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부에 놓인 위치를 조절하면서, 상기 제2구동부의 동력이 상기 주축으로 전달되게 하는 가이드블록이동부를 포함한다.
본 발명에서 상기 가이드블록이동부는, 가이드이동본체부; 상기 가이드이동본체부에 출몰 가능하게 장착되는 로드부; 및 일단부가 상기 로드부에 장착되고, 타단부가 상기 가이드블록부와 착탈 가능하게 연결되는 연결부를 포함한다.
본 발명에서 상기 가이드블록부는, 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부 상에 이동 가능하게 장착되는 가이드블록몸체부; 상기 가이드블록몸체부에 한 쌍이 이격 배치되고, 상기 연결부와 착탈 가능하게 연결되는 연결지지부; 및 상기 가이드블록몸체부의 내측에 돌출 형성되고, 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부의 측면을 이동하는 가이드돌기부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부 각각에는 상기 가이드돌기부가 이동되는 가이드레일부가 형성된다.
본 발명에서 상기 가이드블록부가 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부 상에 놓인 위치를 감지하는 센서부를 더 포함한다.
본 발명에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에 따르면, 공작기계 주축의 백래시 발생을 차단하여 공작물의 정밀 가공성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제1회전블록부와 제2회전블록부를 따라 이동하는 가이드블록부에 의해 주축이 고속과 저속으로 원할하게 변속될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부가 제1회전블록부와 제2회전블록부 상에서 승강되는 것을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부가 제1회전블록부와 제2회전블록부에 걸친 상태에서 회전되는 것을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부가 제1회전블록부와 제2회전블록부 상에서 배치되는 것을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부가 제1회전블록부와 제2회전블록부 상에서 승강되는 것을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 공작기계 주축의 변속 장치의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부가 제1회전블록부와 제2회전블록부 상에서 승강되는 것을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부가 제1회전블록부와 제2회전블록부에 걸친 상태에서 회전되는 것을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부가 제1회전블록부와 제2회전블록부 상에서 배치되는 것을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에서 가이드블록이동부가 제1회전블록부와 제2회전블록부 상에서 승강되는 것을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치는 주축(10), 제1회전블록부(20), 제1구동부(30), 제2회전블록부(40), 제2구동부(50), 가이드블록부(60), 가이드볼록이동부(70). 센서부(80)를 포함한다.
주축(10)은 공작기계에 설치되고, 공작물(미도시)를 회전시켜 주는 유닛이다. 주축(10)은 제1구동부(30) 또는 제2구동부(50)에 의해 회전된다. 제1구동부(30)는 주축(10)을 고속 회전하는 것으로, 공작물을 선삭 가공할 때 사용되고, 제2구동부(50)는 주축(10)을 저속 회전하는 것으로, 공작물을 윤곽 가공할 때 사용된다.
제1회전블록부(20)는 주축(10)의 일면(도 2 기준 우측면)에 장착되는 것으로, 주축(10)이 제1구동부(30)에 의해 회전됨에 따라 같이 회전된다. 제1회전블록부(20)의 양측면에는 가이드블록부(60)의 가이드돌기부(65)가 이동 가능한 가이드레일부(25)가 오목하게 형성된다.
제1구동부(30)는 주축(10)을 회전시키는 것으로, 제2구동부(50) 보다 상대적으로 고속으로 회전된다. 제1구동부(30)는 공작물을 선삭 가공할 때 주축(10)을 고속 회전시킨다. 제1구동부(30)는 다수의 기어와 풀리의 조합에 의해 작동된다. 제1구동부(30)는 주축(10)을 고속 회전하여, 공작물을 선삭 가공할 때 사용된다.
제2회전블록부(40)는 제1회전블록부(20)와 이격 배치되는 것으로, 제2구동부(40)에 의해 회전된다. 제2회전블록부(40)의 양측면에는 가이드블록부(60)의 가이드돌기부(65)가 이동 가능한 가이드레일부(45)가 오목하게 형성된다.
제2회전블록부(40)은 제2구동부(40)에 의해 회전시 제1회전블록부(20)와 간섭을 피하기 위해 제1회전블록부(20)에 이격 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서 제2회전블록부(40)와 제1회전블록부(20)의 갭은 0.1 mm 이하가 되도록 설정되는 것이 바람직하다.
제2구동부(50)는 제2회전블록부(40)와 연결되고, 제2회전블록부(40)를 회전시킨다. 제2구동부(50)는 제1구동부(30) 보다 상대적으로 저속으로 주축(10)을 회전시킨다. 제2구동부(50)는 주축(10)을 저속 회전하여, 공작물을 운곽 가공할 때 사용된다. 제2구동부(50)는 롤러 기어 캠으로 이루어져, 주축(10)을 저속으로 회전시킨다.
가이드블록부(60)는 제1회전블록부(20)와 제2회전블록부(40) 각각에 제1회전블록부(20)와 제2회전블록부(40)의 길이방향을 따라 이동된다. 가이드블록부(60)는 가이드블록몸체부(61), 연결지지부(63), 가이드돌기부(65)를 포함한다.
가이드블록몸체부(61)는 제1회전블록부(20)와 제2회전블록부(40) 상에 이동 가능하게 장착된다. 가이드블록몸체부(61)는 제1회전블록부(20)와 제2회전블록부(40)의 외측면을 감싸게 형성되는 것으로, 가이드블록몸체부(61)의 단면 형상은 "ㄷ"자 형상으로 형성된다.
연결지지부(63)는 가이드블록몸체부(61)에 한 쌍이 이격 배치되고, 연결부(65)와 착탈 가능하게 연결된다. 연결지지부(63)는 가이드블록이동부(70)의 연결부(75)의 단부(도 3 기준 하단부)와 수평 방향으로 평행하게 배치된다. 연결지지부(63)는 연결부(75)에 연결되어, 연결부(75)가 승강되는 경우 상하방향으로 같이 승강된다. 또한 연결지지부(63)는 제2구동부(50)의 작동에 의해 좌우방향으로 회전되는 경우, 연결부(75)와 연결이 해제된다.
가이드돌기부(65)는 가이드블록몸체부(61)의 내측에 돌출 형성되고, 제1회전블록부(20)의 가이드레일부(25)와 제2회전블록부(40)의 가이드레일부(45)를 따라 이동된다. 가이드돌기부(65)의 폭은 제1회전블록부(20)의 가이드레일부(25)와 제2회전블록부(40)의 가이드레일부(45)의 폭보다 작게 형성된다.
가이드블록이동부(70)는 가이드블록부(60)를 제1회전블록부(20)와 상기 제2회전블록부(40)에 놓인 위치를 조절하는 것으로, 가이드블록부(60)가 제1회전블록부(20)와 상기 제2회전블록부(40)에 놓인 위치를 조절하면서, 제2구동부(50)의 동력이 주축(10)으로 전달되게 한다.
가이드블록이동부(70)는 가이드이동본체부(71), 로드부(73), 연결부(75)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 가이드블록이동부(70)는 실린더, 솔레노이드 밸브 구조로 이루어질 수 있다. 가이드이동본체부(71)는 로드부(73)는 출몰 가능하게 지지하는 구조체이다. 실린더 구조에서 가이드이동본체부(71)는 내부에 유체를 압축 또는 팽창시키면서 로드부(73)를 상하방향으로 이동시킨다.
로드부(73)는 가이드이동본체부(71)에 상하방향으로 출몰 가능하게 장착된다. 로드부(73)의 단부(도 4 기준 하단부)에 연결부(75)가 장착되어 가이드이동본체부(71)에서 출몰되면서 연결부(75)를 상하방향으로 승강시킨다.
연결부(75)는 "ㄴ"자 형상으로 형성되는 것으로, 일단부(도 3 기준 상단부)가 로드부(73)에 장착되고, 타단부(도 3 기준 하단부)가 가이드블록부(60)의 연결지지부(63)와 연결된다. 연결부(75)는 수평방향의 연결지지부(63)에 의해 연결된 상태에서 연결지지부(63)를 상하로 승강시킨다. 연결지지부(63)가 회전되는 경우, 연결부(75)는 연결지지부(63)에서 연결이 해제된다.
센서부(80)는 가이드블록부(60)가 제1회전블록부(20)와 제2회전블록부(40) 상에 놓인 위치를 감지한다. 본 발명의 일 실시예에서 센서부(80)는 가이드블록부(60)의 가이드블록몸체부(81)에 장착된다.
센서부(80)는 가이드블록부(60)의 위치를 감지하고, 제어부(미도시)로 신호를 전달한다. 제어부는 센서부(80)에서 감지된 신호를 통해 가이드블록이동부(70)를 작동시켜 가이드블록부(60)의 위치를 조절하고 공작물의 선삭 가공 또는 윤곽 가공을 위해 제1구동부(30) 또는 제2구동부(50)의 동력이 주축(10)에 전달되게 한다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계 주축의 변속 장치의 작동을 설명한다.
공작물을 선삭 가공하는 경우, 센서부(80)는 가이드블록부(60)의 위치를 감지하고, 제어부로 전달한다. 제어부는 가이드블록부(60)를 제2회전블록부(40) 상에 위치되게 한다. 즉, 가이드블록부(60)는 가이드블록이동부(70)의 작동에 의해 상승되어, 제2회전블록부(40) 상에 위치된다.
따라서 주축(10)은 제1구동부(30)의 작동에 의해 고속으로 회전되면서 공작물을 선삭 가공한다.
공작물을 윤곽 가공하는 경우, 센서부(80)는 가이드블록부(60)의 위치를 감지하고, 제어부로 전달한다. 제어부는 가이드블록부(60)를 제1회전블록부(20)과 제2회전블록부(40)에 걸친 위치에 배치되게 한다.
가이드블록이동부(70)에서 로드부(73)가 하강되고, 로드부(73)의 하강에 따라 연결부(75)에 연결된 가이드블록부(60)도 하강된다. 가이드블록부(60)는 제1회전블록부(20)와 제2회전블록부(40)에 걸치게 가이드블록이동부(70)가 작동된다. 이때 제1구동부(30)는 작동되지 않는다.
가이드블록부(60)에 의해 제1회전블록부(20)와 제2회전블록부(40)는 연결된다. 제2구동부(50)의 작동에 의해 제2회전블록부(40), 제1회전블록부(20), 가이드블록부(60)는 같이 회전된다. 가이드블록부(60)의 연결지지부(63)에 연결된 가이드블록이동부(70)의 연결부(75)는 회전하는 가이블록부(60)에 의해 연결이 해제된다.
제2회전블록부(40)에 연결된 제2구동부(50)의 동력은 제1회전블록부(20)를 통해 주축(10)으로 전달된다. 따라서 주축(10)은 제2구동부(50)의 작동에 의해 저속으로 회전되면서 공작물을 윤곽 가공한다.
본 발명에 따른 공작기계 주축의 변속 장치에 따르면, 공작기계 주축의 백래시 발생을 차단하여 공작물의 정밀 가공성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제1회전블록부와 제2회전블록부를 따라 이동하는 가이드블록부에 의해 주축이 고속과 저속으로 원할하게 변속될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 주축 20: 제1회전블록부
25: 가이드레일부 30: 제1구동부
40: 제1회전블록부 45: 가이드레일부
50: 제2구동부 60: 가이드블록부
61: 가이드블록몸체부 63: 연결지지부
65: 가이드돌기부 70: 가이드블록이동부
71: 가이드이동본체부 73: 로드부
75: 연결부 80: 센서부

Claims (5)

  1. 주축;
    상기 주축에 장착되는 제1회전블록부;
    상기 주축을 회전시키는 제1구동부;
    상기 제1회전블록부와 이격 배치되는 제2회전블록부;
    상기 제2회전블록부와 연결되고, 상기 제2회전블록부를 회전시키는 제2구동부;
    상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부를 따라 이동되는 가이드블록부; 및
    상기 가이드블록부가 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부에 놓인 위치를 조절하면서, 상기 제2구동부의 동력이 상기 주축으로 전달되게 하는 가이드블록이동부를 포함하고,
    상기 가이드블록이동부는,
    가이드이동본체부;
    상기 가이드이동본체부에 출몰 가능하게 장착되는 로드부; 및
    일단부가 상기 로드부에 장착되고, 타단부가 상기 가이드블록부와 착탈 가능하게 연결되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 변속 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드블록부는,
    상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부 상에 이동 가능하게 장착되는 가이드블록몸체부;
    상기 가이드블록몸체부에 한 쌍이 이격 배치되고, 상기 연결부와 착탈 가능하게 연결되는 연결지지부; 및
    상기 가이드블록몸체부의 내측에 돌출 형성되고, 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부의 측면을 이동하는 가이드돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 변속 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부 각각에는 상기 가이드돌기부가 이동되는 가이드레일부가 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 변속 장치.
  5. 주축;
    상기 주축에 장착되는 제1회전블록부;
    상기 주축을 회전시키는 제1구동부;
    상기 제1회전블록부와 이격 배치되는 제2회전블록부;
    상기 제2회전블록부와 연결되고, 상기 제2회전블록부를 회전시키는 제2구동부;
    상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부를 따라 이동되는 가이드블록부;
    상기 가이드블록부가 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부에 놓인 위치를 조절하면서, 상기 제2구동부의 동력이 상기 주축으로 전달되게 하는 가이드블록이동부; 및
    상기 가이드블록부가 상기 제1회전블록부와 상기 제2회전블록부 상에 놓인 위치를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계 주축의 변속 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990067839A (ko) * 1998-01-15 1999-08-25 김태훈 무단 변속장치 및 무단 변속방법
KR100523004B1 (ko) * 2004-07-01 2005-10-19 노하우뱅크(주) 무단 변속장치

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