KR102524099B1 - 선반 공구장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선반 공구장치에 관한 것으로, 공작기계의 선반에 배치되는 장치바디와 상기 장치바디에 연결되고 외측 둘레를 따라 회전 공구가 삽입되는 복수의 개구홀이 형성되고 내측에는 상기 개구홀과 연결되는 중공부가 형성되는 디스크부재와, 상기 장치바디에 배치되고 상기 디스크부재와 연계되며 상기 디스크부재를 회전시키는 디스크 회전부 및, 상기 중공부에 배치되고 상기 개구홀로 삽입된 회전 공구와 결합하며, 회전 공구를 회전시키는 공구 회전부를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 회전 공구의 고속회전이 가능하고 회전 공구와의 결합력을 안정적으로 유지할 수 있어, 신속하고 정밀한 작업을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

선반 공구장치{TOOL APPARATUS OF MACHINE TOOLS}
본 발명은 선반 공구장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전 공구의 고속회전이 가능하고 회전 공구와의 결합력을 안정적으로 유지할 수 있어, 신속하고 정밀한 작업을 가능하게 하는 선반 공구장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 '모재')를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.
상기 공작기계는 가공과정에서 칩이 발생하는 절삭 공작기계와 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계(금속가공기계)로 구분된다. 상기 절삭 공작기계에는 선반, 밀링기, 머시닝센터, 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있고, 상기 비절삭 공작기계(금속성형기계)에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.
이러한 공작기계 중 선반은 공작기계 중에서 가장 역사가 오래되며, 많이 사용되는 대표적인 것으로서, 정면선반(face lathe), 보통선반, 탁상선반, 수직선반, 모방선반, 터렛 선반 등이 있다.
이중 터렛 선반은 여러 개의 절삭공구(이하, 공구)를 작업공정 순서에 따라 장치하고, 가공물을 주축에 장치하여 놓은 다음, 장치한 공구순으로 가공하여 부품을 완성하는 선반으로서, 공구 교환을 위해 회전되는 선반 공구대(tool post)를 포함한다.
도 11 및 도 12에는 종래 선반 공구대에 장착된 회전 공구를 회전시키는 작동 구조(10)의 일 형태가 개시되어 있다.
선반 공구대에는 스핀들 모터(20)가 배치되고, 스핀들 모터(20)의 회전축에는 풀리가 장착된다. 그리고 센터샤프트(40)의 일단부에도 풀리가 장착된다. 한 쌍의 풀리는 동력벨트(30)로 연결되어, 스핀들 모터(20)의 회전력을 센터샤프트(40)로 전달한다. 센터샤프트(40)의 타단부에는 기어박스(50)가 연결되고, 기어박스(50)에는 공구홀더(60)가 장착된다.
센터샤프트(40)의 타단부와 기어박스(50)의 박스바디(56)는 하나의 베벨기어(51)로 연결된다. 하나의 베벨기어(51)는 다른 하나의 베벨기어(52)와 기어 이로 맞물려 센터샤프트(40)의 회전력을 직각 방향으로 전환하여 드라이브 샤프트(55)로 전달한다. 드라이브 샤프트(55)의 일단부에는 키 홈(57)이 형성되어 있어, 공구홀더(60)가 키 홈(57)에 결합되며 연결된다.
기어박스(50)의 박스바디(56)의 내부에는 하나의 베벨기어(52)의 회전을 지지하는 베어링(53)과 드라이브 샤프트(55)의 회전을 지지하는 베어링(54)이 배치되어 있다.
그런데, 이러한 베벨기어 방식의 회전력 전달 구조는 고속 회전을 인가하는 경우 베벨기어에 발열을 발생시키고, 한 쌍의 베벨기어간의 기어 이가 마모되어 쇳가루가 발생하여, 이로 인해 베어링이 소손되는 문제가 발생한다. 따라서 고속 회전이 불가하고 일정 회전수로 제한하여 운영해야 하는 한계가 있어, 신속한 작업이 요구되는 경우, 이를 충족하지 못하는 문제가 있다.
국내특허 등록번호 : 10-2142619B1
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회전 공구의 고속회전이 가능하고 회전 공구와의 결합력을 안정적으로 유지할 수 있어, 신속하고 정밀한 작업을 가능하게 하는 선반 공구장치를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 선반 공구장치에 관한 것으로, 공작기계의 선반에 배치되는 장치바디; 상기 장치바디에 연결되고, 외측 둘레를 따라 회전 공구가 장착되는 공구홀더가 삽입되는 복수의 개구홀이 형성되고 내측에는 상기 개구홀과 연결되는 중공부가 형성되는 디스크부재; 상기 장치바디에 배치되고, 상기 디스크부재와 연계되어 상기 디스크부재를 회전시키는 디스크 회전부; 및 상기 중공부에 배치되고, 상기 개구홀로 삽입된 상기 공구홀더와 결합하며, 회전 공구를 회전시키는 공구 회전부;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 디스크 회전부는, 상기 장치바디에 배치되는 서보모터; 상기 장치바디에 배치되고, 상기 서보모터의 회전축에 결합되며 회전수를 변환하는 변속기; 및 상기 디스크부재의 일단부에 연결되며 상기 장치바디의 내부로 삽입되어 배치되고, 외측부는 상기 변속기에 결합되는 커빅커플링;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 공구 회전부는, 상기 중공부에 배치되는 모터하우징; 상기 모터하우징의 내부에 배치되는 회전자; 상기 모터하우징과 내측면과 상기 회전자 사이에 배치되는 고정자; 및 상기 회전자의 중심에 배치되는 드라이브 샤프트;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 드라이브 샤프트의 일단부에는 절개된 홈 형상의 키 결합부가 형성되고, 상기 공구홀더의 일단부에는 상기 키 결합부의 형상에 대응되는 키블록이 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 공구 회전부는, 상기 디스크부재가 선회할 때, 상기 공구홀더의 키블록과 상기 드라이브 샤프트의 키 결합부를 연결 또는 분리시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 키 결합부는 회전력을 전달할 수 있는 다각 형상의 홈 형태이고, 상기 키블록은 상기 키 결합부의 형상에 대응되는 다각 돌기 형태일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 키 결합부는 회전력을 전달할 수 있는 양측부가 개구된 일자 형상의 홈 형태이고, 상기 키블록은 상기 키 결합부의 형상에 대응되는 일자 형상의 돌기 형태일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 일단부에 삽입홈이 형성된 센터샤프트가 상기 장치바디의 내부에 배치되고, 상기 공구 회전부는, 상기 모터하우징의 일측부에 형성되고, 상기 삽입홈에 삽입되며 상기 모터하우징을 상기 센터샤프트에 고정하는 보스부;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 공구 회전부는, 상기 보스부에 결합되고 상기 삽입홈에 삽입되는 높이조절커버를 더 포함하고, 상기 높이조절커버는 상기 삽입홈의 내측에서 상하방향으로 위치 조절되며, 상기 모터하우징의 높이를 조절할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 삽입홈의 내측에서 상기 높이조절커버의 상하 위치를 조절하여, 상기 키 결합부와 상기 개구홀간의 중심 위치를 일치시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 공구 회전부는, 상기 모터하우징의 내측 둘레에 배치되고, 내부에는 복수회로 감긴 자켓유로가 형성되는 쿨링자켓; 및 상기 센터샤프트 및 상기 보스부를 연결하며 배치되고, 상기 자켓유로와 연결되며 냉각유체를 순환하는 냉각관;을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 디스크부재는, 상기 중공부의 내측 둘레를 따라 형성되는 원형 링 형상의 서포트부; 및 상기 서포트부의 내측 둘레를 따라 배치되고 상기 모터하우징의 외측에 고정되며, 상기 디스크부재의 회전시 상기 공구홀더의 키블록이 회전하지 않도록 하는 원형 링 형상의 가이드판;을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 모터하우징의 외측에 배치되는 고정블록;을 더 포함하고, 상기 고정블록에는 상기 가이드판이 삽입되는 호 형상의 가이드홈이 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 가이드판의 내측면에는 상기 모터하우징의 전단판과 후단판이 끼워지는 복수의 절개홈이 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 가이드판에서 상기 키 결합부에 대응되는 위치에 개구부가 형성되고, 상기 개구부는 상기 키 결합부에 결합되는 상기 키블록의 양측부를 지지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 공구 회전부는, 상기 드라이브 샤프트의 타단부에 배치되고, 상기 키 결합부의 각도를 측정하는 위치센서;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 상기 위치센서는 상기 디스크부재의 회전시 상기 개구홀에 삽입된 상기 공구홀더의 키 블록과 상기 드라이브 샤프트의 키 결합부간의 각도 오차로 인한 충돌을 방지하기 위해, 상기 드라이브 샤프트의 각도 오차를 측정하고 제어부가 상기 회전자를 구동시켜 상기 키 결합부의 위치를 상기 키 블록에 일치시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 회전 공구를 고속 회전시킬 수 있어 신속한 작업을 수행할 수 있다.
또한, 고속 회전시에도 회전 공구와의 결합력을 안정적으로 유지할 수 있어 작업 정밀성을 높이고 안전사고를 방지할 수 있다.
이는 궁극적으로 공작기계 선반의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명인 선반 공구장치의 실시예를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에 대한 내부 구성도.
도 3은 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에서 디스크부재의 내부에 배치된 공구 회전부의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에서 디스크부재 및 공구 회전부에 대한 측단면도.
도 5는 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에서 공구 회전부 및 공구홀더의 결합 구조를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에서 공구 회전부를 전면에서 바라본 사시도.
도 7은 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에서 공구 회전부를 후면에서 바라본 사시도.
도 8은 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에서 공구 회전부에 대한 단면사시도.
도 9는 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에서 공구 회전부에 대한 측단면도.
도 10은 본 발명인 선반 공구장치의 실시예에서 공구 회전부에 대한 평단면도.
도 11은 종래 선반 공구대에서 동력 전달 구조를 나타낸 도면.
도 12는 종래 선반 공구대에서 기어박스의 내부 구조를 나타낸 단면사시도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 선반 공구장치(100)의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 10를 참고하면, 본 발명인 선반 공구장치(100)의 실시예는 장치바디(210), 디스크부재(220), 디스크 회전부(300) 및 공구 회전부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 장치바디(210)는 케이스 형상일 수 있으며, 내부에는 일정 공간이 형성될 수 있다. 상기 장치바디(210)의 하단 둘레에는 플랜지(219)가 형성될 수 있으며, 플랜지(219)에는 복수의 볼트홀이 형성될 수 있다. 볼트(219a) 체결을 통해 상기 장치바디(210)는 공작기계의 선반에 배치될 수 있다.
다음, 도 1, 도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 디스크부재(220)는 원판 형상일 수 있으며, 상기 장치바디(210)의 일측부에 삽입되며 연결될 수 있다. 상기 디스크부재(220)의 외측 둘레에는 복수의 개구홀(221)이 형성될 수 있으며, 상기 복수의 개구홀(221)에는 회전 공구(500)가 장착되는 공구홀더(450)가 삽입될 수 있다.
그리고 상기 디스크부재(220)의 내측에는 상기 개구홀(221)과 연결되는 중공부(222)가 형성될 수 있다.
상기 디스크부재(220)의 외측면에는 디스크커버(229)가 볼트체결되어 결합될 수 있다. 상기 디스크커버(229)상에는 원주방향을 따라 식별번호가 새겨질 수 있으며, 이러한 식별번호는 상기 복수의 개구홀(221)의 개수에 대응될 수 있다. 본 발명의 실시에에서는 아라비아 숫자가 새겨질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 도 2를 참고하면, 상기 디스크 회전부(300)는 상기 장치바디(210)에 배치되고, 상기 디스크부재(220)와 연계되어 상기 디스크부재(220)를 회전시키는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 상기 디스크 회전부(300)는 서보모터(310), 변속기(320) 및 커빅커플링(330)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 서보모터(310)는 상기 장치바디(210)에 배치될 수 있으며, 상기 서보모터(310)의 회전축(311)에는 기어 이(311a)가 가공될 수 있다.
상기 변속기(320)는 상기 장치바디(210)에 배치될 수 있으며, 상기 변속기(320)의 일측기어에 형성된 기어 이(322)가 상기 서보모터(310)의 기어 이(311a)와 맞물리게 배치될 수 있다. 그리고 상기 변속기(320)의 타측 기어에도 기어 이(323)가 형성될 수 있으며, 이는 상기 커빅커플링(330)에 형성된 기어 이(331)에 맞물릴 수 있다. 여기서 상기 장치바디(210)의 내부에는 상기 변속기(320)의 일측기어와 타측기어를 연결하는 기어축을 지지하는 베어링(321a,321b)이 배치될 수 있다.
상기 변속기(320)는 상기 서보모터(310)의 회전수를 변환하여 상기 디스크부재(220)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 커빅커플링(330)은 상기 디스크부재(220)의 일단부에 연결되며 상기 장치바디(210)의 내부로 삽입되어 배치될 수 있다. 그리고 상기 커빅커플링(330)의 외측 둘레에는 상기 변속기(320)의 기어 이(331)와 맞물리는 기어 이(331)가 형성될 수 있다. 즉 상기 커빅커플링(330)의 외측부는 상기 변속기(320)와 연결되어 상기 변속기(320)에서 변환된 회전수를 상기 디스크부재(220)에 전달할 수 있다.
다음, 도 3 내지 도 10를 참고하면, 상기 공구 회전부(400)는 상기 디스크부재(220)의 중공부(222)에 배치되고, 상기 개구홀(221)로 삽입된 공구홀더(450)와 결합하며, 공구홀더(450)에 장착된 회전 공구(500)를 회전시키는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 상기 공구 회전부(400)는 모터하우징(411), 회전자(423), 고정자(421), 드라이브 샤프트(430), 높이조절커버(480) 및 위치센서(470)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 모터하우징(411)은 전반적으로 직육면체 형상일 수 있으며, 상기 중공부(222)에 배치될 수 있다. 상기 회전자(423)는 상기 모터하우징(411)의 내부에 배치될 수 있으며, 상기 고정자(421)는 상기 모터하우징(411)의 내측면과 상기 회전자(423) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 모터하우징(411), 회전자(423), 고정자(421) 및 드라이브 샤프트(430)를 포함하여 스핀들모터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 드라이브 샤프트(430)는 상기 회전자(423)의 중심에 배치될 수 있다. 상기 고정자(421)와 상기 회전자(423)간의 전자기력에 의해 상기 회전자(423)가 회전하면 상기 회전자(423)에 연결된 상기 드라이브 샤프트(430)가 회전하게 된다.
여기서 상기 드라이브 샤프트(430)의 일단부에는 절개된 홈 형상의 키 결합부(460)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 공구홀더(450)의 일단부에는 상기 키 결합부(460)의 형상에 대응되는 키블록(451)이 형성될 수 있다. 상기 키 결합부(460)에 상기 키블록(451)이 결합되며, 상기 공구홀더(450)가 상기 드라이브 샤프트(430)에 결합되고, 회전력을 전달받게 된다.
상기 공구 회전부(400)는 상기 디스크부재(220)가 선회할 때, 상기 공구홀더(450)의 키 블록(451)과 상기 드라이브 샤프트(430)의 키 결합부(460)를 연결 또는 분리시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 키 결합부(460)는 회전력을 전달할 수 있는 다각 형상의 홈 형태일 수 있다. 그리고 상기 키블록(451)은 상기 키 결합부(460)의 형상에 대응되는 다각 돌기 형태일 수 있다.
구체적으로는, 상기 키 결합부(460)는 회전력을 전달할 수 있는 양측부가 개구된 일자 형상의 홈 형태일 수 있고, 상기 키블록(451)은 상기 키 결합부(460)의 형상에 대응되는 일자 형상의 돌기 형태일 수 있다.
한편, 도 2를 참고하면, 상기 장치바디(210)의 내부에는 센터샤프트(211)가 배치될 수 있다. 상기 센터샤프트(211)의 일단부에는 삽입홈(212)이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 삽입홈(212)은 원형 홈 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서 도 2 및 도 8을 참고하면, 상기 공구 회전부(400)는 보스부(414)를 더 포함할 수 있다. 상기 보스부(414)는 상기 모터하우징(411)의 일측부에 형성될 수 있다. 상기 보스부(414)가 상기 삽입홈(212)에 삽입되면서 상기 모터하우징(411)을 상기 센터샤프트(211)에 고정할 수 있다.
그리고 도 2 및 도 6를 참고하면, 상기 공구 회전부(400)는 높이조절커버(480)를 더 포함할 수 있다. 상기 높이조절커버(480)는 상기 보스부(414)에 볼트(481) 체결되어 결합될 수 있다.
상기 높이조절커버(480)는 상기 삽입홈(212)의 내측에서 상하방향으로 위치 조절되며 상기 모터하우징(411)의 높이를 조절할 수 있다.
상기 높이조절커버(480)를 구성하는 목적은 상기 키 결합부(460)와 상기 개구홀(221)간의 중심위치를 일치시키기 위함이다. 상기 키 결합부(460)와 상기 개구홀(221)의 중심위치가 일치해야 상기 개구홀(221)로 삽입되는 공구홀더의 키블록(451)이 상기 키 결합부(460)의 위치와 일치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 센터샤프트(211)의 삽입홈(212)을 절삭 가공할 때, 상기 삽입홈(212)의 밑면 높이를 약간 높게 절삭 가공할 수 있다. 이는 상기 높이조절커버(480)를 상기 삽입홈(212)에 삽입하고 상기 키 결합부(460)와 상기 개구홀(221)의 중심 위치를 확인한 후에 높이를 조절하기 수월하기 때문이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에서 모재를 홀딩하고 있는 주축은 X축상의 우측에 위치하고 있다. 따라서 모재를 가공하기 위해서는 회전 공구(500)는 우측을 바라보는 방향으로 수평하게 위치해야 한다. 물론 다른 실시예에서 주축은 좌측에 위치할 수 있으며, 상기 높이조절커버(480) 및 상기 삽입홈(212)의 구성과 관련하여서는 주축과 회전 공구(500)가 수평하게 배치되어 절삭가공을 하는 다른 형태의 공작기계에도 적용될 수 있다.
이러한 수평 배치의 경우, Y축상의 하방향으로 중력이 작용하므로, 상기 삽입홈(212)의 밑면 높이를 약간 높게 가공해 놓으면, 상기 삽입홈(212)의 밑면을 절삭하여 상기 키 결합부(460)와 상기 개구홀(221)간의 중심 위치를 수월하게 일치시킬 수 있다.
즉 상기 삽입홈(212)의 밑면 높이가 약가 높게 가공되어 있으므로, 도 2에서와 같이, 상기 삽입홈(212)에 상기 높이조절커버(480) 및 상기 보스부(414)를 삽입하면, 상기 드라이브 샤프트(430)의 단부에 형성된 상기 키 결합부(460)의 상하방향 위치는 상기 개구홀(221)보다는 약간 높은 위치에 있게 된다.
작업자는 상기 삽입홈(212)의 밑면을 정밀하게 절삭가공하여 여러 차례에 걸쳐 상기 높이조절커버(480)의 상하위치를 조절한다. 이러한 작업은 상기 키 결합부(460)의 중심위치와 상기 개구홀(221)의 중심위치가 일치할 때까지 계속한다.
상기 키 결합부(460)와 상기 개구홀(221)의 중심위치가 일치하면, 상기 키 결합부(460)에 상기 공구홀더(450)의 키블록(451)이 제대로 결합될 수 있게 된다.
다음, 상기 공구 회전부(400)는 쿨링자켓(441) 및 냉각관(433a,433b)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 쿨링자켓(441)은 상기 모터하우징(411)의 내측 둘레에 배치될 수 있다. 상기 쿨링자켓(441)은 원통 형상일 수 있으며, 내부에는 복수회로 감긴 자켓유로(441a)가 형성될 수 있다. 상기 쿨링자켓(441)은 열전도도가 높은 재질이 채택될 수 있다.
그리고 상기 냉각관(433a,433b)은 상기 고정헤드 및 상기 보스부(414)를 연결하며 배치되고, 상기 쿨링자켓(441)과 연결되며 냉각유체를 순환시킬 수 있다. 일측의 냉각관(433a)이 자켓유로(441a)의 일측부와 연결되고, 타측의 냉각관(433b)이 자켓유로(441a)의 타측부와 연결되며, 일측의 냉각관(433a)을 통해 냉각유체가 유입되어 자켓유로(441a)를 따라 복수회를 회전 순환한 후에 타측의 냉각관(433b)을 통해 냉각유체가 유출되며, 이 순환과정에서 상기 모터하우징(411), 고정자(421) 및 회전자(423)를 냉각할 수 있다.
한편, 상기 디스크부재(220)는 서포트부(223) 및 가이드판(224)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 서포트부(223)는 원형 링 형상일 수 있으며, 상기 중공부(222)의 내측 둘레를 따라 배치될 수 있다.
그리고 상기 가이드판(224)은 원형 링 형상일 수 있으며, 상기 서포트부(223)의 내측 둘레를 따라 배치되고 상기 모터하우징(411)의 외측에 고정될 수 있다.
상기 가이드판(224)는 상기 디스크부재(220)의 회전을 가이드함과 동시에 상기 디스크부재(220)가 회전할 때, 상기 공구홀더(450)의 키블록(451)이 회전하지 않도록 할 수 있다.
즉, 상기 서포트부(223)는 상기 디스크부재(220)의 중공부(222)에 고정되어 있으므로, 상기 디스크부재(220)의 회전시 함께 회전할 수 있다. 그러나 상기 가이드판(224)은 상기 모터하우징(411)의 외측에 끼워져 조립된 상태이므로, 회전하지 않고 고정된 상태일 수 있다.
따라서, 상기 디스크부재(220)가 회전하면, 상기 가이드판(224)의 외측면을 따라 상기 서포트부(223)가 가이드되며 상기 디스크부재(220)의 안정적인 원주방향 회전을 가능하게 한다.
여기서, 도 5 및 도 6을 참고하면, 상기 모터하우징(411)의 외측에는 고정블록(415)이 배치될 수 있다. 그리고 상기 고정블록(415)에는 상기 가이드판(224)이 삽입되는 호 형상의 가이드홈(415a)이 형성될 수 있다.
즉 상기 가이드판(224)은 상기 가이드홈(415a)에 끼워지며 상기 고정블록(415)에 결합되게 된다.
한편, 도 4를 참고하면, 상기 모터하우징(411)의 전단부에는 사각 형상의 전단판(412)이 결합되고, 상기 모터하우징(411)의 후단부에는 사각 형상의 후단판(413)이 결합될 수 있다.
이때, 상기 가이드판(224)에는 상기 전단판(412)과 상기 후단판(413)이 끼워지는 복수의 절개홈(225)이 형성될 수 있다.
이에 따라 상기 가이드판(224)은 상기 가이드홈(415a)에 끼워지고, 상기 복수의 절개홈(225)에 각각 상기 전단판(412)과 상기 후단판(413)이 끼워져 고정되어, 상기 가이드판(224)은 상기 모터하우징(411)에 안정적으로 고정될 수 있다.
한편, 상기 가이드판(224)에서 상기 키 결합부(460)에 대응되는 위치에는 개구부(226)가 형성될 수 있다. 상기 개구부(226)는 상기 키 결합부(460)에 상기 공구홀더(450)의 키블록(451)이 결합될 때, 간섭을 피하기 위한 목적으로 형성될 수 있으며, 또한 상기 키블록(451)이 상기 키 결합부(460)에 결합된 후에 상기 키블록(451)의 양측부를 지지하는 기능을 수행할 수 있다.
도 5를 참고하면, 상기 가이드판(224)에 상기 개구부(226)가 형성됨에 따라, 상기 키 결합부(460)에 상기 키블록(451)이 결합될 때 상기 키블록(451)과의 간섭이 없으며, 상기 키블록(451)이 상기 키 결합부(460)에 결합된 후에는 상기 키블록(451)의 양측부를 지지하여 상기 키블록(451)이 상기 키 결합부(460)의 홈 상하방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
다음, 도 4 및 도 7을 참고하면, 상기 위치센서(470)는 상기 드라이브 샤프트(430)의 타단부에 배치되고, 상기 드라이브 샤프트(430)의 각도를 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 위치센서(470)는 상기 디스크부재(220)의 회전시 상기 개구홀(221)에 삽입된 상기 공구홀더(450)의 키 블록(451)과 상기 드라이브 샤프트(430)의 키 결합부(460)간의 각도 오차로 인한 충돌을 방지하기 위해, 상기 드라이브 샤프트(430)의 각도 오차를 측정하고 제어부가 상기 회전자(423)를 구동시켜 상기 키 결합부(460)의 위치를 상기 키 블록(451)에 일치시킬 수 있다.
이는 상기 개구홀(221)로 상기 공구홀더(450)를 삽입할 때, 각도 차이로 인해 상기 키블록(451)의 형상과 상기 키 결합부(460)의 형상이 불일치되면 양자는 제대로 결합할 수 없다.
따라서, 상기 위치센서(470)가 오차를 측정하면, 제어부는 상기 회전자(423)를 구동하여 상기 키 결합부(460)의 형상 위치와 상기 키블록(451)의 형상 위치간의 오차를 정렬하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 구조를 통해, 종래 베벨기어 방식의 회전동력 전달 구조에 비해 회전 공구(500)를 스핀들 모터로 직접 고속 회전시킬 수 있으므로 보다 신속한 작업이 가능한 효과를 기대할 수 있다.
또한 고속 회전시에도 상기 키 결합부(460) 및 상기 가이드판(224)의 개구부(226)로 상기 키블록(451)을 안정적으로 지지함으로써, 회전 공구(500)와의 결합력을 안정적으로 유지할 수 있어 작업 정밀성을 높이고 회전 공구(500) 이탈에 의한 안전사고 위험도 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 상기 위치센서를 통해 상기 디스크부재(220)의 개구홀(221)과 상기 드라이브 샤프트(430)의 키 결합부(460)간의 중심위치를 일치시킴으로써, 회전공구가 장착되는 공구홀더(450)를 보다 안정적으로 삽입, 탈착할 수 있는 효과가 있다.
이상의 사항은 선반 공구장치의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
100:선반 공구장치
210:장치바디 211:센터샤프트
212:삽입홈 220:디스크부재
221:개구홀 222:중공부
223:서포트부 224:가이드판
225:절개홈 226:개구부
229:디스크커버 300:디스크 회전부
310:서보모터 320:변속기
330:커빅커플링
400:공구 회전부 411:모터하우징
412:전단판 413:후단판
414:보스부 415:고정블록
415a:가이드홈 421:고정자
423:회전자 430:드라이브 샤프트
441:쿨링자켓 441a:자켓유로
443a,443b:냉각관 450:공구홀더
451:키블록 460:키 결합부
470:위치센서 480:높이조절커버
500:회전공구

Claims (17)

  1. 공작기계의 선반에 배치되는 장치바디;
    상기 장치바디에 연결되고, 외측 둘레를 따라 회전 공구가 장착되는 공구홀더가 삽입되는 복수의 개구홀이 형성되고 내측에는 상기 개구홀과 연결되는 중공부가 형성되는 디스크부재;
    상기 장치바디에 배치되고, 상기 디스크부재와 연계되어 상기 디스크부재를 회전시키는 디스크 회전부; 및
    상기 중공부에 배치되고, 상기 개구홀로 삽입된 상기 공구홀더와 결합하며, 회전 공구를 회전시키는 공구 회전부;를 포함하고,
    상기 공구 회전부는,
    상기 중공부에 배치되는 모터하우징;
    상기 모터하우징의 내부에 배치되는 회전자;
    상기 모터하우징과 내측면과 상기 회전자 사이에 배치되는 고정자; 및
    상기 회전자의 중심에 배치되는 드라이브 샤프트;를 포함하고,
    일단부에 삽입홈이 형성된 센터샤프트가 상기 장치바디의 내부에 배치되고,
    상기 공구 회전부는, 상기 모터하우징의 일측부에 형성되고, 상기 삽입홈에 삽입되며 상기 모터하우징을 상기 센터샤프트에 고정하는 보스부;
    를 포함하는 선반 공구장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스크 회전부는,
    상기 장치바디에 배치되는 서보모터;
    상기 장치바디에 배치되고, 상기 서보모터의 회전축에 결합되며 회전수를 변환하는 변속기; 및
    상기 디스크부재의 일단부에 연결되며 상기 장치바디의 내부로 삽입되어 배치되고, 외측부는 상기 변속기에 결합되는 커빅커플링;
    를 포함하는 선반 공구장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 드라이브 샤프트의 일단부에는 절개된 홈 형상의 키 결합부가 형성되고,
    상기 공구홀더의 일단부에는 상기 키 결합부의 형상에 대응되는 키블록이 형성되는 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공구 회전부는, 상기 디스크부재가 선회할 때, 상기 공구홀더의 키블록과 상기 드라이브 샤프트의 키 결합부를 연결 또는 분리시키는 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 키 결합부는 회전력을 전달할 수 있는 다각 형상의 홈 형태이고, 상기 키블록은 상기 키 결합부의 형상에 대응되는 다각 돌기 형태인 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 키 결합부는 회전력을 전달할 수 있는 양측부가 개구된 일자 형상의 홈 형태이고, 상기 키블록은 상기 키 결합부의 형상에 대응되는 일자 형상의 돌기 형태인 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  8. 삭제
  9. 제4항에 있어서,
    상기 공구 회전부는,
    상기 보스부에 결합되고 상기 삽입홈에 삽입되는 높이조절커버를 더 포함하고,
    상기 높이조절커버는 상기 삽입홈의 내측에서 상하방향으로 위치 조절되며, 상기 모터하우징의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 삽입홈의 내측에서 상기 높이조절커버의 상하 위치를 조절하여,
    상기 키 결합부와 상기 개구홀간의 중심 위치를 일치시키는 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 공구 회전부는,
    상기 모터하우징의 내측 둘레에 배치되고, 내부에는 복수회로 감긴 자켓유로가 형성되는 쿨링자켓; 및
    상기 센터샤프트 및 상기 보스부를 연결하며 배치되고, 상기 자켓유로와 연결되며 냉각유체를 순환하는 냉각관;
    을 더 포함하는 선반 공구장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 디스크부재는,
    상기 중공부의 내측 둘레를 따라 형성되는 원형 링 형상의 서포트부; 및
    상기 서포트부의 내측 둘레를 따라 배치되고 상기 모터하우징의 외측에 고정되며, 상기 디스크부재의 회전시 상기 공구홀더의 키블록이 회전하지 않도록 하는 원형 링 형상의 가이드판;을 더 포함하는 선반 공구장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 모터하우징의 외측에 배치되는 고정블록;을 더 포함하고,
    상기 고정블록에는 상기 가이드판이 삽입되는 호 형상의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 가이드판의 내측면에는 상기 모터하우징의 전단판과 후단판이 끼워지는 복수의 절개홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 가이드판에서 상기 키 결합부에 대응되는 위치에 개구부가 형성되고,
    상기 개구부는 상기 키 결합부에 결합되는 상기 키블록의 양측부를 지지하는 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.
  16. 제4항에 있어서,
    상기 공구 회전부는,
    상기 드라이브 샤프트의 타단부에 배치되고, 상기 키 결합부의 각도를 측정하는 위치센서;를 더 포함하는 선반 공구장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 위치센서는 상기 디스크부재의 회전시 상기 개구홀에 삽입된 상기 공구홀더의 키 블록과 상기 드라이브 샤프트의 키 결합부간의 각도 오차로 인한 충돌을 방지하기 위해, 상기 드라이브 샤프트의 각도 오차를 측정하고 제어부가 상기 회전자를 구동시켜 상기 키 결합부의 위치를 상기 키 블록에 일치시키는 것을 특징으로 하는 선반 공구장치.



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