KR102557641B1 - 선반 주축장치 - Google Patents

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Abstract

선반 주축장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 선반 주축장치는: 스핀들에 동력을 전달하여 스핀들이 공작물을 선삭가공하도록 작동시키는 선삭가공부와, 스핀들에 동력을 전달하여 스핀들이 공작물을 윤곽가공하도록 작동시키는 윤곽가공부와, 윤곽가공부를 선택적으로 스핀들과 연결하는 클러치부와, 선삭가공부, 윤곽가공부 및 클러치부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선반 주축장치{SPINDLE DEVICE FOR LATHE}
본 발명은 선반 주축장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기어의 백래시 현상이 방지되는 선반 주축장치에 관한 것이다.
일반적으로, 소형 선반의 경우 벨트 주축이나 빌트인 주축 장치가 적용된다. 중대형 선반의 경우 공작물이 커지고 큰 절삭력을 필요로 하기 때문에 고토크 주축 장치를 필요로 한다. 중대형 선반에서는 모터의 토크에 한계가 있어서 기어를 이용하여 토크를 증대시키는 장치 또는 시스템을 사용한다.
그러나, 기어의 백래시로 인해 윤곽가공이 불가능한 경우가 발생된다. 또한, 주축인 스핀들의 위치를 제어하기가 어려운 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 실용신안공보 제20-1991-0003887호(고안의 명칭: 선반, 공개일: 1990.02.06.)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 기어의 백래시 현상이 방지되는 선반 주축장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 선반 주축장치는: 스핀들에 동력을 전달하여 상기 스핀들이 공작물을 선삭가공하도록 작동시키는 선삭가공부; 상기 스핀들에 동력을 전달하여 상기 스핀들이 상기 공작물을 윤곽가공하도록 작동시키는 윤곽가공부; 상기 윤곽가공부를 선택적으로 상기 스핀들과 연결하는 클러치부; 및 상기 선삭가공부, 상기 윤곽가공부 및 상기 클러치부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선삭가공부는, 동력을 발생시키고, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되는 주축모터부; 상기 주축모터부의 동력을 전달받아 회전되는 기어부; 상기 기어부로부터 회전력을 전달받아 회동되는 모터풀리부; 상기 모터풀리부와 연결되며, 상기 모터풀리부의 작동에 회전되는 벨트부; 및 상기 벨트부와 함께 회동되고, 상기 스핀들에 회전력을 전달하는 스핀들풀리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 윤곽가공부는, 동력을 발생시키고, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되는 서브모터부; 상기 서브모터부의 동력을 전달받아 회전되는 롤러기어캠부; 상기 서브모터부와 상기 롤러기어캠부를 연결하는 커플링; 및 상기 스핀들과 연결되고, 상기 클러치부의 작동에 따라 선택적으로 상기 스핀들에 상기 롤러기어캠부의 회전력을 전달하는 파워락;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤러기어캠부는, 상기 커플링과 연결되고, 상기 서브모터부로부터 동력을 전달받아 회전되는 캠샤프트; 및 상기 캠샤프트와 맞물려 회동되고, 상기 클러치부의 작동에 따라 선택적으로 상기 파워락에 회전력을 전달하는 터렛부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤러기어캠부는 상기 캠샤프트와 연결되고, 상기 캠샤프트의 회전력을 지지하는 제1베어링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤러기어캠부는 상기 터렛부와 연결되고, 상기 터렛부의 회전력을 지지하는 제2베어링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 클러치부는, 상기 터렛부와 연결되는 고정커빅 커플링; 상기 파워락과 연결되는 회전커빅 커플링; 및 유압의 작동에 의해 선택적으로 상기 고정커빅 커플링 및 상기 회전커빅 커플링을 연결하고, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되는 피스톤부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선반 주축장치는 롤러기어캠부를 구비하는 윤곽가공부와 클러치부를 통해 기어의 백래시 현상이 방지되어 공작물의 윤곽가공작업이 원활하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 윤곽가공부의 서브모터부를 구동하여 스핀들부를 정밀하게 제어하여 공작물을 윤곽가공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 주축장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1를 다른 방향에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A' 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B' 단면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 주축장치의 클러치부가 작동되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4의 B 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 주축장치를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 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 선반 주축장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1를 다른 방향에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A' 단면도이고, 도 4는 도 2의 B-B' 단면도이고, 도 5는 도 4의 A 부분 확대도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 주축장치의 클러치부가 작동되는 것을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 4의 B 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 주축장치(1)는 선삭가공부(100), 윤곽가공부(200) 및 클러치부(300)를 포함한다. 선삭가공부(100)는 스핀들(10)에 동력을 전달하여 스핀들(10)이 공작물을 선삭가공하도록 작동시킨다. 이때, 스핀들(10)에는 가공척(20)과 연결되고, 스핀들(10)의 회전에 가공척(20)이 함께 회동되어 공작물을 선삭가공한다.
선삭가공부(100)는 주축모터부(110), 기어부(120), 모터풀리부(130), 벨트부(140) 및 스핀들풀리부(150)를 포함한다. 주축모터부(110)는 동력을 발생시킨다. 이때, 주축모터부(110)는 후술된 제어부(500)에 의해 작동이 제어된다.
기어부(120)는 주축모터부(110)의 동력을 전달받아 회전된다. 기어부(120)는 복수개의 기어로 이루어진 구성으로, 주축모터부(110)의 동력을 전달받아 맞물려 회전되고, 모터풀리부(130)로 회전력을 전달한다.
이때, 기어부(120)는 외장형 기어모듈로 도시되지만, 이는 한정된 것이 아니라 상황에 따라 내장형 기어모듈로 변경될 수 있다. 즉, 선삭가공부(100)가 외장형으로 도시되지만, 상황에 따라 내장형으로 변경될 수 있다.
모터풀리부(130)는 기어부(120)로부터 회전력을 전달받아 회동된다. 모터풀리부(130)는 기어부(120)와 연결되고, 기어부(120)의 회전력에 함께 회동된다. 이때, 모터풀리부(130)는 기어부(120)와 결합될 수 있다.
벨트부(140)는 모터풀리부(130)와 연결되며, 모터풀리부(130)의 작동에 회전된다. 벨트부(140)는 모터풀리부(130)와 후술된 스핀들풀리부(150)를 연결하며, 모터풀리부(130)의 회전력을 스핀들풀리부(150)로 전달한다.
스핀들풀리부(150)는 벨트부(140)와 함께 회동되고, 스핀들(10)과 연결되어 스핀들(10)에 회전력을 전달한다. 스핀들풀리부(150)는 스핀들(10)과 연결되며, 스핀들(10)을 회전시킨다. 이때, 스핀들(10)에는 가공척(20)과 연결되고, 스핀들(10)의 회전에 가공척(20)이 함께 회동되어 공작물을 선삭가공한다.
윤곽가공부(200)는 스핀들(10)에 동력을 전달하여 스핀들(10)이 공작물을 윤곽가공하도록 작동시킨다. 윤곽가공부(200)는 제어부(500)를 통해 스핀들(10)의 위치를 정밀하게 하여 스핀들(10)이 공작물을 윤곽가공하도록 할 수 있다. 이때, 스핀들(10)에는 가공척(20)과 연결되고, 스핀들(10)의 회전에 가공척(20)이 함께 회동되어 공작물을 윤곽가공한다.
윤곽가공부(200)는 서브모터부(210), 롤러기어캠부(220), 커플링(230) 및 파워락(240)을 포함한다. 서브모터부(210)는 동력을 발생시킨다. 이때, 서브모터부(210)는 제어부(500)에 의해 작동이 제어된다.
롤러기어캠부(220)는 서브모터부(210)의 동력을 전달받아 회전된다. 롤러기어캠부(220)는 캠샤프트(221), 터렛부(222), 제1베어링부(223) 및 제2베어링부(224)를 포함한다. 캠샤프트(221)는 커플링(230)과 연결되고, 서브모터부(210)로부터 동력을 전달받아 회전된다. 이때, 캠샤프트(221)는 커플링(230)을 통해 서브모터부(210)와 연결된다.
터렛부(222)는 캠샤프트(221)의 회전력에 의해 회전된다. 이때, 터렛부(222)는 캠샤프트(221)와 맞물려 회동되고, 클러치부(300)의 작동에 따라 선택적으로 후술된 파워락(240)에 회전력을 전달한다.
터렛부(222)는 터렛부본체(222a)와 캠팔로워(222b)를 포함한다. 팔로워본체(222a)는 링형상으로 형성되고, 일측에 클램프부(300)의 고정커빅 커플링(310)이 결합된다.
캠팔로워(222b)는 터렛부본체(222a)의 외측둘레를 따라 이격되게 배치되고, 캠샤프트(221)와 맞물려 회전된다. 본 발명에서는 캠팔로워(222b)로 도시되지만, 상황에 따라 캠샤프트(221)와 맞물려 회전되는 범위 내에서 다양한 형상의 베어링으로 변경가능하다.
제1베어링부(223)는 캠샤프트(221)와 연결되고, 캠샤프트(221)의 회전력을 지지한다. 제1베어링부(223)는 캠샤프트(221)의 양단부에 결합되어 캠샤프트(221) 회전을 돕는 역할을 한다. 이로 인해, 캠샤프트(221)는 제1베어링부(223)를 통해 서브모터부(210)의 동력을 전달받아 원활하게 회전될 수 있다.
제2베어링부(224)는 터렛부(222)와 연결되고, 터렛부(222)의 회전력을 지지한다. 이로 인해, 터렛부(222)는 제2베어링부(224)를 통해 원활하게 회전될 수 있다.
커플링(230)은 서브모터부(210)와 롤러기어캠부(220)의 캠팔로워(222b)를 연결한다. 이로써, 서브모터부(210)와 롤러기어캠부(220)는 커플링(230)에 의해 견고하게 결합될 수 있다.
파워락(240)은 스핀들(10)과 연결되고, 클러치부(300)의 작동에 따라 선택적으로 스핀들(10)에 롤러기어캠부(220)의 회전력을 전달한다.
구체적으로, 파워락(240)은 스핀들(10)과 결합되고, 클러치부(300)의 클램프 작동에 롤러기어캠부(220)의 회전력을 스핀들(10)에 전달하여 스핀들(10)을 회동시킨다. 반대로, 파워락(240)은 클러치부(300)의 언클램프 작동에 롤러기어캠부(220)의 회전력을 미전달받는다.
윤곽가공부(200)는 스페이서(260)를 더 포함한다. 스페이서(260)는 롤러기어캠부(220)의 터렛부(222)와 클러치부(300)의 고정커빅 커플링(310) 사이에 배치되어 터렛부(222)와 고정커빅 커플링(310) 간의 단차를 줄이도록 한다.
클러치부(300)는 윤곽가공부(200)를 선택적으로 스핀들(10)과 연결한다. 클램프부(300)는 고정커빅 커플링(310), 회전커빅 커플링(320) 및 피스톤부(330)를 포함한다. 고정커빅 커플링(310)은 터렛부(222)와 연결된다. 고정커빅 커플링(310)은 피스톤부(330)의 작동에 의해 회전커빅 커플링(320)과 연결된다.
회전커빅 커플링(320)은 파워락(240)과 연결된다. 회전커빅 커플링(320)은 피스톤부(330)의 작동에 의해 고정커빅 커플링(310)과 연결된다.
피스톤부(330)는 유압의 작동에 의해 선택적으로 고정커빅 커플링(310) 및 회전커빅 커플링(320)을 연결하고, 제어부(500)에 의해 작동이 제어된다.
제어부(500)에 의해 유압의 작동으로 피스톤부(330)의 피스톤커빅 커플링(331)이 우측으로(도 6 기준) 이동되어 고정커빅 커플링(310) 및 회전커빅 커플링(320)과 결합된다.
반대로, 제어부(500)에 의해 유압의 작동으로 피스톤부(330)의 피스톤커빅 커플링(331)이 좌측으로(도 6 기준) 이동되어 고정커빅 커플링(310) 및 회전커빅 커플링(320)과 결합이 해제된다.
피스톤커빅 커플링(331)은 서로 나란하게 배치되는 고정커빅 커플링(310) 및 회전커빅 커플링(320)과 마주보게 배치된다.
제어부(500)는 선삭가공부(100), 윤곽가공부(200) 및 클러치부(300)의 작동을 제어한다. 공작물을 선삭가공하는 경우, 제어부(500)는 선삭가공부(100)를 작동시킨다. 공작물을 윤곽가공하는 경우, 제어부(500)는 윤곽가공부(200)를 작동시킨다. 이때, 제어부(500)는 클러치부(300)의 피스톤부(330)를 작동시킨다. 피스톤부(330)의 피스톤커빅 커플링(331)을 작동시켜 고정커빅 커플링(310) 및 회전커빅 커플링(320)을 결합하여 윤곽가공부(200)가 클러치부(300)의 작동에 의해 스핀들(10)이 연결되도록 한다.
선반 주축장치(1)는 위치센서부(400)를 더 포함한다. 위치센서부(400)는 윤곽가공부(200)에 설치되고, 주축모터부(110)에서 지령된 위치가 스핀들(10)의 위치의 차이가 있는지 파악할 수 있다.
위치센서부(400)는 센서(410)와 검출링(420)을 포함한다. 센서(410)는 윤곽가공부(200)의 하우징부(250)에 결합된다. 검출링(420)은 스핀들(10)에 결합된다. 센서(410)는 스핀들(10)과 결합된 검출링(420)의 위치를 센싱하여 스핀들(10)의 위치를 파악함으로써, 주축모터부(110)에서 지령된 위치가 스핀들(10)의 위치의 차이가 있는지 파악할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 주축장치(1)의 작동 및 효과를 살펴보도록 한다.
선삭가공을 하는 경우, 제어부(500)를 통해 선삭가공부(100)를 작동시킨다. 구체적으로, 선삭가공부(100)의 주축모터부(110)가 제어부(500)를 통해 동력을 발생한다. 주축모터부(110)의 동력은 기어부(120)를 거쳐 모터풀리부(130)로 전달된다. 즉, 기어부(120)의 회전력이 모터풀리부(130)로 전달된다. 이때, 클러치부(300)가 스핀들(10)을 언클램프된 상태이다.
모터풀리부(130)의 회전력은 벨트부(140)를 통해 스핀들(10)과 연결된 스핀들풀리부(150)로 전달된다. 즉, 스핀들풀리부(150)의 회전에 의해 스핀들(10)이 회동된다. 스핀들(10)과 연결된 가공척(20)이 회전되고, 공작물이 선삭가공된다.
윤곽가공을 하는 경우, 제어부(500)를 통해 윤곽가공부(200)를 작동시킨다. 제어부(500)에 의해 클러치부(300)가 스핀들(10)을 클램프되도록 작동되고, 윤곽가공부(200)가 스핀들(10)과 연결된다. 이때, 클러치부(300)가 스핀들(10)을 클램프되었을 때, 주축모터부(110)가 스핀들(10)과 연결된 상태이다.
윤곽가공부(200)의 서브모터부(210)가 제어부(500)에 의해 작동되어 동력을 발생한다. 서브모터부(210)는 주축모터부(110)의 구동과 같이 빠른 회전수로 구동되는 것이 아니라, 저속으로 회전되므로 주축모터부(110)에 영향을 미치지 않게 된다.
서브모터부(210)의 동력에 의해 롤러기어캠부(220)가 작동된다. 롤러기어캠부(220)의 회전력이 스핀들(10)로 전달되어 스핀들(10)이 회전된다. 스핀들(10)과 연결된 가공척(20)이 회전되고, 공작물이 윤곽가공된다.
선삭가공 및 윤곽가공을 하는 경우, 위치센서부(400)를 통해 주축모터부(110)에서 지령된 위치에 스핀들(10)의 위치와의 차이가 있는지 파악할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 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 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 선반 주축장치 10 : 스핀들
20 : 가공척 100 : 선삭가공부
110 : 주축 모터부 120 : 기어부
130 : 모터풀리부 140 : 벨트부
150 : 스핀들풀리부 200 : 윤곽가공부
210 : 서브모터부 220 : 롤러기어캠부
221 : 캠샤프트 222 : 터렛부
222a : 터렛부본체 222b : 캠팔로워
223 : 제1베어링부 224 : 제2베어링부
230 : 커플링 240 : 파워락
250 : 하우징부 260 : 스페이서
300 : 클러치부 310 : 고정커빅 커플링
320 : 회전커빅 커플링 330 : 피스톤부
331 : 피스톤커빅 커플링 400 : 위치센서부
410 : 센서 420 : 검출링
500 : 제어부

Claims (7)

  1. 스핀들에 동력을 전달하여 상기 스핀들이 공작물을 선삭가공하도록 작동시키는 선삭가공부;
    상기 스핀들에 동력을 전달하여 상기 스핀들이 상기 공작물을 윤곽가공하도록 작동시키는 윤곽가공부;
    상기 윤곽가공부를 선택적으로 상기 스핀들과 연결하는 클러치부; 및
    상기 선삭가공부, 상기 윤곽가공부 및 상기 클러치부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 윤곽가공부는,
    동력을 발생시키고, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되는 서브모터부;
    상기 서브모터부의 동력을 전달받아 회전되는 롤러기어캠부;
    상기 서브모터부와 상기 롤러기어캠부를 연결하는 커플링; 및
    상기 스핀들과 연결되고, 상기 클러치부의 작동에 따라 선택적으로 상기 스핀들에 상기 롤러기어캠부의 회전력을 전달하는 파워락;을 포함하고,
    상기 롤러기어캠부는,
    상기 커플링과 연결되고, 상기 서브모터부로부터 동력을 전달받아 회전되는 캠샤프트; 및
    상기 캠샤프트와 맞물려 회동되고, 상기 클러치부의 작동에 따라 선택적으로 상기 파워락에 회전력을 전달하는 터렛부;를 포함하고,
    상기 클러치부는,
    상기 터렛부와 연결되는 고정커빅 커플링;
    상기 파워락과 연결되는 회전커빅 커플링; 및
    유압의 작동에 의해 선택적으로 상기 고정커빅 커플링 및 상기 회전커빅 커플링을 연결하고, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되는 피스톤부;를 포함하고,
    상기 피스톤부는 유압의 작동에 의해 이동되어 상기 고정커빅 커플링과 상기 회전커빅 커플링에 결합되거나 결합해제되는 피스톤커빅 커플링을 구비하고,
    상기 피스톤커빅 커플링은 서로 나란하게 배치되는 상기 고정커빅 커플링 및 상기 회전커빅 커플링과 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 선반 주축장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선삭가공부는,
    동력을 발생시키고, 상기 제어부에 의해 작동이 제어되는 주축모터부;
    상기 주축모터부의 동력을 전달받아 회전되는 기어부;
    상기 기어부로부터 회전력을 전달받아 회동되는 모터풀리부;
    상기 모터풀리부와 연결되며, 상기 모터풀리부의 작동에 회전되는 벨트부; 및
    상기 벨트부와 함께 회동되고, 상기 스핀들에 회전력을 전달하는 스핀들풀리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선반 주축장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 롤러기어캠부는 상기 캠샤프트와 연결되고, 상기 캠샤프트의 회전력을 지지하는 제1베어링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선반 주축장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 롤러기어캠부는 상기 터렛부와 연결되고, 상기 터렛부의 회전력을 지지하는 제2베어링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선반 주축장치.
  7. 삭제
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