KR200146848Y1 - 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 머시닝 센터(machining center; 복합 공작 기계)의 고속 주축 커플링장치에 관한 것으로, 주축 모터(31)의 모터 축(32)과 스핀들 축(33)을 적어도 3개 이상의 커플링(34)(35)(36)으로 연결 설치하고, 그 커플링(34)(35)(36)의 사이에 6 ∼ 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재(37)(38)를 각각 개재하여, 주축 모터(31)의 모터 축(32)의 회전에 따른 열 및 진동을 2단계에 걸쳐 흡수함으로써 모터 축(31)과 스핀들 축의 연결 부위에서 열 및 진동에 대한 문제를 해소하여 주축의 회전 속도가 12,000 RPM 이상인 고속 머시닝 센터에 적용을 가능하도록 한 것이다.

Description

머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치

제1도는 일반적인 머시닝 센터의 스핀들 헤드를 보인 종단면도.

제2도는 종래 기술에 의한 머시닝 센터의 주축 커플링장치를 보인 부분 절결 단면도.

제3도는 본 고안에 의한 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치를 보인 부분 절결 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스핀들 하우징 2,31 : 주축 모터

3,32 : 모터 축 4 : 커플링장치

5,33 : 스핀들 축 6 : 주축

7 : 캠 샤프트 8 : 유압 피스톤

9 : 디스크 스프링 10 : 핑거

11 : 주축 공구 11a : 주축 공구 헤드

12 : 베어링 13 : 유압 공급 라인

21,22 : 커플링 21a,22a : 플랜지

23 : 볼트 24 : 너트

25,27 : 스페이서 26 : 열 및 진동 방지부재

34,35,36 : 커플링 34a,35a,35b,36a : 플랜지

37,38 : 열 및 진동 방지부재 39,41 : 고정 볼트

40,42 : 고정 너트

본 고안은 머시닝 센터(machining center; 복합 공작 기계)의 고속 주축 커플링장치에 관한 것으로, 특히 주축의 회전 속도가 12,000 RPM이상인 고속 머시닝 센터에 적당하도록 한 머시닝 센터의 고속 주축 베어링 윤활장치에 관한 것이다.

최근 기계 공업의 고도 발전과 더불어 기계 공장에서의 생산 활동의 자동화라는 문제는 인간을 기계적 일에서 해방시키면서 생산성 향상과 품질 향상의 목적을 달성하는 과제로 진전되고 있다. 따라서 공작 기계의 자동화도 모방 절삭, 자동 치수 절단 등과 같은 간단한 것에서부터 복잡한 것으로 발전되어 수치제어 방식을 사용한 인간 두뇌적인 능력을 갖는 NC(Numerical Control) 공작 기계로까지 발전되어 생산되고 있다.

현재 NC의 이용은 NC 밀링 머신, NC 선반, 머시닝 센터(machining center) 등의 공작 기계 뿐만 아니라 NC 배선기, NC 벤더, 로보트 등의 각종 기계에 이용되고 있다.

상기와 같은 NC를 이용한 공작 기계 중 머시닝 센터는 공구를 최대 60개 이상 가진 ATC(Automatic Tool Center)를 갖춘 가장 진보된 형태의 공작 기계로서, 차례로 새로운 가공면에 대응하여 필요한 공구를 자동적으로 배치하여 절삭, 천공, 구멍 넓히기, 연마 등 각종 작업을 미리 정해진 작업 순서에 의하여 전자동으로 수행하는 특징이 있다.

제1도는 일반적인 머시닝 센터의 스핀들 헤드(spindle head)를 보인 것으로, 도면중 1은 스핀들 하우징, 2는 주축 모터, 3은 모터 축, 4는 커플링장치, 5는 스핀들 축, 6은 주축, 7은 캠 샤프트(cam shaft), 8은 유압 피스톤, 9는 디스크 스프링(disc spring), 10은 핑거(finger), 11은 주축 공구, 11a는 주축 공구(11)의 헤드, 12는 베어링, 13은 유압(또는 공압) 공급 라인을 각각 보인 것이다.

제1도에 도시한 바와 같이, 스핀들 하우징(1)의 내부에 축설된 캠 샤프트(7)의 핑거(10)에 주축 공구(11)의 헤드(11a)가 결합된 상태에서 주축 모터(2)를 구동시키게 되면, 그 주축 모터(2)의 모터 축(3)과 커플링장치(4)로 연결된 스핀들 축(5)이 회전하게 되고, 이에 따라서 주축(6)및 캠 샤프트(7)가 회전하여 그 캠 샤프트(7)의 핑거(10)에 결합된 주축 공구(11)가 소정의 속도로 회전되면서 가공물을 가공하게 된다.

한편, 상기 주축 공구(11)의 교환을 위하여 언클램핑 동작을 수행함에 있어서는, 먼저 스핀들 헤드가 Z축(제2원점) 교환 위치로 상승하게 되며, 이후 유압 유니트의 구동에 의하여 유압 공급 라인(13)을 통해 유압을 공급하게 되면, 그 유압에 의하여 유압 피스톤(8)이 하강하게 되고, 이에 따라서 캠 샤프트(7)가 디스크 스프링(9)의 탄성을 이기며 하강하여 캠 샤프트(7)의 하단부에 결합된 핑거(10)가 외측으로 벌어져 개방됨으로써 주축 공구(11)를 언클램핑하게 된다.

또한, 주축 공구(11)를 교환하여 새로운 주축 공구(11)가 외측으로 각각 벌어진 핑거(10)의 위치로 이동된 후, 유압의 공급을 정지시키게 되면, 디스크 스프링(9)의 탄성 복원력에 의하여 캠 샤프트(7)가 상승하게 되고, 상기 캠 샤프트(7)의 상승에 의하여 핑거(10)가 닫혀지면서 주축 공구(11)를 클램핑하게 된다.

상기와 같은 일반적인 머시닝 센터의 스핀들 헤드는, 주축 모터(2)의 동력을 스핀들 축(5)으로 전달하기 위한 커플링장치(4)가 구비되어 있는 바, 종래 기술에 의한 커플링장치(4)의 일예를 설명하면 다음과 같다.

제2도에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 머시닝 센터의 주축 커플링장치는, 플랜지 커플링(flange coupling)장치의 형태로서, 모터 축(3)에 플랜지(21a)가 형성된 제1커플링(21)이 결합 고정되어 있고, 스핀들 축(5)에 플랜지(22a)가 형성된 제2커플링(28)이 결합 고정되어 있으며, 상기 제1커플링(21) 및 제2커플링(22)의 플랜지(21a)(22a)가 수개의 볼트(23) 및 너트(24)로 체결 고정되어 있어, 주축 모터(2)의 동력이 모터 축(3)을 지나 제1커플링(21) 및 제2커플링(22)을 거치고 스핀들 축(5)으로 전달된다.

또한, 상기 제1커플링(21) 및 제2커플링(22)의 플랜지(21a)(22a) 사이에는 스페이서(spacer)(25)와, 6 ∼ 8개 정도가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재(26)와, 스페이서(27)가 순차적으로 개재되어 있다.

상기 열 및 진동 방지부재(26)는 얇은 두께의 판상으로서 주축 모터(2)의 회전에 따른 열 및 진동이 스핀들 축(5)으로 전달되는 현상을 방지하는 역할을 한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 머시닝 센터의 주축 커플링 장치에 의하면, 주축 모터(2)의 모터 축(3)과 스핀들 축(5)이 단일 형태의 커플링장치(4)로 연결 설치되어 있으므로 비교적 열 및 진동에 대하여 민감하지 않은 6,000 RPM의 저속 머시닝 센터에 적합하며, 비교적 열 및 진동에 민감한 12,000 RPM 이상의 고속 머시닝 센터에는 적합하지 못한 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 모터 축과 스핀들 축의 연결 부위에서 열 및 진동에 대한 문제를 해소하여 주축의 회전 속도가 12,000 RPM 이상인 고속 머시닝 센터에 적당하도록 한 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치를 제공함에 있다.

상기한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 주축 모터의 모터 축과 스핀들 축을 적어도 3개 이상의 커플링으로 연결 설치하고, 그 커플링의 사이에 6 ∼ 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재를 각각 개재하여 구성한 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치가 제공된다.

상기 모터 축에 플랜지가 형성된 제1커플링이 볼트 및 너트로 고정되고, 상기 스핀들 축에 플랜지가 형성된 제3커플링이 볼트 및 너트로 고정되며, 상기 제1,3 커플링에 양측 플랜지가 형성된 제2커플링이 볼트 및 너트로 고정되고, 상기 제1커플링과 제2커플링의 사이 및 제2커플링과 제3커플링의 사이에 6 ∼ 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재가 각각 개재된다.

이하, 본 고안에 의한 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치를 첨부 도면에 도시한 실시예에 따라서 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안에 의한 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치를 보인 부분 절결 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 고안에 의한 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치는, 주축 모터(31)의 모터 축(32)과 스핀들 축(33)을 적어도 3개 이상의 커플링(34)(35)(36)으로 연결 설치하고, 그 커플링(34)(35)(36)의 사이에 6 ∼ 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재(37)(38)를 각각 개재하여 열 및 진동 문제를 해소하도록 구성한 것이다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 상기 모터 축(32)에 플랜지(34a)가 형성된 제1커플링(34)을 고정하고, 상기 스핀들 축(33)에 플랜지(36a)가 형성된 제3커플링(36)을 고정하며, 상기 제1,3 커플링(34)(36)에 양측 플랜지(35a)(35b)가 형성된 제2커플링(35)을 수개의 고정 볼트(39)(41) 및 고정 너트(40)(42)로 고정하되, 상기 제1커플링(34)과 제2커플링(35)의 사이 및 제2커플링(35)과 제3커플링(36)의 사이에 6 ∼ 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재(37)(38)를 각각 개재하여 구성한 것이다.

도면중 종래 기술 구성과 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하였다.

상기와 같이 구성되는 본 고안에 의한 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치는, 주축 모터(31)의 모터 축(32)과 스핀들 축(33)이 적어도 3개 이상의 커플링(34)(35)(36)으로 연결 설치되어 있고, 그 커플링(34)(35)(36)의 사이에 6 ∼ 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재(37)(38)가 각각 개재되어 있으므로 주축 모터(31)의 모터 축(32)의 회전에 따른 열 및 진동을 2단계에 걸쳐 흡수할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 고안의 일실시예에 의하면, 모터 축(32)과 스핀들 축(33)의 사이에 6 ∼ 8개가 1단위를 이루는 2조의 열 및 진동 방지부재(37)(38)를 설치한 경우를 설명하였으나, 꼭 이에 한정하는 것은 아니며 경우에 따라서는 그 이상 설치하여도 무방하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치는, 주축 모터의 모터 축과 스핀들 축을 적어도 3개 이상의 커플링으로 연결 설치하고, 그 커플링의 사이에 6 ∼ 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재를 각각 개재하여 모터 축과 스핀들 축의 연결 부위에서 열 및 진동에 대한 문제를 해소함으로써 주축의 회전 속도가 12,000 RPM 이상인 고속 머시닝 센터에 적용이 가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 주축 모터의 모터 축과 스핀들 축을 3개의 커플링으로 연결 설치하고, 그 커플링의 사이에 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재를 각각 개재하여 구성한 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고속 주축 커플링 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 모터 축에 플랜지가 형성된 제1커플링이 고정되고, 상기 스핀들 축에 플랜지가 형성된 제3커플링이 고정되며, 상기 제1,3 커플링에 양측 플랜지가 형성된 제2커플링이 수개의 고정 볼트 및 고정 너트로 고정되고, 상기 제1커플링과 제2커플링의 사이 및 제2커플링과 제3커플링의 사이에 8개가 1단위를 이루는 열 및 진동 방지부재가 각각 개재된 것을 특징으로 하는 머시닝 센터의 고속 주축 커플링장치.