KR20020095668A - 공작기계용 스핀들 - Google Patents

Abstract

툴 리무빙 샤프트와 스핀들 샤프트 사이에 회전진동을 흡수할 수 있도록 하는 회전진동 흡수수단을 구비하여 스핀들의 고속회전 작동시에도 공작물의 가공정도를 높이며, 베어링의 내구성에 향상시키며, 가공속도를 높여 생산성 향상에도 기여할 수 있도록 하는 공작기계용 스핀들을 제공할 목적으로,

스핀들 하우징 내에 베어링을 통하여 회전 가능하게 장착되며 스핀들 모터에 의해 구동하는 스핀들 샤프트와, 이 스핀들 샤프트 내부에서 툴을 통하여 이를 직접적으로 결합시키거나 분리시키는 콜렛부와, 상기 스핀들 샤프트 내부에서 상기 콜릿부와 일단이 연결되어 이를 작동시키며, 상기 스핀들 샤프트와 함께 회전 구동하는 툴 리무빙 샤프트를 포함하여 이루어지는 공작기계용 스핀들에서,

상기 스핀들 샤프트와 그 내부에 장착되는 툴 리무빙 샤프트 사이에는 다수의 개소에 회전진동을 흡수할 수 있도록 회전진동 흡수수단을 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들을 제공한다.

Description

공작기계용 스핀들{SPINDLE FOR MACHINE TOOLS}

본 발명은 공작기계용 스핀들에 것으로, 보다 상세하게는 대형 공작기계에서 툴(tool)을 장착하여 이를 가공물에 대하여 회전시킴으로서 가공물을 가공하기 위한 공작기계용 스핀들에 관한 것이다.

최근의 공작기계는 정확하고 빠르게 가공물을 가공하는 것을 목표로 자동화, 고속화되어 가고 있는 추세로, 보링머신(boring machine), 밀링머신(milling machine), 드릴링머신(drilling machine), 그리고 상기 보링머신 ·밀링머신 ·드릴링머신을 하나로 복합한 머시닝센터(machining center) 등을 들 수 있다.

보링머신 (boring machine)은 이미 뚫려 있는 구멍을, 둥글게 깎아 넓히는 작업을 주목적으로 하고, 밀링머신 (milling machine)은 적당한 밀링커터를 회전시켜 평면절삭, 홈절삭, 절단 등 복잡한 절삭이 가능하도록 하며, 드릴링머신 (drilling machine)은 회전하는 스핀들에 드릴 등 절삭공구를 장착하고, 이것을 회전시킴과 동시에 상하운동을 시켜 공작물에 구멍을 뚫는 것을 목적으로 한다.

그리고 상기 머시닝센터는 직선운동, 회전운동 및 주축회전운동을 통하여, 단 한 번의 세팅으로도 다축가공(多軸加工) 및 다공정가공이 가능하도록 하며, 특히 수치제어공작기계(numerical control machine tool)라 하여, 절삭공구의 움직임이나 주축(스핀들)의 회전수 등을 설계도의 요구대로 미리 펀치테이프에 기록해 두고, 그것을 제어장치에 넣어 가공함으로서, 복잡한 형상을 정확하게 자동적으로 가공할 수 있으며, 또 이 테이프를 보존함으로써 동일한 물건을 언제든지 제작할 수 있는 이점이 있다.

이러한 공작기계는 공통적으로 스핀들 모터에 의해 회전하는 스핀들에 적당한 툴(tool)을 장착하여 이를 가공물에 대하여 회전시킴으로서 가공물을 가공하게 되는 것으로, 상기 툴이 장착되는 스핀들은 도 2에서 도시한 바와 같이, 스핀들 하우징(100) 내에서, 상단에 걸림돌기(101)를 형성한 툴(103)을 결합하여 보호 및 지지하는 스핀들 샤프트(105)의 내부에는 상기 툴(103)의 걸림돌기(101)을 통하여 이를 직접적으로 결합시키거나 분리시키는 콜렛부(107; Collet)가 설치되고, 상기 콜렛부(107)의 외주에는 이 콜렛부(107)가 부드럽게 움직이도록 전,후 유동 가능하게 가이드(Guide) 역할을 하는 슬리브(109; Sleeve)가 끼워져 있다.

또한 상기 콜렛부(107)에는 상기 스핀들 샤프트(105)의 내부에서 긴 환봉 형태로 툴 리무빙 샤프트(111)가 그 일단을 통하여 전,후 유동 가능한 구조로 결합된다.

그리고 상기 툴(103)이 끼워지는 상기 스핀들 샤프트(105) 하단의 구조는 내측으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 상기 콜렛부(107)까지 연결되는 장착구 (113)가 형성되며, 이 장착구(113)의 테이퍼면에 대응하여 상기 툴(103)의 장착부 또한 테이퍼면을 가지며 형성된다.

이때, 상기 스핀들 샤프트(105)와 스핀들 하우징(100) 사이에는 다수개의 베어링(115)이 개재되어 스핀들 하우징(100)에 대하여 스핀들 샤프트(105)가 미도시된 스핀들 모터(미도시)와 기어부(117)를 통하여 연결되어 동력을 전달받아 회전하게 된다.

또한, 상기 스핀들 샤프트(105)의 상단부 내측에는 디스크 스프링(119)이 구비되어 상기 툴 리무빙 샤프트(111)와 연결되며, 이 툴 리무빙 샤프트(111)는 스핀들 샤프트(105)와 함께 회전 작동하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 공작기계용 스핀들은 콜렛부를 작동시키기 위한 툴 리무빙 샤프트와 상기 스핀들 샤프트의 내주면 사이에 소정의 간극을 두어 툴 리무빙 샤프트가 스핀들 샤프트 내부에서 작동할 수 있도록 함으로서, 스핀들의 회전속도를 높여 규정치 이상으로 고속작동 시키는 경우, 상기 간극에 의한 회전진동이 발생하여 공작물의 가공정도를 나쁘게 하거나, 스핀들 베어링의 내구성을 떨어지게 하는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 툴 리무빙 샤프트와 스핀들 샤프트 사이에 회전진동을 흡수할 수 있도록 하는 회전진동 흡수수단을 구비하여 스핀들의 고속회전 작동시에도 공작물의 가공정도를 높이며, 베어링의 내구성에 향상시키며, 가공속도를 높여 생산성 향상에도 기여할 수 있도록 하는 공작기계용 스핀들을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들의 단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 공작기계용 스핀들의 단면도이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들은 스핀들 하우징 내에 베어링을 통하여 회전 가능하게 장착되며 스핀들 모터에 의해 구동하는 스핀들 샤프트와, 이 스핀들 샤프트 내부에서 툴을 통하여 이를 직접적으로 결합시키거나 분리시키는 콜렛부와, 상기 스핀들 샤프트 내부에서 상기 콜릿부와 일단이 연결되어 이를 작동시키며, 상기 스핀들 샤프트와 함께 회전 구동하는 툴 리무빙 샤프트를 포함하여 이루어지는 공작기계용 스핀들에서,

상기 스핀들 샤프트와 그 내부에 장착되는 툴 리무빙 샤프트 사이에는 다수의 개소에 회전진동을 흡수할 수 있도록 회전진동 흡수수단을 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

상기 회전진동 흡수수단은 상기 툴 리무빙 샤프트 상의 외주면에 소정 간격의 부시홈을 가공하고, 이 부시홈을 통하여 장착되어 상기 스핀들 샤프트의 내주면과 접촉되는 환형의 금속소재로 구성되는 밸런스 부시로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들의 단면도로서, 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들(1)은 보링머신(boring machine), 밀링머신(milling machine), 드릴링머신(drilling machine), 그리고 상기 보링머신, 밀링머신, 드릴링머신을 하나로 복합한 머시닝센터 (machining center) 등에 유닛으로 적용되어 절삭가공, 홀가공 등의 가공작업을 수행하는 회전체로서, 스핀들 모터(미도시)에 의해 고속으로 회전하며, 하부에 해당 툴(3;tool)을 장착하여 이를 가공물에 대하여 회전시킴으로서 가공작업을 하게 되는 것이다.

상기 툴(3)이 장착되는 스핀들(1)은, 스핀들 하우징(10) 내에 스핀들 샤프트(5)가 상하로 각각 2개의 베어링(7)과 4개의 베어링(9)을 각각 개재하며, 스핀들 하우징(10)에 대하여 스핀들 샤프트(5)가 회전 구동하도록, 스핀들 모터(미도시)와 기어부(11)를 통하여 스핀들 샤프트(5)가 연결되어 동력을 전달받도록 이루어진다.

또한, 상단에 걸림돌기(13)를 형성한 툴(3)을 결합하여 보호 및 지지하는 스핀들 샤프트(5)의 내부에는 상기 툴(3)의 걸림돌기(13)을 통하여 이를 직접적으로 결합시키거나 분리시키는 콜렛부(15; Collet)가 설치되고, 상기 콜렛부(15)의 외주에는 이 콜렛부(15)가 부드럽게 움직이도록 전,후 유동 가능하게 가이드(Guide) 역할을 하는 슬리브(17; Sleeve)가 끼워진다.

또, 상기 콜렛부(15)에는 상기 스핀들 샤프트(5)의 내부에서 긴 환봉 형태로 툴 리무빙 샤프트(19)가 그 일단을 통하여 전,후 유동 가능한 구조로 결합된다.

그리고 상기 툴(3)이 끼워지는 상기 스핀들 샤프트(5) 하단의 구조는 내측으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 상기 콜렛부(15)까지 연결되는 장착구(21)가 형성되며, 이 장착구(21)의 테이퍼면에 대응하여 상기 툴(3)의 장착부 또한 테이퍼면을 가지며 형성된다.

또한, 상기 스핀들 샤프트(5)의 상단부 내측에는 디스크 스프링(23)이 구비되어 0상기 툴 리무빙 샤프트(19)의 타단과 연결되며, 이 툴 리무빙 샤프트(19)는 스핀들 샤프트(5)와 함께 회전 작동하게 된다.

이때, 상기 스핀들 샤프트(5)와 그 내부에 장착되는 툴 리무빙 샤프트(19) 사이에는 3개소에 툴 리무빙 샤프트(19)의 회전진동을 흡수할 수 있도록 하는 회전진동 흡수수단으로, 상기 툴 리무빙 샤프트(19) 상의 외주면에 소정 간격의 부시홈(25)을 가공하고, 이 부시홈(25)을 통하여 스핀들 샤프트(5)의 내주면(31)과 접촉되는 환형의 금속소재로 구성되는 밸런스 부시(27)를 장착하여 이루어진다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 공작기계용 스핀들에 의하면, 스핀들샤프트(5)의 회전속도를 높여 고속작동 시킴으로서, 공작물의 가공속도를 앞당기고자 할 경우, 상기 콜렛부(15)를 작동시키기 위한 툴 리무빙 샤프트(19)와 상기 스핀들 샤프트(5)의 내주면 사이의 간극(29)에 의하여 발생하는 회전진동은 이를 흡수하기 위하여 상기 툴 리무빙 샤프트(19)와 스핀들 샤프트(5)의 내주면(31) 사이의 3개소에 설치되는 밸런스 부시(27)에 의해 흡수되며, 이에 따라 스핀들(1)의 고속회전 작동시에도 공작물의 가공정도를 높일 수 있게 되며, 스핀들(1) 내에 장착되는 다수의 베어링(7,9)의 내구성에도 양호하게 작용하여 가공속도를 높일 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 공작기계용 스핀들에 의하면, 툴 리무빙 샤프트와 스핀들 샤프트 사이의 다수의 개소에 회전진동 흡수수단을 구비하여 스핀들의 고속회전 작동시에 툴 리무빙 샤프트에서 발생되는 회전진동을 흡수할 수 있도록 함으로서, 스핀들에 의한 공작물의 가공정도를 높이며, 베어링의 내구성에 악영향을 미치지 않도록 하며, 가공속도를 높여 생산성 향상에도 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스핀들 하우징 내에 베어링을 통하여 회전 가능하게 장착되며 스핀들 모터에 의해 구동하는 스핀들 샤프트와, 이 스핀들 샤프트 내부에서 툴을 통하여 이를 직접적으로 결합시키거나 분리시키는 콜렛부와, 상기 스핀들 샤프트 내부에서 상기 콜릿부와 일단이 연결되어 이를 작동시키며, 상기 스핀들 샤프트와 함께 회전 구동하는 툴 리무빙 샤프트를 포함하여 이루어지는 공작기계용 스핀들에 있어서,

   상기 스핀들 샤프트와 그 내부에 장착되는 툴 리무빙 샤프트 사이에는 다수의 개소에 회전진동을 흡수할 수 있도록 회전진동 흡수수단을 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 회전진동 흡수수단은

   상기 툴 리무빙 샤프트 상의 외주면에 소정 간격의 부시홈을 가공하고, 이 부시홈을 통하여 장착되어 상기 스핀들 샤프트의 내주면과 접촉되는 환형의 금속소재로 구성되는 밸런스 부시로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들.